Файл: Количественные методы в мелиорации засоленных почв..pdf

почвы. Выше было отмечено, что ритм и скорость почвенных процессов зависят от термической поясности. Посредника­ ми передачи этой зависимости, активными проводниками ее являются, прежде всего, живые организмы.

Информационная связь

Для решения задач информационной связи широко при­ меняется статистическая теория информации. Эта теория рассматривает саму информацию в процессе ее проявления, передачи, хранения, накопления, переработки и использо­ вания. Для процесса информационной связи характерно то, что он может быть прерван на неопределенное время и за­ тем снова продолжен при условии хранения информации и последующем использовании ее. Информация представляет собой отражение внешнего мира и собственных состояний самоуправляемой системой.

В процессе почвообразования активное отображение внешней среды и собственных состояний почвы выражается в формировании вертикального профиля, анализ которого не случайно является предметом первостепенной важности для исследования, это как бы способ отражения существую­ щих многочисленных связей (информационных) в почве. Разрыв информационных связей элементов приводит к пре­ кращению процесса самоуправления и в конце концов к уте­ ре существенных физических связей, к распаду самоуправ­ ляемой системы.

Попробуйте уничтожить живое вещество почвы, нару­ шить его связь с минеральной частью и почва перестает су­ ществовать так же, как перестанет существовать животное, у которого разрушена центральная нервная система, а сле­ довательно, потеряна информационная связь органов.

Дифференциация почвенного профиля, т. е. формирова­ ние почвенных горизонтов, все более усложняет сам процесс почвообразования. Вместо первоначальной однородной сре­ ды он протекает во все более разнородных средах с особыми термодинамическими условиями. «Развитие генетических горизонтов — это следствие почвообразования, но в то же вре­ мя это причина дальнейшего, направленного поступательно­ го течения процесса почвообразования в сторону все больше­ го усложнения» (Глазовская, 1972). Воздействия почвообра­ зующих факторов усиливаются формированием самого про­ филя. Это свидетельствует о наличии обратных связей.

Обратные связи в процессах почвообразования

Обратная связь — одно из необходимых условий, опре­ деляющих способность живых и неживых систем к саморе­

85

гулированию. Связь между выходом и входом в замкнутой системе называется обратной.

Существуют два основных типа обратных связей: поло­ жительная и отрицательная.

Положительная обратная связь усиливает отклонение системы от точки и препятствует возвращению к равновес­ ному состоянию. В этом случае следствие влияет на причи­ ну в том же направлении, в каком развивается само явле­ ние. В результате действия положительной обратной связи движение идет по нарастающей кривой. Приведем пример обратной положительной связи, имеющей место в почвооб­ разовательных процессах.

На схеме обычным шрифтом указано, какой фактор подвергается изменению, разрядкой — в каком направле­ нии. Из схемы видно, что увеличение урожая трав способ­ ствует накоплению органического вещества и гумуса, бла­ годаря чему плодородие почвы повышается, что, в свою очередь, способствует повышению урожая трав.

Отрицательная обратная связь — это действие, противо­ положное действию положительной связи. Отрицательная обратная связь препятствует продолжению возникшего ра­ нее движения. Как бы создаются внутренние противоречия, которые делают систему более устойчивой, не дают ей вый­ ти из рамок вон. Отрицательная обратная связь приводит к затуханию движения развивающейся системы. Если меха­ низм положительной обратной связи можно грубо сравнить с двигателем внутренего сгорания, то, соответственно, меха­ низм отрицательной обратной связи — с тормозной систе­ мой. Отрицательная обратная связь вызывает процесс самоослабления.

Возьмем примеры обратных отрицательных связей, ко­ торые наблюдаются в процессах почвообразования.

86

лот способствует разрушению минералов. Однако, чем ак­ тивней развивается процесс разрушения, тем больше осво­ бождается оснований, способных нейтрализовать образую­ щиеся кислоты, и таким образом тормозится дальнейшее

развитие процесса.

Приведем примеры отрицательной обратной связи, на­ блюдающейся в процессах соленакопления.

Отрицательная обратная связь возникает здесь между растущей белой поверхностью солончака, снижающей при­ ход тепла, и уменьшением прихода солей в поверхностный слой и приводит к затуханию процесса. Таким образом, на­ личие обратных связей в солончаке способствует его устой­ чивости. Солончак как бы сам себя сдерживает от дальней­ шего прогрессивного засоления. Здесь же наблюдается обратная связь между повышением температуры воздуха и снижением прихода тепла в почву, вызывающим снижение испарения и накопления солей.

Принцип планомерности

ицелеполагания процесса самоуправления

Споявлением дарвиновской теории происхождения ви­ дов «было доказано, что целесообразность в живой природе возникает не преднамеренно, не в результате изъявления свободной воли и не по заранее намеченному плану, а в результате естественных причин». Однако вопрос «для че­

го? » остается в силе.

Категории — «цель», «целесообразность» и «целеполагание» отображают объективные связи, отношения и про­ цессы, которые имеют место не только в сфере сознания, но и во всех процессах самоуправления (Украинцев, 1972). Это обстоятельство позволяет категорию «цель» распростра­ нить на те сферы несознательного функционирования, где существует направленность к достижению определенного эффекта. Немецкий философ Г. Клаус считает, что каждая устойчивая система ведет себя так, что ее поведение в опре­ деленном аспекте можно считать направленным на дости­ жение некоторой цели. «Природа не ставит никаких целей, даже органических. Естественные системы могут настраи­ ваться на определенную постоянную величину или на опре­ деленный образец функционирования, и эту постоянную величину или образец функционирования можно в таком случае назвать «целью». Если такая цель когда-либо уста­ новлена, то создается видимость, что соответствующая есте­ ственная система по отношению к этой цели проявляет целе­ устремленность ».

88

А. Д. Арманд (1963) считает, что нельзя провести пол­ ную параллель между саморегулируемыми системами не­ живой природы и объектами, которые в настоящее время изучаются кибернетикой. Основное отличие он находит в том, что действия вторых всегда имеют целевую направлен­ ность, тогда как в отношении первых можно говорить о направленности лишь постольку, поскольку они являются звеньями общего развития природы.

Выбор поведения

В чем заключается сущность выбора поведения само­ управляемой системы? «Выбор поведения самоуправляемой системы можно назвать скачком, самопроизвольным пере­ ходом системы от одной физической причинной цепи к дру­ гой физической причинной цепи. Речь идет о скачке соглас­ но внутреннему критерию системы — ее исходной цели, скачке от внешней причинной цепи, в которую вовлекается самоуправляемая система, к ее внутренней причинной цепи, приводящей к событиям, заранее планируемым и необходи­ мым для дальнейшего функционирования системы» (Укра­ инцев, 1972).

Акт выбора как бы «программирует» определенное по­ ведение самоуправляемой системы, ограничивая множество переходов системы в различные состояния переходом в одно определенное состояние. Границами относительной свободы выбора являются объективные законы изменения внешней среды и функционирования самоуправляемой системы. При всей свободе выбора самоуправляемая система не может переступить через результат действия объективных законов. Таким объективным законом, ограничивающим «свободу выбора» почвой своего состояния, является закон зональ­ ности. В каштановой зоне могут развиваться темно- и свет­ ло-каштановые почвы различной степени засоленности и солонцеватости, но совершенно невозможно появление здесь, например, сероземов или дерново-подзолистых почв при сов­ ременном направлении почвообразования.

Механизмы саморегулирования почв

К механизмам саморегулирования почв могут быть от­ несены следующие:

а) буферность почв (высокоактивные коллоидные и дис­ персные минералы, химические мобильные соединения, выс­ шие организмы — как буферы);

б) геохимические барьеры (химический, биологический, температурный).

89

Как известно, под буферностью почв понимается устой­ чивость почв сохранять реакцию. Это важнейшее свойство почвы зависит от содержания в ней коллоидов и состава поглощенных катионов, от солевого состава и содержания солей (особенно карбонатов кальция и магния). С увеличе­ нием коллоидов в почве возрастает буферность. Почва, вер­ нее твердая фаза почвы, способна поглощать из окружаю­ щего раствора ионы и прочно удерживать их. Поглотитель­ ной способностью обладает мелкодисперсная часть почвы, включающая частицы размером менее 0,001 мм. Однако основное значение в поглощении имеют коллоидные веще­ ства диаметром менее 0,2 мк. Вследствие сильной раздроб­ ленности коллоидная часть почвы имеет огромную поверх­ ность (так, при размере частиц 0,1 мк общая поверхность их в 10 см слое почвы на гектар будет равна 3 млн. 600 тыс. га), которая обладает колоссальным запасом свободных сил электрической природы (за счет остаточных зарядов ионов, покрывающих поверхность твердого вещества почв). Особен­ но высокой емкостью поглощения (до 290 мг-экв на 100 г почвы) обладают органические коллоиды, перегнойные ве­ щества (выше запасы свободных валентностей). Содержащие в поглощающем комплексе Н и А1 почвы (подзолы, серые, лесные, красноземы и др.) буферны к действию щелочей и щелочных солей и слабо противостоят действию кислот и кислых солей, и, наоборот, насыщенные основаниями (Са, Mr, Na) почвы (черноземы, каштановые, сероземы, солон­ цы) буферны к действию кислот и слабо сопротивляются изменениям реакции при добавлении щелочных веществ.

Благодаря буферным свойствам почва стремится сохра­ нить свои свойства, «выжить». Сколько бы мы не известко­ вали подзолистую почву, она лишь на время теряет свои кислые свойства, и с прекращением внесения извести посте­ пенно восстановит свои первоначальные свойства.

Важнейшими факторами саморегулирования являются геохимические барьеры — химический, биологический, тем­ пературный. Примером химического барьера может слу­ жить щелочная среда почвы, сильно снижающая миграци­ онную способность фосфора и др.

Многочисленные примеры свидетельствуют о резком снижении выноса веществ и усиленной их аккумуляции в почвах благодаря наличию биологического барьера — ра­ стительности.

Кумулятивные свойства почв

Для каждой почвы характерны свои пороги концентра­ ции накопления элементов, за которыми начинается рассеи­

90