Ф. М. Рянскій
Нижневартовский державний педагогічний університет
Фрактальна теорія просторово-часових розмірностей: природні передумови та суспільні наслідки
Уявлення про взаємозв'язок або навіть коеволюції людського суспільства і ландшафтної сфери Землі давно займали уми найвизначніших вчених і громадських діячів, але, ймовірно, зараз відчувають друге "народження". Автор прийшов до основних висновків з цієї теми ще на початку 70-х років на матеріалі Башкирського Зауралля, але в силу різних причин тільки через 20 років зумів розпочати публікацію серії статей і доповідей з цього приводу. У різні роки з запропонованими матеріалами знайомилися, дали усні або письмові висновки та доповнення Г. С. Розенберг, М. В. Шнитников, К. А. Вінніков, О. М. Алпатов, В. С. Жекуліна, К. М. Петров , М. В. Родкіна, В. В. Рюмін, В. А. Дубко, В. А. Ковда, деякі з них з дозволу рецензентів використовуються тут.
Природні передумови. Просторовий аспект. Під впливом новітньої тектоніки, коливанням по роках і циклам років випромінювання енергії Сонця, і інших зовнішніх впливів на географічну оболонку, а також процесів саморозвитку в ній самій, в ландшафтній сфері виникають процеси диференціації та інтеграції. Виникаючі при цьому геосистеми різномасштабних, тому цілком природно їх поділ за розмірності - довжині, площі, обсягу, масі речовини організованого в кожній одиниці ландшафту і часу його існування.
Автором при вероятностном аналізі для ландшафтного районування в регіоні використані: - загальногеографічні критерії, що враховують розміри, обсяг і час існування таксономічних підрозділів географічної оболонки (континенти, океани, рівнини, окремі гірські системи тощо); - досвід поділу на добре вивчених територіях з різними цілями (кількість таксонів), за різними систематики - на планетарному, регіональному та топологічному рівнях; - прийоми логіко-математичного аналізу, згідно з якими таксон не може бути розділений менш, ніж на 3 більш дрібних. Супідрядні таксони повинні мати відмінності в розмірності за межами допустимої помилки. При розподілі території на дві нерівні, більша з них не буде значимо відрізнятися від тієї яку ділили. Ймовірносно-географічний аналіз привів автора до висновку, що в кожному Таксоні може бути 3-4 (рідко більше) одиниць наступного таксону. У результаті в заданих обмеженнях планети Земля реальна наступна геосистемний таксономія з відповідними середніми розмірами площ: до планетарних відносяться - Земля (площу 510 млн.кв.км.); Лавразійская, гондванські і Тихоокеанська групи континентів і океанів (170); континенти (57) , субконтиненти (19 млн.кв.км.); до регіональних - регіони (6 млн.кв.км.), субрегіонів (2), країни (0,7 млн.кв.км.), області (230 тис.кв . км.), підобласті (75), провінції (25 тис.кв.км.); до топологічним - округу (9), райони (3 тис.кв.км.). На думку більшості географів наступні таксони є морфологічними частинами ландшафтних районів. Їх розмірність обмежена межами площ - місцевості (близько 1 тис.кв.км.), урочища (300 кв.км.), фації (100 кв.км.). Ще більш дрібні по розмірності місця розташування - елементарні різноякісні ареали (ЕРА) - розумно обмежити площами близько 30 кв.км. Виділення ще більш дрібних таксонів для цілей географії не має сенсу, тривалість їх життя невелика (про що більш детально далі), особливо в умовах постійного (і збільшується) антропогенного тиску. У цю розмірність потрапляють і численні техногенні споруди, які є предметом не картографічних, а планових інженерних досліджень. На значній частині об'єкту наших безпосередніх досліджень Приамур'я, змінені не тільки рослинність, а й грунту. Отже на ландшафтних картах часто можуть бути довільно змішані як реліктові корінні, так і похідні елементи різних етапів господарського освоєння території. Вірний і конструктивний аналіз повинен виходити з генези та історії розвитку ландшафтів. На наш погляд наприклад, при аналізі ландшафтів недоучітивается (або зовсім опускається) неолітичний етап і ранній залізний вік освоєння території - підсічно та вогневої способи переважного терасної-заплавного землеробства і примітивні гірські розробки, представлені рясними пам'ятниками. На значній частині Амурської-Зейской і Зейско-Буреїнської рівнин це призвело до зменшення або зникнення багаторічної мерзлоти і формування "культурних грунтів". Російські переселенці і перші дослідники регіону зіткнулися з віддаленими наслідками неолітичної революції ". Звідси і така "різноголосся" при аналізі амурських "лісостепів" півдня Далекого Сходу. Дуже важливою обставиною, що ускладнюють скільки-небудь детальне районування в регіоні, є крайня неоднорідність, різномасштабність спеціальних природних досліджень в різних її районах. Так, північна половина більш детально досліджена в геотектонічним відношенні для цілей пошуків рудних родовищ, на півдні більш детально вивчені грунту, а території, що примикають до Транссибу, здавна вивчалися геоботаніки для вирішення завдань лісового господарства. Ландшафтних (комплексних природних) досліджень взагалі не проводилося у задовольняє обсязі. Звідси і ускладненість або неможливість використання традиційних методів і принципів, таких як, наприклад, "принцип однорідності комплексу компонентів" або метод "накладання". Всі вищевикладені причини й змусили нас звернутися до практичного використання принципу розмірності для ландшафтного районування в регіоні. Ієрархічні ряди геосистем, представлені у взаємному зв'язку типологічного і регіонального підходів, дозволяють створити ландшафтну класифікацію на системній основі. Наступні за рангом, від найбільшої в досліджуваному регіоні (від країни), просторові одиниці встановлюються діленням загального на частини за допомогою порівняльно-географічних методів, прийнятих у фізико-географічному районуванні. Конкретно це виглядало наступним чином. Був підготовлений в одному масштабі набір карт спеціальних районувань, як результатів різноманітних досліджень - Геотектонічні, геоморфологічних, геоботанічних з елементами зоогеографічних, грунтових, підстилаючих пухких відкладень і деяких інших. Виділяючи території більш низького рангу і орієнтуючись на прийнятий для цього рангу розмір площі, підбиралися, чітко виділяються на будь-який з карт, виділю. Як умова, було потрібно, щоб на інших спеціальних картах, на території виділяється об'єкта не проходило кордонів того ж рангу. Принцип цілісності геосистем в умовах відсутності іншої достовірної інформації дозволяє припускати, що в межах цього виділу всі компоненти мали певну самоорганізацію, що робить цю сукупність єдиним ландшафтом. У межах Амурської області така технологія дозволила виділити 115 ландшафтних районів. Теоретично на цій території з площею 363,7 тис.кв.км. їх повинно було бути 121 (із середнім розміром близько 3 тис.кв.км.). Великі вибірки, з захопленням прилеглих до Амурської області - Хабаровського краю, Якутія-Саха, Читинської області, провінції Хейлунцзян (КНР) дають поступове наближення до цього середньої в 3 тис. кв.км. для ландшафтного району та інших, більш високих таксономічних одиниць. Крім запропонованої, є й інші об'єктивні можливості виділення ієрархії геосистем в сусідніх з географією галузях науки. З середини 70-х років східна частина країни інтенсивно досліджувалася з космосу в основному для цілей морфоструктурних побудов у зв'язку з пошуками корисних копалин. На Далекому Сході першими роботами, як правило називають М. Г. Золотова та В. В. Соловйова. У Башкирському Зауралля одним з перших ця робота зроблена автором. Б. В. Єжов, описуючи морфоструктури центрального типу - МЦТ ("кільцеві") Азії, класифікує їх ієрархічно - по геофізичних верствам, що вміщує інііцірующіе вогнища, за глибиною геофізичних розділів у "статистичної референтної" моделі в км., Радіуси класів МЦТ в км ., їх порядок, найменування груп і деякі можливі прояви у верхніх поверхах кори і їх передбачувана мінерагіческая спеціалізація. Автор зіставив намічені ним ієрархічні ряди геосистем з класифікацією МЦТ за Б. В. Єжову. Основну частину площі Східного Сибіру, Далекого Сходу та зарубіжної Східної Азії займає т.з. Азіатська МЦТ, розмірами близька до геосистеме IV рангу (МЦТ 4 порядку), що класифікується нами як субконтинент. У північно-східному секторі Азіатської МЦТ сформована Єнисейськ-Курильська МЦТ. Особливості її геологічної будови дозволяють зробити висновок "про тривалий і безперервному, починаючи з раннього архею, її становленні, а також про те, що до фанерозою вона сформувалася як гігантський інтрузивні-метаморфічних купол". Центр її розташовується на півдні Східно-Сибірської платформи в долині р.Алдан поблизу точки з координатами 130град. 34 "с.д. і 58град.46" пн.ш. і розміри відносять цю МЦТ в розряд 5 (V) порядку або регіону як геосистему. Амурська область займає частину східного сектору Єнисейськ-Курильської МЦТ. На її території активно сочленяются Алданський МЦТ (на півночі) і Амурська МЦТ, що займає центр і південь області. Алданський МЦТ представлена гірськими ланцюгами і передгір'ями Станового хребта і Джугджур, віднесених автором до Байкальського-Джугджурской країні. Амурська МЦТ є типово "тихоокеанської" морфоструктур. Її розміри дозволяють віднести її до субрегіону і охоплює вона весь басейн річки Амура і серію нізкопорядкових річкових басейнів, пов'язаних з Охотським і Японським морями. За концентричним складових цієї морфоструктури розміщуються гірські хребти Східного Забайкалля, Верхнього, Середнього і Нижнього Приамур'я, Сіхоте-Аліна і Північно-Східного Китаю, а в центральних районах розвинені великі западини - Амуро-Зейська, Зейско-Буреїнської, Среднеамурская, Сунляо і ін Судячи за геологічними даними Амурська МЦТ має докембрійський вік, і для неї була характерна неодноразова тектоно-магматична активізація в фанерозої, у заключну стадію якого (в мезозої-кайнозої) було завершено формування сучасного морфоструктурного плану субрегіону. На території Амурської і, частково Алданський МЦТ в межах Приамур'я виявлено безліч МЦТ нижчого порядку рангів, від декількох сотень до декількох десятків кілометрів у діаметрі. Однак найбільш яскраво проявилися МЦТ одинадцятий порядку територіально точно збігаються з виявленими нами ландшафтними районами, тобто геосистемами XII порядку.
Дослідникам з допомогою космознімків з різноманітних дуговим розламах вдалося відмалювати в Амурській області 20 таких морфоструктур, що мають важливе значення для вирішення в подальшому прогнозно-пошукових, інженерно-геологічних, гідрогеологічних та інших прикладних завдань, пов'язаних з виконанням Довгострокової програми ... вивчення та освоєння Далекосхідного економічного району. Однак автору за комплексом фізико-географічних підходів і методів вдалося виділити 115 ландшафтних районів, про що докладніше було раніше. Констатується практична неможливість дистанційними методами виявити ієрархічну азональний неоднорідність у гірських районах, важко вони також визначаються в областях значних за потужностями осадових порід, коли "... ця категорія розломів виділяється не так чітко і певною мірою пригнічується розломами інших напрямків". Однак, у всіх випадках склад підстилаючих пухких відкладень, грунту і біота, особливо рослинність, районовані за допомогою теорії розмірностей, надійно виявляють цю та інші рівні МЦТ, що різко підвищує прикладну значущість комплексу фундаментальних фізико-географічних підходів і методів, значно доповнюють можливості дистанційних космічних досліджень.
Природні передумови. Часовий аспект. До теперішнього часу надійно встановлені циклічні коливання клімату Землі і зволоженості її материків. Дослідження останніх років показали, що одночасно діють кліматичні цикли різних рангів. 2000 вікових визначень для Уралу (загальна відносна похибка яких не перевищувала 3%) отриманих калій-аргоновим, рубідіевим-стронцієвих, уран-торій-Радієвий, свинцевим і ін ізотопними методами, були узагальнені М. А. Гарріс за участю автора. Ці визначення доповнені автором добре датованими визначеннями абсолютного віку для Ямайки, Мексики, Каліфорнії, Аляски та інших областей США, Франції, Вост.Гренландіі, островів Мейн, а також численними паралельними визначеннями абсолютного віку, отриманими калій-аргоновим, уран-свинцевим і рубідій- стронцієвих методами, порід Канадського щита. Кульмінації магматизму, метаморфізму, тектогенезу і рудогенеза супроводжувалися великими перебудовами структури геосистем різних масштабів. З'ясування послідовності, періодичності і тривалості цих процесів, їх спряженості в часі і просторі показало дивовижну близькість віку (в межах помилки методу) їх різноманітних проявів у структурі земної кори, приурочених до різних районах земної кулі. Кульмінаційні глобальні процеси охоплюють значні простори географічної оболонки. У той же час своєрідність обстановки (гетерогенність середовища), в якій протікають ці процеси, визначають поєднання єдності віку з їх якісною неповторністю. На підставі всіх даних отримано ряд цифр (у млн.років) 70, 110, 130, 170, 200, 225, 250, 270, 300, 320, 340, 360, 380, 400, 420, 440, 460, 480, 500 , 520, 530, 550, 570, 620, 680, 970, 1100, 1160, 1360, 1420, 1450, 1620, 1680, 1740, 1790, 1960, 2010, 2070, 2130, 2250, 2470, 2640, 3100. Вік Землі становить близько 4600 млн. років. Інтенсивність кульмінацій, екстремумів або пароксизмів неоднакова. Найбільш потужні з них призводять до помітної перебудові в географічній оболонці, до зміни характеру і обсягу магматизму, в деяких випадках - до повного припинення вулканізму і до стабілізації, і встановленню спокою або повільного прогинання з накопиченням тисячеметрових товщ осадових порід, які потім різко змінюються воздиманіе гірських систем. У меншому масштабі ритмічний характер мають всі процеси, так чи інакше пов'язані з мобілізацією, транстортіровкой і седиментацією опадів. Найпотужнішим пароксизмом є кордон близько 4600 млн. років, другими за потужністю - 3100 і 1620 млн.років - межі архейського і рифейских мегаціклов, такі рубежі - 2640, 2130, 1100 і 570 млн. років, що розділяють великі цикли, потім 2470, 1960 , 1790, 1450, 400, 225 млн. років, що розмежовують окремі цикли, такі як каледонский, герцинського, альпійський. Періоди всередині циклів мають наступний вік: 2590, 2250, 2070, 2010, 1748, 1680, 1420, 1360, 1160, 970, 680, 620, 520, 460, 340, 290, 170, 110 млн. років, а етапи всередині періодів поділяються рубежами 550, 530, 500, 480, 440, 420, 380, 360, 320, 300, 270, 250, 200, 185, 130 млн. років. Аналіз тимчасової структури фанерезоя, останнього і максимально датованого макроциклу в історії Землі, показав, що середня тривалість найбільш коротких періодів станів природних систем приблизно дорівнює один одному. Після завершення трьох періодів нижчого рівня слідують максимуми другого, більш високого рангу, останні через три інтервали часу призводять до максимуму третього ряду і т.д. Згідно з критерієм Вейнберга такі гармонійні ряди є хвилеподібними рядами ("білим шумом"), породженим складанням випадкових причин.
Є достатня кількість доказів, скажімо, зв'язку чергуються процесів стиснення і розширення Землі, з циклічними змінами яскравості ряду змінних зір, дозволяють висловити думку про єдність з причин, які обумовлені ритмами Космосу. Цікаво повідомлення у міжнародній пресі про результати досліджень професора з Ізраїлю Дрора Саде найшвидшого з відомих зараз пульсарів з Галактики - в сузір'ї Рака. Учений звернув увагу на те, що "пульси зірки схожі на пульси серця ..." Л. С. Берг причину зледенінь материкового типу бачив "... зовсім не в гірських підняттях, а в зниженні температур повітря. ... Так як є підстави думати, що знижувалася температура повітря одночасно на всій земній кулі, то майже не може бути сумніву в тому, що причина - позаземного походження - вона лежить або в діяльності Сонця, або в якихось інших, більш віддалених космічних факторах ". Ці потужні, випадкові і непізнані фактори Космосу по відношенню до Землі і Сонячної системи виступають в якості зовнішніх умов (зовнішніх ритмів, за А. В. Шнитников, на відміну від ритмів, що є результатом взаємодії окремих компонентів природних систем між собою. Потужне інтегральне вплив набору випадкових факторів в Космосі для Землі є постійним, що дає можливість продовжувати в будь-яку сторону, в минуле або майбутнє, або добудувати відсутні ланки цих рядів. З цією метою ми проаналізували графік мінливості потужностей пароксизмів і отримали їх ієрархію. потроєння найдавнішої з датованих кульмінацій - 4 , 6 млрд.лет, що є часом виникнення Землі дало цифру 13,9 млрд.лет. За розрахунками c використанням константи Хаббла (швидкість розбігання туманностей, рівна 75 км / сек. на 1 млн.парсеков), час з початку розширення Всесвіту становить близько 13 млрд.лет. Цей час ми прийняли за пароксизм 0 рангу. А ритм в 12 років є кульмінацією XIX рангу. Саме цей, статистично обгрунтований ритм був отриманий Н. В. Ловеліусом в результаті узагальнення дендрологічного матеріалу, зібраного на великій території від Карпат до Камчатки. Таким чином, крім довжини, площі, об'єму і маси, основним показником розмірності геосистем є час. Воно оцінюється віком, для сучасних геосистем обчислюються від тієї тимчасової сходинки, на якій між компонентами геосистем почали встановлюватися зв'язку, подібні чинним в даний час. Перехід з однієї тимчасової сходинки на іншу знаменує їх еволюцію. Як справедливо зазначав В. Б. Сочава, геосистеми планетарної розмірності мають найбільший вік, топогеосістеми - найменший, а регіональні - проміжний. Необхідно уточнити, що мова повинна йти не про абсолютне часу, а про відповідність рангу геосистеми рангом природного циклу (мегацікли, цикли, етапи, періоди і т.д.), протягом якого формувалася геосистема. Початок наступного кульмінації того ж рангу призводить до зміни в даній геосистеме і до зміни інваріанту геосистем більш низького рангу. Час існування географічної оболонки, ймовірно, близько віком самої Землі, тобто близько 4,6 млрд. років. Час існування топогеосистем змінюється від циклу менше 100 тис. років для округу, до циклу близько 324 року для елементарних ареалів. Менші за тривалістю цикли, від вікового циклу Є. Брікнера до циклу у 12 років - Н. В. Ловеліуса, впливають на найбільш рухливі компоненти геосистем, не руйнуючи повністю їх структуру. Амурське повінь 1984 стало початком нового 324 річного циклу XVI рангу. Рівного йому не було в цьому сторіччі і за весь час попередніх спостережень (гостроту його зменшило Зейско водосховище). Воно різко змінило становище мікросистем всередині елементарних ареалів на значних площах, що позначилося на діяльності сільського, а почасти і всього народного господарства Приамур'я. Більш потужні пароксизми можуть створити серйозні труднощі для господарства цілих регіонів. Ми зробили спробу зіставити ритми і кульмінації певного рангу з рядами геосистем різної розмірності. Зазначений вік для геосистем різних рангів є номінальним. Це означає, що в період їхнього існування не було пароксизмів більш високого рангу, які б неминуче призвели до катастрофічних змін їх структури. Цикл X рангу тривалістю 236,2 тис. років розпочинає низку регіональних циклів - "зіркових", за термінологією Н. Ф. Балуховський. Це найменший цикл общестратіграфіческого змісту, що відбилася не тільки в коливаннях клімату, а й в еволюції органічного світу. На думку того ж М. Ф. Балуховський, цей цикл виявляється в коливаннях рівня Світового океану на протязі всього кайнозея. З наступним циклом IV рангу (708,6 тис. років), за В. А. Зубакова пов'язана "тривалість існування фауністичних комплексів ссавців ...", що дозволяє покласти цю ритміку "... в основу стратиграфічного підрозділу пліоцену на ланки". Цикл VIII рангу тривалістю 2,1 млн. років за своїм стратиграфічному обсягом відповідає под'ярусу або ярусу. Дослідження динаміки природи останніх 30 тисяч років дозволили В. А. Шнітнікову виявити складну картину дрібної кліматичної циклічності XIV і XV рангів (від 2,9 тис. до 972 років), що грає важливу роль у зміні біогідротерміческіх компонентів всередині ландшафтів, в коливаннях сухостівлажності. Ці коливання клімату тісно корелюють з ледовотемпературним режимом арктичних морів. З такими епохами пов'язані коливання рівня озер, аж до таких, як Каспій і Арал, інгресії далекосхідних морів в Амур, наступ гірських льодовиків, часті і великі повені річок.
Теорія фракталів - масштабна ієрархія природних явищ і об'єктів.
Далі коротко описується загальний підхід, заснований на теорії фракталів, який може бути використаний для дослідження такого класу явищ. Обговорюються деякі результати, одержані на основі використання цієї теорії просторово-часових розмірностей. Дослідниками неодноразово відзначалося значне подібність структури геосистем від мікроскопічного рівня до виділених за космічними знімками блоків масштабу континенту. Дивлячись на структуру шліфа гірської породи досліджуваного через мікроскоп, тріщини окремо в геологічному розрізі або на систему блоків земної кори найчастіше важко визначити реальний масштаб зображення. При цьому чітко виділяються переважні розміри отдельностей. Значення цих характерних розмірів кілька варіюють залежно від досліджуваного регіону, типу порід, характеру експериментів з подрібнення зразків і т.п. Проте відносне положення сусідніх максимумів статистично закономірно. Значення характерних розмірів утворюють подобу геометричній прогресії з показником прогресії До = 3,5 +0,9 * (24). Іншим законом масштабної ієрархії може служити відомий закон повторюваності землетрусів Гутенберга-Ріхтера, одна з непояснених поки емпіричних закономірностей в сейсмології. У найбільш поширеній формі закон повторюваності землетрусів має вигляд:
lgN = a - bM, (1)
де N - кількість землетрусів з магнітудою М і більше, а і b емпірично визначаються коефіцієнти. Співвідношення (1) показує сталість відносини числа щодо сильніших і слабких землетрусів у широкому інтервалі подій з характерним розміром вогнища від сотень метрів до сотень кілометрів. Чисельно відношення числа землетрусів різної сили визначається величиною коефіцієнта b. Так як магнітуда землетрусу пов'язана з розміром осередкової області, то, використовуючи наведені емпіричні закономірності, М. В. Родкіна (рукопис) пропонує співвідношення (1) в альтернативній, більш зручною для подальшого викладу формі:
-B N = Rr, (2)
де N - кількість землетрусів з характерним розміром вогнища не менш r, а R і b - коефіцієнти. Згідно з даними в (28), середнє значення b - 1,8. Яскравим прикладом масштабної ієрархії розмірностей є система водотоків США, яка зіставляється нами з гідросистемою Приамур'я. Водозбірний басейн є ареною узгодженого і спільного дії всіх геоморфологічних систем і процесів, що функціонують в ландшафтній сфері, розташованої вище рівня океану. З усіх характерних складових ландшафту найбільш значний водозбірний басейн - територія, дреніруємая одиничним потоком або річковою системою. У межах його кордонів розташовується геоморфологічне ціле - "система систем", що впливає на розвиток ландшафту допомогою вивітрювання гірських порід, розвитку схилів і транспортування наносів. "Водозбірний басейн - це життєво необхідна для людини складова ландшафту. Він служить джерелом води, і управління водними ресурсами усередині басейну визначається промисловими, сільськогосподарськими та побутовими потребами, необхідністю контролювати вплив повеней і засух ...". У середині 40-х років інженер Р. Хортон запропонував метод класифікації річок та їх басейнів, модифікація якого, запропонована професором А. Стралером, застосовується і сьогодні. Суть методу така. Всі вершинні водотоки, які не мають приток, віднесені до річок першого порядку. Після злиття двох однопорядкові водотоків порядок річки зростає. Порядок водозбірного басейну встановлюється відповідно до водотоком вищого порядку, повністю входять в басейн. Закономірності всередині річкової мережі, вперше виявлені Хортоном і відомі як закони його імені, послужили поштовхом для створення двох альтернативних теорій. Перша, полягає в тому, що реалізація залежності між числом водотоків, довжиною і їх порядком "можлива лише за умови циклічного розвитку річкової мережі, коли нові одиниці, особливо рівної якості, наростають поступово, зі швидкістю, пропорційною розмірах системи в цілому ..." . Це явище відоме як алометричних зростання. Інша теорія стверджує, що система стоку розвивається випадково, але повна безладність створює вигляд однорідності, визначеної законами Хортона. Експерименти з ЕОМ, проведені американськими дослідниками, як-ніби підтверджують цю другу теорію. Проте з позиції нашої теорії просторово-часових розмірностей більш коректної представляється перша - алометричних зростання. Можна визначити і ієрархічний вік річкових потоків кожного порядку. Отже, річки Амур і Міссісіпі виникли після останнього рубежу між геохронологічних етапами - повної тектонічної перебудови рельєфу, пов'язаної з великими переміщеннями на кордоні Азіатського та Північно-Американського континентів з Тихим океаном (олігоценову-міоценових). Прикладом тимчасової ієрархії природних систем можуть служити і результати досліджень сейсмічного режиму. Для отримання максимально протяжного ієрархічного ряду використовується світовий каталог землетрусів та каталог землетрусів Китаю, перша подія в якому датується 1177г. до н.е. Пройдений М. В. Родкіна (рукопис) методом максимальної ентропії аналіз сейсмічності показав, що і тут утворюється геометрична прогресія з показником прогресії К = 3,5 - 3,6, тобто близький до виявленому нами на значно більш видовженому інтервалі існування планети Земля. Різноманітні приклади просторово-часової ієрархічності демонструють розвиток однотипних режимів в істотно різних природних системах. Об'єднуючим підходом, придатним для опису такого класу явищ, може служити теорія фракталів, використана для цих цілей в роботах. Даний клас об'єктів відноситься до фрактали, якщо виконується співвідношення:
-D nr, (3)
де n - кількість об'єктів з характерним розміром не менше r. Показник D називається фрактальної розмірністю і відображає як розмірність простору, де функціонують досліджувані об'єкти, так і характеристики самих цих об'єктів. Фрактальна розмірність D, на відміну від звичайної розмірності простору і часу може бути дробової (3,5 -3,6 і т.д.). Фрактальний підхід успішно використаний для оцінки розподілу величини зміщень за основним і системі другорядних розломів на заході Північної Америки. Отриманий результат у цьому випадку, незважаючи на грубу ідеалізацію реально існуючої мережі розломів правильної фрактальної структурою, добре узгоджені з геодезичними даними. Використання загального поняття фрактальної розмірності дозволяє зробити низку припущень, що деталізують ймовірне поведінка згадуваних вище природних систем. Можна очікувати, що в місцевостях зі складним рельєфом високогірним коефіцієнт К повинен трохи збільшуватися.
Аналогічно можна очікувати більш дробового поділу ландшафтних одиниць в областях з сильно гетерогенним фізичним, антропогенних і іншими зовнішніми впливами. В обох випадках зростання різноманітності середовища аналогічний збільшення ефективної розмірності простору, де функціонує аналізовані системи (річкова мережа, в одному випадку і ландшафт - в іншому). Емпірична перевірка висловлених припущень дозволяє уточнити можливості застосування формального апарату теорії фракталів для опису природних систем. У висновку відзначимо, що теорія фракталів нічого не говорить про природу масштабної просторово-часової ієрархії. Вона являє собою лише формальний апарат придатний для опису подібного класу об'єктів.
Автор спробував розглянути і природу цих важливих закономірностей.
Обговорення результатів. Цикли коеволюції ландшафтів і суспільства. Виділення етапів ландшафтопреобразующей діяльності стало результатом синтезують досліджень автора на підставі критичного вивчення опублікованих за останні 100 років робіт багатьох дослідників Сибіру і Далекого Сходу. Аналіз етапів коеволюції ландшафтів і суспільства виявив деякі закономірності. Починається кліматичний цикл етапів зволоженості, далі слідує етап кліматичного оптимуму, що сприяє розквіту біоценозів, і завершується цикл етапом підвищеної сухості. При спільній дії антропогенних і природних факторів відбуваються повільні кількісні зміни параметрів розвивається геосистеми, а потім настає лавиноподібний перехід в новий стійкий стан. Згідно нашим багаторічним дослідженням у різних регіонах, в порушених геосистемах керованих природними процесами (за нашою класифікацією це категорії - 0, I, II, III), такий перехід в межах ландшафтної одиниці може оцінюватися у відсотках площ, зайнятих непошкодженими і перш за все рослинно-грунтовими системами (відповідно -80, 60, 40 і 20%%). Подальші "злами" системи розвитку визначають межі в 10 і 5%%, після чого геосистема з колишнім інваріантом як би "гине" і на її місці виникає геосистема з іншим інваріантом, але значно гірше переробна відсталу речовину, інформацію і енергію в живу речовину. Виникають нові інтервали параметрів рівноваги (поля стійкості) з виглядом новоствореної геосистеми подібної одному з прикордонних з прежднім, ландшафтних типів. На місці північних тайгових лісів послідовно утворюються лесотундроіди і тундроіди, замість середньо-і южнотаежних - лесоіди, частіше представлені березняками; на місці широколистяних лісів - лесоіди, що складаються з дубняків, лесостепоіди і степоіди (у нашій конкретики - т.зв. амурські прерії). Процеси деструкції геосистем, з паралельно діючим саморозвитком і самоорганізацією, приводить їх до формування на завершальних стадіях цілком стійких піщаних і кам'янистих пустиноідов. Всі ці псевдонатуральній новоутворення активно розвиваються в межах Далекого Сходу і всієї Азіатської Росії. Критичні межі, коли реалізується однозначно регресивна, деструктивна (саморуйнується) динаміка, різні для кожного з типів геосистем. Для різних зональних типів ландшафтів Амурської області на основі аналізу емпіричних, експериментальних і опублікованих даних складена шкала гранично допустимої нарушенности ландшафтів, при якій в ландшафті ще зберігається потенційна можливість для самовідновлення до стану, відповідного вихідного зональному типу з вихідним інваріантом. Як з'ясувалося, цей відсоток природних екосистем в ландшафті, достатній для самовостановленія його до зонального типу, варіює від 100% для гольців і гірської тундри, де самовідновлення не відбувається взагалі (і вся ця група ландшафтів відноситься автором до нестійким комплексам середовища), до 35% для заплавних урочищ широколистяно-лісової зони півдня Амурської області (відносяться до високоустойчиви комплексам середовища). Автором пропонується для обговорення такі аналітичні висновки: 1. Перш ніж приступити до вивчення динаміки будь геосистеми необхідно виявити її стійкі стану. Стійкі системи характеризуються тим, що відображають усталені відносини в системі безвідносно до історії встановлення цих відносин. Вже це дозволяє перш за все використовувати їх як системні (змінні) закони. Системний закон відбиває взаємообумовленість всіх елементів, тим самим одноразово (миттєво) обумовлює поведінку підсистем у системі в цілому. 2. Самі ці рівні стійкості можна розглядати як елементи (підсистеми) більш складної стійкої системи і динаміка переходу між цими "стійкими" підсистемами може бути знайдена на основі принципу узгодженості: динаміка розвитку підсистем повинна відбуватися таким чином, щоб не була порушена стійкість (квазіустойчівость) вищого рівня ієрархії. 3. З'ясовано, що в системах ієрархічного типу при зміні стійких станів спостерігається ефект інерційності. Він проявляється в тому, що навіть після змін порушують минулої стійкість, система за основними параметрами зберігає величини (параметри стійкості) на досить тривалому проміжку часу - ефект "тунелю". Після проходження інтервалу інерційності, який може бути розрахований, настає різке розбіжність характеристик параметрів стійкості - ефект "душа". Розбіжності можуть досягати сотні і тисячі разів. У математиці це явище використовується для вибору чисельних рішень рівнянь, в яких присутні швидкі і повільні змінні: в "тунелі" можна брати досить великі інтервали (час спостереження) між поточними значеннями, а в режимі "душа" для того щоб отримати точні (чисельні) результати крок необхідно зменшити в тисячі і сотні разів. Цей факт представляє значний інтерес і з точки зору моніторингу геосистем та теорії управління природокористуванням. З урахуванням цих чинників був застосований апарат теорії надійності для відпрацювання варіантів розвитку регіону. Як фактор змінює ситуацію в регіоні, розглядалося зміна сухості-вологості, результатом якого є посушливий або надлишково вологий період ведення сільськогосподарських робіт. Прогноз природних циклів верифікувати з урахуванням статистичних спостережень минулих років. На цій основі була побудована функція надійності Ф (t). Шляхом її інтегрування було знайдено середній час роботи системи без відмови. Використовуючи характеристики функції надійності, був описаний вектор можливих умов розвитку природних факторів, розглядалися варіанти програм розвитку економіки регіону. Була здійснена оцінка витрат різних варіантів розвитку регіону з урахуванням дії негативних факторів Зij. Це дозволило сформувати платіжну матрицю і застосувати критеріальний апарат теорії матричних ігор. Проведені дослідження дозволили виявити нові аспекти у формуванні системи управління природокористуванням в регіоні на тривалу перспективу.