Географическая система. 
Теория и методология географической науки

С позиции общей теории систем под системой понимается набор объектов, рассматриваемых вместе с присущими им взаимосвязями и свойствами. По определению Д. Харвея, система включает множество элементов, идентифицируемых по некоторому переменному признаку объектов; множество отношений между признаками объектов и множество отношений между признаками объектов и внешней средой.

К географическим системам применяется термин «геосистема» (территориальная, географическая система). Этот термин использовался первоначально только для обозначения природных объектов, позднее и для обозначения социальноэкономических образований, а также сложных пространственных природно-социальных (социально-природных) систем, включающих одновременно элементы природы, население (человека) и все проявления его материальной и духовной культуры.

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.

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. Поэтому мы описываем не реальную, а формализованную систему, и в этом смысле понятие системы близко к определению модели.

Системы, в том числе территориальные, обладают бесконечным множеством свойств, а элементы, их составляющие, — множеством отношений (схемы 23, 24, 25). Это обусловливает.

Схема 23

Содержание понятий «геосистема» и «экосистема».

(по «Охрана ландшафтов // Толковый словарь»).

I — геосистема; II — экосистема; 1, 2, 3 — абиотические компоненты; 4 — биотические (биологические) компоненты; 5 — связи между компонентами; 6 — подсистема «хозяин»; 7 — подсистема «среда» многочисленные связи и отношений как внутри системы, так и между элементами внешней среды. Географические связи — это объективные отношения между компонентами территориальных систем и другими объектами, выражающиеся в регулярном обмене веществом, энергией, информацией и определяющие все иные взаимодействия между ними. Частным проявлением географической связи является географическое отношение. Это понятие указывает на взаимосвязность нескольких состояний, свойств системы, являющихся конечными результатами процесса, без указания на промежуточные звенья связи.

Географические отношения — качественно-содержательные пространственные отношения как между элементами рассматриваемой геосистемы, так и между данной системой и другими геосистемами, расположенными на той же территории;

Схема 24

Два различных представления межсистемных взаимодействий.

(по Д. Харвею).

Схема 25.

Классификация форм связей между элементами физико-географических систем (по Н.В. Миловидовой):

1 — логически возможные; 2 — логически и фактически возможные; 3 — логически и фактически возможные и географически реализуемые; 4 — основания деления. Справа в колонке выделены основания деления: 1) наличие или отсутствие зависимости между аргументом и функцией; 2) наличие или отсутствие взаимной однозначности между аргументом и функцией (есть, нет, чередование); 3) число значений одной из переменных (ограниченное, неограниченное, чередование); 4) направление неоднозначности (от аргумента к функции, от функции к аргументу, чередование); 5) характер приращения функции с изменением аргумента (постоянный, переменный, чередование); 6) направление изменения функции (положительное, отрицательное, переменное); 7) характер изменения приращения функции (от малого к большому, от большого к малому, чередование); 8) наличие или отсутствие предела изменения одной из переменных они действуют между всеми природными общественными явлениями, имеющими территориальную определенность и географическую значимость, оказывая на них многостороннее влияние.

Выделяют несколько типов отношений между элементами системы: 1) отношение ряда; 2) параллельное отношение;

3) отношение обратной связи; 4) простое комбинированное отношение; 5) сложное комбинированное отношение. Межсистемные взаимодействия могут быть представлены следующим образом (см. схему 24). В первом случае (верхний рисунок) системы, А и В взаимодействуют как неделимые единицы, внутри каждой из них существуют взаимодействия между подсистемами. Во втором случае (нижний рисунок) системы, А и В представляют собой более свободное объединение подсистем, взаимодействующие друг с другом. Для природных территориальных систем характерны оба типа взаимодействия. Кроме общего управляющего воздействия хозяйственных геосистем на природные существуют также связи между отдельными компонентами систем.

В зависимости от различных форм межсистемных связей выделяют несколько видов территориальных систем:

• 1. Системы простого действия. В этих системах существуют только линейные связи, т. е. действие протекает только в одном направлении, без какого-либо причинного влияния. Примером прямой связи является влияние солнечной энергии на различные компоненты геосистем, воздействий почвенных процессов на формирование коры выветривания и др.
• 2. Системы с обратной связью. Особенностью этих систем является замкнутость причинных цепей, при которой любое изменение исходного компонента передается обратно. Различают отрицательную и положительную обратную связь. Отрицательная обратная связь возникает для того, чтобы поддерживать совокупность взаимоотношений, которые уже существуют в системе, либо путем снижения дальнейшего роста входов, если они растут, либо путем увеличения этих входов, если они имеют тенденцию уменьшаться, тогда эти взаимоотношения должны представлять собой цель данной системы, обратная связь в которой работает для того, чтобы постоянно их поддерживать. Положительная обратная связь возникает, если в результате воздействия система отклоняется от поставленной цели. В системах с обратной связью изменения, возникающие в подсистемах, трансформируют и сам возбудитель,

в результате чего происходят мгновенные адаптивные приспособления. В хозяйственных геосистемах большое значение имеет обратная связь по передаче информации. В этих управляемых системах в большинстве случаев преобладает положительная обратная связь, поэтому они характеризуются большей динамикой развития по сравнению с природными геосистемами.

• 2а. Системы с неуправляемой обратной связью. Этот тип связи является синонимом понятий «динамическое взаимодействие», «причинная взаимосвязь». Примером такой системы служит изменение численности города под влиянием экологических, демографических, технических, медико-санитарных факторов.
• 26. Системы с управляемой обратной связью. Эти системы включают в свой состав три компонента: воспринимающий эле— мент (рецептор)у на который непосредственно оказывается воздействие и который передает информацию управляющему (регулятору), анализирующему возможные последствия воздействия, рассматривая возможные варианты поведения системы, и принимающему решение о выборе определенного варианта управляющего действия. При выборе оптимального варианта используются накопленные знания и внутренние тестирующие параметры. После этого информация передается исполняющему элементу у который производит изменение состояния системы. Новое управляющие воздействие вновь передается на рецептор, и его результаты оцениваются управляющим элементом. В случае несовпадения результатов воздействия с поставленной целью этот процесс может быть вновь продолжен.

Неограниченное множество свойств и отношений реального объекта вызывает необходимость отбора тех из них, которые играют определяющую роль в существовании и развитии территориальных систем. В географическом смысле под взаимосвязью понимается отношения между объектами; потоки, каналы связей, а также реализация связей в виде процессов воздействия. Взаимоотношения между системами подразделяются на интердепенцию (взаимосвязь элементов), детерминацию (односторонняя зависимость) и констеляцию (элементы не вступают ни в какие отношения друг с другом, но являются совместимыми в системе).

Выделяют внутренние взаимосвязи (между элементами системы) и внешние (между элементами системы и средой). Изучение взаимоотношений хозяйства и природной среды предполагает рассмотрение прежде всего внешних взаимосвязей. Внешней средой природных геосистем являются хозяйственные системы, осуществляющие управление ими.

Существует три типа взаимодействия общества со средой, в зависимости от степени их развития:

• • адаптивные действия типа «стимул — реагирование», выражающееся в пассивном приспособлении к изменениям в среде;
• • действия с учетом накопленного опыта, т. е. памяти, способной менять цель, активно изменяющие среду;
• • действия на основе научных представлений о среде, целях, критериях оптимума взаимодействия со средой, отличающиеся наращиванием заблаговременных компенсаций на побочные изменения в среде.

ГС характеризуются различной активностью (существуют пассивные и активные ГС), различаются они своим средоформирующим значением, уравновешенностью, уровнем и характером интеграции составляющих их элементов и т. д.

Реальные ГС являются открытыми (экстравертными). Это означает, что при их изучении необходимо учитывать: а) взаимодействие системы со средой; б) то, что большинство из них имеют целенаправленную активность.

ГС, в отличие от большинства других видов системы, характеризуются неопределенностью размеров — при более или менее определенном верхнем пороге — размеры Земли и ее ближайшего окружения. Обычно географ имеет дело с объектами, обозримыми только с помощью карт, аэрофотоснимков или визуально с летательных аппаратов. Поэтому нижний порог размера ГС имеет величину порядка нескольких сотен метров.

ГС состоит из целостных подсистем, которые характеризуются специфичностью «природы» и обозначаются термином «геомоносистема». Выделяют три типа таких подсистем: 1) территориальные геомоносистемы абиогенных компонентов; 2) территориальные геомоносистемы биологических компонентов (биогеоценоз); 3) геомоносистемы социально-экономических компонентов (территориальные социально-экономические системы). Все три типа геомоносистем взаимопроникают и взаимоперекрываются.

В отечественной географической литературе утвердились и развиваются новые идеи, исходящие из общей теории географии, предметом которой являются пространственно-временные формы географической оболочки (геоверсума), например концепции эколого-экономического районирования, учение об интегральных ГС, идеи динамического равновесия, закономерности развития и управления сложными природнообщественными системами на разных территориальных уровнях.

Одновременно определились главные составляющие географического анализа ГС, который включает изучение: а) их содержательности (основные характеристики — структура, качество, количество и мера); б) структурности (определенная устойчивая взаимосвязь, взаимоотношения и взаиморасположение составляющих систему подсистем); в) территориальности (это главное свойство ГС, рассматриваемое географией); г) динамичности, (динамика явлений и процессов); д) функциональности; е) взаимосвязанности ГС.

Утвердилось представление об интегральной ГС, в составе которой функционируют две взаимосвязанные подсистемы: природно-территориальная и территориальная социально-экономическая, причем их сочетание осуществляется на базе общественной подсистемы.