Геосистема

Географическая система (геосистема) (др.-греч. γε, - Земля и др.-греч. σύστημα, - целое, составленное из частей) — фундаментальная категория географии и геоэкологии, обозначающая совокупность взаимосвязанных компонентов географической оболочки, объединённых потоками вещества, энергии и информации. Поскольку практически все географические науки занимаются вопросами взаимодействия компонентов природной среды, существует довольно много понятий, близких к понятию геосистемы. В целом, это понятие очень близко к определению биогеоценоза.

Понятие «геосистема» в советскую науку ввёл академик Сочава. Первоначально этот термин использовался только для обозначения природных территориальных систем, в настоящее время он применяется для обозначения социально-экономических и природно-общественных пространственных систем.
Геосистема — относительно целостное территориальное образование, формирующееся в тесной взаимосвязи и взаимодействии природы, населения и хозяйства, целостность которого определяется прямыми, обратными и преобразованными связями, развивающимися между подсистемами геосистемы. Каждая система обладает определенной структурой, которая формируется из элементов, отношений между ними и их связей с внешней средой. Элемент — это основная единица системы, выполняющая определенную функцию. В зависимости от масштаба («уровня разрешения»), элемент на определенном уровне представляет собой неделимую единицу. При увеличении уровня разрешения исходный элемент утрачивает свою автономность и становится источником элементов новой системы (подсистемы). Такой подход наиболее важен в географии, оперирующей территориальными системами разных масштабов.

Свойства геосистем

Каждый элемент системы и система в целом характеризуется определенными свойствами. Адекватное познание системы зависит от цели конкретного исследования и определения на этой основе множества наиболее существенных свойств. Исчерпывающе описать систему только через свойства невозможно, в связи с чем важной задачей любого системного исследования является определение ограниченного, конечного множества свойств. Это же относится к отношениям между элементами системы.
Геосистемы обладают огромным количеством свойств. Главными из них являются: а) целостность (наличие единой цели и функции); б) эмерджентность (несводимость свойств системы к сумме свойств отдельных элементов); в) структурность (обусловленность поведения системы ее структурными особенностями); г) автономность (способность создавать и поддерживать высокую степень внутренней упорядоченности, то есть состояние с низкой энтропией); д) взаимосвязанность системы и среды (система формирует и проявляет свои свойства только в процессе взаимодействия с внешней средой); е) иерархичность (соподчиненность элементов системы); ж) управляемость (наличие внешней или внутренней системы управления); з) устойчивость (стремление к сохранению своей структуры, внутренних и внешних связей); и) множественность описаний (в силу сложности систем и неограниченного количества свойств их познание требует построения множества моделей в зависимости от цели исследования); к) территориальность (размещение в пространстве — это главное свойство систем, рассматриваемое географией); л) динамичность (развитие систем во времени); сложность (качественные и количественные различия ее элементов и атрибутов).

Геосистемы – это природно-географические единства всех возможных категорий, от планетарной геосистемы (географической оболочки) до элементарной геосистемы (физико-географической фации)

определение В. Б. Сочавы

Принципы моделирования геосистем

Структура и функционирование целостных систем положены в основу следующих принципов моделирования геосистем.
3.1. Принцип структурной неоднородности и однородности. Нетождественность частей целого обусловливает неоднородность компонентов геосистемы. Собственно говоря, наличие структуры связано с дифференцированностью и неоднородностью частей целого. Представления об однородности структурных компонентов геосистемы, которыми часто пользуются исследователи, являются результатом идеализации неоднородных по некоторым параметрам реальных частей системы. Реальная однородность всегда конкретна, то есть содержит в себе неоднородность. Учет реальных неоднородностей и умелое использование идеализированного представления об однородности приносит хорошие результаты в географических исследованиях.
3.2. Принцип иерархичности. Одной из основных особенностей географических систем является их иерархичность — свойство делимости на относительно обособленные, но соподчиненные между собой, подсистемы различного ранга. Иерархия ГС обладает, в свою очередь, рядом свойств: 1) вертикальной декомпозицией (то есть вертикальные связи обусловливают многоуровневость подсистем геосистемы, и вышестоящие подсистемы включают в себя нижестоящие); 2) приоритетом действий подсистем верхнего уровня; 3) зависимостью функционирования и развития подсистем нижних уровней.
3.3. Принцип организованности географических систем. Этот принцип тесно связан с принципом иерархичности. Структура определяется организованностью, упорядоченностью системы. Мерой упорядоченности служит высота уровня негэнтропии. Мерой дезорганизованности, беспорядка ГС является энтропия. Процесс развития геосистем, с одной стороны, ведет к увеличению неоднородности компонентов, усложнению иерархии, повышению организованности в системе, что соответствует уменьшению энтропии (увеличению негэнтропии). С другой стороны, естественный процесс неизбежно сопровождается выравниванием различных потенциалов между компонентами ГС, увеличением их однородности, понижением уровня организации, чему соответствует увеличение энтропии (понижение негэнтропии) геосистем. В замкнутых геосистемах, где отсутствуют исходные величины, процесс имеет одну направленность — в сторону возрастания энтропии. При этом уменьшается количество энергии, участвующей в работе ГС, происходит выравнивание различий внутри системы и разрушение ее иерархической организации. Это противоречие приводит к тому, что в открытых геосистемах отрабатывается устойчивая структура, все более четко обособляющая себя в пространстве.
3.4. Принцип территориальности предполагает учет зависимости функционирования и развития геосистем от размещения ее элементов на территории (в пространстве). Функционирование и развитие геосистемы зависит от многих других определяющих факторов, однако территориальная (пространственная) принадлежность ГС обусловливается также зависимостью ее функционирования от размещения ее элементов.
3.5. Принцип пространственного сбалансирования компонентов. Все компоненты системы увязаны в единое целое потоками вещества и (или) энергии. Однако любая ГС отличается группировкой ее составных частей. В каждой из группировок любой из компонентов системы может играть стимулирующую, нейтральную или негативную роль в процессе функционирования и развития. Поэтому важной задачей изучения ГС является анализ свойств систем, встречающихся в пространстве, и выявление адекватных им (свойствам) типов процессов. Анализировать необходимо сущность процессов, приводящих к подобному размещению свойств геосистем в пространстве, и на всех этапах исследования следует искать зависимости, возникающие в результате наложения среды и организации общественной жизни.
3.6. Принципы концентрации и комплексообразования. Принцип концентрации элементов в географическом пространстве является отражением закона агломерации, выражающим, в свою очередь, объективную тенденцию к скоплению элементов в ограниченном пространстве. Выделяются два аспекта действия этого закона: географический и экономический. Первый, географический, аспект проявляется в формировании территориальных групп и сочетаний географических элементов в пространстве, а второй, экономический, — в том, что совместимые, компактно расположенные объекты функционируют эффективнее рассеянных. Названный принцип служит основой для реализации принципа комплексообразования в географическом, пространстве.
3.7. Принцип кратчайших путей и наименьшего сопротивления. Любое поле, создаваемое интенсивностью проявления географического процесса либо «силовым» эффектом, при определенных ситуациях обусловливает появление потоков субстанции (энергии, вещества или информации). Наличие потоков в поле напряженности связано с разнохронностью изменения во времени компонентов и их комбинаций в этом поле. Медленно изменяемые образования являются полями, быстро изменяемые — потоками, причем поток «выбирает» кратчайший путь (линия наибольшего падения градиента) и движется в направлении наименьшего сопротивления.

Масштаб геосистем

Выделяют три уровня геосистем:

• Глобальная геосистема (синоним географической оболочки).
• Региональная геосистема представляет собой наиболее дробное подразделение географической оболочки, которое достаточно полно характеризует местные особенности структуры географической среды. По масштабу и конфигурации соответствует ландшафту;
• Локальная геосистема, представляющие собой относительно недолговечный, быстро трансформирующиеся комплекс, внутри которого природные условия практически однородны. Соответствует физико-географической фации.

См. также

• Культурный ландшафт — геоэкологическая концепция, представляющая собой разумно преобразованный человеком ландшафт.
• Биогеоценоз
• Экотоп
• Геоэкология
• Ландшафтная экология
• Широтная зональность
• Азональность

Литература

Геоэкология и природопользование. Понятийно-терминологический словарь / Авторы составители Козин В. В., Петровский В. А. — Смоленск: Ойкумена, 2005. — 576 с.