ИЗВЕСТИЯ РАН. СЕРИЯ ГЕОГРАФИЧЕСКАЯ, 2014, № 5, с. 142-144
ОБЗОРЫ И РЕЦЕНЗИИ
ЭВОЛЮЦИОННОЕ НАПРАВЛЕНИЕ В СНЕГОВЕДЕНИИ: ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЙ ТРУД*
Э.Г. Коломыц вновь поражает многогранностью своих интересов и творческим потенциалом, на этот раз в области теоретических и методических разработок в снеговедении.
Изложенные в книге теоретические и методические разработки структурного снеговедения - результат многолетних стационарных и маршрутных исследований Э.Г. Коломыца в равнинных и горных районах Сибири, Дальнего Востока и Европейской России. Особенно ценно то, что развиваемое автором и представленное в данном Атласе-монографии эволюционное направление в структурном снеговедении основано на его оригинальном эмпирическом материале.
На основе собственных многолетних стационарных и маршрутных исследований автором создан определенный научно-методический арсенал для изучения параметров структуры снега, а также процессов и явлений его сублимационного метаморфизма. Этот арсенал позволяет получить непосредственно в полевых условиях массовый дискретный материал и провести его последующую математическую обработку. Тем самым впервые намечены пути к решению проблемы количественной оценки степени метаморфизма снежного покрова на основе использования не столько метрических, сколько чисто качественных признаков структуры - форм кристаллов и их различных природных сочетаний.
Введен целый комплекс количественных мер (сим-метрийных и морфологических) состояний гляциоси-стем: форм кристаллов, снежных горизонтов и всей снежной толщи. В основе этих расчетов лежит статистический банк данных по стадийным и конечным формам роста и разрушения кристаллов. Этот банк формируется в результате кристалломорфологическо-го анализа вертикальных снежных разрезов.
Нет весомых аргументов, противоречащих утверждению автора о том, что теория эволюции вполне приложима к метаморфическим преобразованиям сезонного снежного покрова. Вся история отечественного и зарубежного снеговедения показала, что в рамках тех или иных зимних условий сезонный снежный покров превращается из беспорядочного нагромождения выпавших из атмосферы кристаллов снега в нечто целостное, упорядоченное, организованное, то есть он создает самого себя как определенную гляциосистему.
Многовековой опыт становления эволюционной теории в биологии показал, что эволюционировать
* Э.Г. Коломыц. Теория эволюции в структурном снегове-дении (Атлас-монография) // Отв. ред. М.Ц. Залиханов, В.М. Котляков. М.: Геос, 482 с.
могут только дискретные индивиды (особи, виды) и их системообразующие сочетания (популяции, сообщества) как дискретные качественно определенные образования, но не какие-либо континуальные характеристики индивидов, популяций и сообществ. В снежном покрове такой качественной определенностью характеризуются только формы кристаллов и их взаимосвязанные сообщества, но уж никак не гранулометрические характеристики: размеры зерен, параметры их контактов, поверхностная энергия и т.п.
Отсутствие эмпирически обоснованной развернутой эволюционной теории сублимационного метаморфизма, опирающейся на достижения минералогической кристаллографии и генетической минералогии, существенно осложняет разработку методов прогнозирования снежных лавин - прежде всего, так называемых лавин замедленного действия (или длительного развития).
Появление данного фундаментального труда Э.Г. Коломыца, обобщающего его более чем 40-летний научно-методический поиск в области структурного снеговедения, продиктовано необходимостью создания эволюционных основ теории сублимационного метаморфизма сезонного снежного покрова в целях совершенствования прогноза снежных лавин, а также развития методов индикации зимнего режима ландшафтов по структуре снега. Эту проблему автор решает путем построения дискретных моделей системной организации и развития снежного покрова на основе его кристалломорфологии и фундаментальных законов природной симметрии, а также разработки по этим моделям методов изучения процессов сублимационного метаморфизма снега с позиций общей теории эволюции. Сформировавшись в свое время в биологических науках, эта теория нашла эффективное применение в кристаллографии и генетической минералогии. Напомним, что по определению Г.Д. Рихтера - создателя отечественной школы географического снеговедения, снежный покров есть мономинеральная горная порода. В данной книге весьма аргументировано доказано, что в основе преобразования эволюционных единиц снежного покрова (форм кристаллов и их сообществ в виде генетически единых снежных горизонтов и всей снежной толщи) лежит их саморазвитие (самоорганизация и авторегуляция), обладающее как инвариантными, так и стохастическими закономерностями, а также свойствами адаптации к изменяющемуся зимнему метеорологическому режиму. Все эти характеристики сублимационного метаморфизма снежного покрова соответствуют положениям общей теории эволюции природных систем.
ЭВОЛЮЦИОННОЕ НАПРАВЛЕНИЕ В СНЕГОВЕДЕНИИ: ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЙ ТРУД 143
Вырисовывается достаточно сложная картина эволюционных преобразований структуры сезонного снежного покрова, которая несравненно богаче бытующих еще в гляциологии представлений об "изменчивости" и "трансформации" внутренних свойств снега. Эта картина раскрывает также истинный смысл ходового (особенно в зарубежной литературе) термина "развитие (development)" по отношению к снежному покрову и по существу ставит конец бессодержательному жонглированию данным термином. На основе кристалломорфологического и симметрийного анализов снежных структур, развивающихся на протяжении зимы в различных региональных и локальных условиях, Э.Г. Коломыцем разработана детерминированная модель, описывающая эволюционный незамкнутый сублимационно-метаморфический цикл сезонного снежного покрова и полиморфные (региональные) варианты этого цикла.
Согласно этой модели, основной эволюционной единицей снежного покрова является генетически единый снежный горизонт как исходное саморазвивающееся природное сообщество кристаллических индивидов различной формы. Эволюция каждого горизонта есть направленный процесс возникновения и исчезновения последовательно сменяющих друг друга способов пространственной упорядоченности кристаллических форм при энергетическом воздействии окружающей снег среды как необходимом условии этой эволюции. Однако истоки механизмов направленной эволюции снежных горизонтов сосредоточены в системе "кристалл-среда (пар) + кристалл-кристалл". Стадийность форм роста и разрушения кристаллов - это результат последовательного процесса суперпозиции их кри-сталлохимической симметрии и диссимметрии среды, в соответствии с принципом Пера Кюри, который является, как известно, симметрийной интерпретацией второго закона термодинамики.
Не только отдельные формы кристаллов, но и все их сообщество в каждом генетически едином снежном горизонте обладают определенной запрограммированной унаследованностью перехода из одного состояния в другое по траектории сублимационно-метаморфиче-ского цикла. В этом состоит главная сущность структурной эволюции снега и именно она открывает путь к прогнозированию будущих результатов его перекристаллизации, в том числе к достижению им состояния наиболее "зрелой" глубинной изморози - грозного признака лавинной опасности в горах.
Выдвинутая автором эволюционная концепция не противоречит известной теории литогенеза оса-дочно-метаморфических формаций горных пород. В конечном итоге превращение снежного покрова из осадочной породы в метаморфическую есть последовательный процесс его приспособления к окружающей среде, которая и является, таким образом, исходным фактором метаморфизма и создает рамочные условия реализации процессов саморазвития снежного покрова. Эти положения являются новыми для снеговедения и еще мало используются в гляциологической (в том
числе снеголавинной) практике, однако они не только не противоречат современному состоянию и общей тенденции науки, а напротив, находятся в русле ее развития. Уместно напомнить, например, известную концепцию Б.Б. Полынова о едином процессе выветривания горных пород. Рассматривая литогенез осадочных формаций как природный процесс, протекающий во времени, Н.М. Страхов также указывает, что все типы литогенеза являются в сущности региональными формами единого литогенетического процесса.
Расчеты и обобщения по симметрийной и ситуативной упорядоченности снежной толщи и полученные затем достаточно тесные корреляции интегральных параметров ее перекристаллизации с зимней конти-нентальностью климата позволили автору провести мелкомасштабное картографирование региональных структур снежного покрова на территории Евразии и Северной Америки, с выделением различных типов сублимационно-метаморфических формаций снега. Предложенные меры сложности и упорядоченности иерархически организованных гляциосистем (возрастная генерация форм кристаллов — снежный горизонт — снежная толща) хотя и являются формальными характеристиками структуры снежного покрова, тем не менее, обнаруживают определенное географическое содержание, ибо связаны с зимними климатическими условиями территории и конкретной ландшафтной обстановкой.
Эмпирически также доказано, что эволюция снежного покрова имеет не только однозначно детерминированные, но и вероятностные закономерности, что выражено наличием в нем процессов авторегуляции метаморфизма. Стохастичность процессов выражена в двух основных типах регулирования динамики снежных горизонтов: с одной стороны, в их саморегуляции ("движении" горизонтов по одной из начально "заданных" метеоусловиями зимы программ развития и последующем возрастном "наращивании" их структуры), а с другой, - в регулировании их извне под влиянием атмосферных возмущений (потеплений или похолоданий, снегопадов, метелевых явлений и др.). Эти процессы рассмотрены на кинематических моделях авторегуляции сублимационного метаморфизма. При этом автор подчеркивает, что описанные им колебательные процессы, происходящие в снежных горизонтах, по своей внешней форме весьма напоминают известные в эволюционной биологии популяционные волны, с проявлен
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.