Модели в физической географии (часть II)

   Давнее пристрастие географов к моделям-картам и к моделям-описаниям объясняется просто: без них география не могла бы существовать как наука. Объекты географии — страны, материки и другие — слишком велики, чтобы их можно было окинуть одним взглядом, до того как люди вышли в космическое пространство. Этой беде помог масштаб, геометрическое подобие. Огромные территории, изображенные в масштабе на листе бумаги, стали удобными для исследования, знакомства с ними. Такую же роль играет в географии масштаб времени для воспроизведения процессов, протекающих сотни, тысячи, миллионы лет. Наконец, генерализация — это тоже, если хотите, масштаб сложности. Упрощая окружающую действительность, бесконечную в своем разнообразии, мы получаем возможность отразить в наших моделях самое главное, разобраться во взаимосвязях. А разбираться географам есть в чем. Ведь организация природы подчиняется одновременно законам механики, электричества, гравитации, химии, биологии. Да еще и общественные явления оказывают на природу свое влияние. Для построения модели, описывающей взаимодействие только двух тел, обладающих массой, понадобился гений Ньютона.

  Во сколько же раз сложнее должны быть модели природных систем! Но именно потому, что географические модели должны учитывать большое количество факторов, определяющих состояние и развитие природных комплексов, эти модели не могут быть настолько всеобщими, чтобы с полным основанием называться законами природы, подобными, например, закону сохранения энергии. Лишь самые простые модели физической географии называют в географии законами, но это, скорее, закономерности или правила, которые проявляются лишь при определенном сочетании внешних условий, а при другом сочетании не проявляются. Среди таких моделей-правил можно вспомнить теорию развития ландшафтов В. Девиса от «юных» до «дряхлых». Правило чередования плесов и перекатов в руслах рек (закон Фарга), правило смещения речных русел вправо в Северном полушарии и влево — в Южном (закон Бэра). Сюда же относится закон периодической зональности Григорьева — Будыко, увязывающий продуктивность растительного покрова с соотношением, тепла и влаги, доступных для растений.
Чем больше условий учитывается в физической модели, тем к меньшему числу объектов мы можем ее применить. И тем труднее обосновать эту модель теоретически, как, обоснованы перечисленные выше закономерности. Но потери компенсируются: детальные модели позволяют сделать более точный прогноз развития моделируемых объектов, чем модели более общего типа. В конце концов, географы нередко бывают вынуждены моделировать один единственный объект со всеми его особенностями — какой-нибудь участок реки, озеро, трассу канала, если требуется описать явление близко к действительности. Здесь мы переходим от теоретических моделей-законов, моделей-закономерностей к так называемым имитационным моделям. Ими в основном интересуются проектировщики, строители, когда речь заходит о планах мелиорации, изменения течения рек и т. п.
  В арсенале средств моделирования в физической географии в последние десятилетия нарастает роль блоковых графических схем, раскрывающих связи объектов и процессов геосистем и связи между геосистемами и математическими моделями. Последние годы ознаменовались появлением ряда моделей крупных географических объектов, хотя они и не обязательно созданы географами. Группа исследователей под руководством А. Б. Горстко построила модель динамики рыбного населения Азовского моря с учетом кормовой базы, солености, загрязнения воды, вылова и т. п., позволяющую обосновывать мероприятия, направленные на улучшение биологической продуктивности моря. Ю. Г. Пузаченко и В. Г. Скулкин математически описали свойства растительности лесной зоны РФ и их зависимость от климата, рельефа и характера грунтов. Модель позволила с помощью вычислительной машины создать карты лесов для прошлых и будущих отрезков времени, а также для различных предполагаемых «сценариев» вроде изменения климата в сторону потепления, усиления рубок, увеличения или уменьшения, числа пожаров и т. п.
  Трое математиков — В. Ф. Крапивин, Ю. М. Свирежев и А. М. Тарко — отважились построить модель биосферы, в которой отразили основные процессы, преобразующие лик нашей планеты. В модели описываются процессы обмена углеродом, кислородом и азотом между основными компонентами биосферы: растительностью, почвой, атмосферой и океаном, изменения климата, изменения условий жизни людей и численности населения, загрязнение окружающей среды и мероприятия по ее очистке. Хотя модель пока носит предварительный характер и будет усовершенствоваться, но в принципе она может выдать правдоподобный прогноз изменений биосферы при разных исходных предположениях и в будущем служить для управления природными и некоторыми социальными процессами. В заключение можно сказать, что география вступила в эпоху всеобщего моделирования достаточно «психологически подготовленной» к этому. Широкое использование математических моделей оказало и продолжает оказывать сильное революционизирующее влияние на эту древнюю науку.