ГЕОМОРФОЛОГИЯ
№ 2 апрель-июнь 2012
ИСТОРИЯ НАУКИ
УДК 551.4
© 2012 г. А.Ю. СИДОРЧУК Н.И. МАККАВЕЕВ И ПУТИ РАЗВИТИЯ ГЕОМОРФОЛОГИИ1
Введение
Пути развития геоморфологии многообразны и сложны, все направления трудно охватить одному исследователю. Основной интерес Н.И. Маккавеева был сосредоточен в области динамической геоморфологии, и на развитие именно этого направления в геоморфологии он оказал наибольшее влияние.
В середине XX в. динамическая геоморфология как наука находилась в состоянии кризиса [1]. Заканчивался первый крупный этап в ее развитии, который можно назвать этапом качественного анализа процессов рельефообразования и качественного синтеза результатов этого анализа. Анализ процессов образования рельефа занял многие столетия, сначала при строительстве, особенно гидротехническом, затем при геологических работах. Последние приводили к описаниям истории развития рельефа отдельных регионов и в конце XIX в. дали возможность В.М. Дэвису и его ученикам создать обобщающую качественную модель развития геоморфологического ландшафта, названную географическим циклом [2]. Эта модель доминировала в науке более полувека, хотя и подвергалась постоянной критике. Еще в 1950 г. Анри Болиг, возможно, самый яркий ученик Дэвиса, обосновывал идеи о прогностическом значении географического цикла, защищал употребление понятия "стремления" в этой модели и весьма скептически отзывался о возможностях количественного подхода в динамической геоморфологии [3]. Через десять лет И.С. Щукин, представитель того же поколения, очень осторожно оценит возможности количественных и экспериментальных исследований [4]. Тем не менее, качественные подходы в геоморфологии постепенно теряли былое значение. Практика требовала количественных оценок темпов изменения рельефа, особенно в динамичных областях и для быстрых процессов. В геоморфологию пришли люди, получившие техническое базовое образование или приобретающие его в ходе практической деятельности. Наступал новый крупный этап в развитии динамической геоморфологии - этап количественного анализа процессов рельефообразования.
Критика географического цикла Дэвиса
Н.И. Маккавеев вошел в геоморфологию в конце сороковых - начале пятидесятых годов XX в. При базовом географическом образовании он имел обширный опыт инженерных гидротехнических работ, полевых и лабораторных измерений, камерального
1 Статья публикуется в связи с переизданием книги Н.И. Маккавеева "Русло реки и эрозия в ее бассейне" и выпуском трех книг избранных трудов: "Эрозионно-аккумулятивные процессы и рельеф русла реки" (1998), "Теоретические и прикладные вопросы почвоведения и русловых процессов" (2003) и "Русловые процессы: теория и практика" (2008).
количественного анализа результатов изысканий. Такой опыт давал ему все основания для критики старых геоморфологических концепций, в первую очередь географического цикла.
В это время вышла книга К.К. Маркова [1], где теория Дэвиса была подробно рассмотрена и дана оценка ее недостатков: отрыв от реальной геотектоники, замкнутость географического цикла и обособленность циклов, обусловленных разными процессами. Н.И. Маккавеев свою критику сосредоточил на тех позициях, которые в то время защищал А. Болиг - на элементах финализма в концепции географического цикла и на возможности прогнозировать на ее основе развитие форм рельефа. Вот что говорил Болиг в докладе на Международном конгрессе по философии наук в 1949 г. (цитируем по [3], с. 73): "Если при установившемся равновесии последовательность стадий четко выражена, то это значит, что при знании одной стадии достаточно пытливый ум может точно предвидеть все последующие изменения, а также, следуя обратному ходу развития, он сможет вывести из настоящего состояния изменения, имевшие место в прошлом". И далее (с. 77) "...мы не грешим ни финализмом, ни антромор-физмом, если только мы исходим, хотя бы косвенно, из принципа наименьшей работы, когда мы говорим, что текучие воды, ледники, волны, ветер стремятся придать своему ложу форму, оказывающую наименьшее сопротивление их движению". В том же году Н.И. Маккавеев пишет (цитируем по [5], с. 13): "Использовать схему циклов отдельного изолированного явления для целей прогноза, по-видимому, нельзя, так как в обратимом цикле не имеется никакой гарантии, что тенденция, замеченная в настоящем, продолжится и в будущем. Цикл развития того или иного явления природы ни в каком случае нельзя рассматривать как вещь в себе, вне связи с факторами, его определяющими, и явление только тогда может быть понято, когда удастся установить эту связь, и только в таком случае цикл будет полезным пособием для прогноза". И в другой статье (цитируем по [5], с. 21): "Из антропоморфических принципов получил наиболее широкую известность так называемый "закон экономии сил природы", или "принцип минимальной диссипации энергии". Это положение античной философии до сих пор еще некоторыми исследователями рек признается за аксиому. Естественные реки очень часто нарушают принцип экономии. Гидравлический радиус естественного речного потока, как правило, в десятки раз меньше наивыгоднейшего. Формы рельефа, возникающие в русле в результате взаимодействия потока и грунта, вместо того чтобы способствовать "удобному" движению воды, увеличивают потерю напора вдвое и более".
Н.И. Маккавеев не отрицает наличие природных циклов и возможность их использования для прогноза. Он возражает (как и К.К. Марков) против предопределенности цикла и указывает на необходимость выявления природных закономерностей, которые могут привести к циклу, а могут и изменить его развитие на любой стадии. Он также возражает против применения для этого принципов вариационного характера, таких как "закон экономии сил природы", или "принцип минимальной диссипации энергии", так как такие принципы ведут к антропоморфизму и телеологии. Он утверждает [5, с. 25], что ".развитие форм рельефа не может происходить изолированно, вне связи с изменениями условий, его определяющих".
Основной путь развития геоморфологии Н.И. Маккавеев видит в исследовании физической сущности процессов рельефообразования. Он пишет [6, с. 7]: "Вряд ли нужно кого-либо убеждать, что главной дорогой, по которой должно пойти развитие геоморфологии, является путь, обеспечивающий глубокое проникновение в физическую сущность и механизм процессов, определяющих формирование рельефа, а также закономерности его изменений, в зависимости от естественно-исторических условий в различных частях оболочки земного шара. От успешности разработки этой проблемы тесно зависит возможность расширения областей практического приложения геоморфологии".
Методы исследования
Итак, Н.И. Маккавеев полагал, что явление природы только тогда может быть понято, когда удастся установить связь с факторами, его определяющими. Эта связь не выводится из неких вариационных принципов, но является следствием базовых физических законов. Имелось в виду установление не только качественной, но и количественной связи между явлением и определяющими факторами. Для достижения этой цели Н.И. Маккавеев разворачивает наблюдения за процессами рельефообразования в экспериментальных лотках и на натурных реках, в ходе которых проводятся детальные измерения характеристик рельефообразующих факторов и изменений рельефа. "По мере развития геоморфологии как самостоятельной научной дисциплины, по мере того как будет укрепляться ее связь с практикой, центр тяжести геоморфологических исследований обязательно должен перемещаться в сторону методов, дающих возможность обосновывать количественные решения и точные прогнозы. Подобное изменение существа методов исследований является обязательным для любой прогрессивно развивающейся отрасли науки" [6, с. 7].
Экспериментальные работы по исследованию процессов рельефообразования на моделях
Еще до прихода на кафедру геоморфологии географического факультета МГУ Н.И. Маккавеев проводил исследования структуры потока в гидравлических лотках при различных формах русла, извилистого и разветвленного, при этом он сотрудничал с таким крупным исследователем динамики русловых потоков, как М.А. Великанов. На кафедре Н.И. Маккавеев разворачивает общее геоморфологическое моделирование, одно только перечисление выполненных опытов показывает масштаб исследований. В 1954-1975 гг. при непосредственном участии Н.И. Маккавеева и/или под его руководством были выполнены эксперименты на моделях по развитию продольного профиля реки и образованию речных террас при изменении величины и режима стока воды и наносов, влияния растительности на пойме, местных базисов эрозии, положения уровня приемного водоема и общего наклона местности; формированию антецедентного участка долины и влиянию купольных структур на форму и динамику речного русла; исследования по морфологии и динамики свободных и врезанных меандров речного русла; движения крупнообломочного материала в логах; размыва морскими волнами купольных тектонических структур; формирования аллювиальных россыпей; формирования термоэрозионных форм.
Применялся так называемый "метод свободного моделирования", когда "водный поток в ходе опыта сам формирует свое русло и долину без вмешательства экспериментатора. Последний устанавливает лишь исходные условия опыта, а именно: форму и состав грунта первичной поверхности, по которой будет протекать поток, величину и режим стока воды, крупность, количество и ход поступления в поток наносов"; ".нужно при подборе условий опыта всегда придерживаться указаний, которые дает теория моделирования, и, кроме того, по возможности чаще в ходе эксперимента сверять получаемые результаты с натурой, чтобы в случае необходимости снова прокорректировать его исходные условия" [6, с. 46].
"Свободное моделирование" до сих пор является основным методом моделирования геоморфологических процессов. Для преодоления присущего этому методу масштабного эффекта часто применяется повторное моделирование одного и того же явления на моделях разного размера [7]. Однако в силу технических условий проведения опытов законы теории подобия при свободном моделировании нарушаются, и тогда
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.