Формы в мире почв

ДВИЖЕНИЕ — ОСНОВА КЛАССИФИКАЦИИ ПОЧВЕННЫХ СТРУКТУР

Движение — важный фактор симметрии любых почвенных систем. Использование принципов симметрии позволит почвоведам читать геометрическую структуру почвенных тел в следующей последовательности. Сначала определяется размерность их расположения на карте или снимке. Почвенные тела могут быть неподвижными, «прикрепленными» к одной точке (и тогда их называют нульмерными) или располагаться вдоль линии (одномерные), а также находиться в узлах параллелограмматической сетки (двумерные). Затем уточняется их более тонкая структура, т. е. характер взаимного расположения с помощью операций симметрии (движений): поворотов, перестановок, отражений и Других.

В явном или неявном виде движение как форма познания присутствует в любой научной теории. Мыслимые перестановки, повороты, отражения выявляют устойчивую повторяемость в пространстве и во времени тех или иных форм почвенных тел, т. е. инвариантность. Последняя всегда связана с каким-либо законом сохранения. Каждая почвенная система характеризуется конкретным, присущим только ей устойчиво сохраняющимся (инвариантным) повторением тел и соответствующим ему законом сохранения: энергии, импульса, момента импульса, электрического заряда и других. Д. И. Менделеев отличал исследователя от простого исполнителя по способности мыслить категориями инвариантности. Он считал, что истинный ученый тот, для кого поиск постоянного среди переменного и вечного среди временного — основной принцип познания. Выявление постоянного и вечного в хаосе явлений на современном языке и есть установление инвариантов, симметрии и структуры, которые в общем виде выражаются простыми числовыми соотношениями, скрывающими в себе законы. Н. Ф. Овчинников писал, что «поиски структурных инвариантов, или, иначе, исследование структуры и симметрии природы, становятся в современной науке не менее вдохновенной задачей, чем поиски причинных явлений» (1960, с. 121).

Академик В. Б. Сочава полагал, что в науках о Земле концепции инвариант суждено выполнить «не меньшую роль, чем она уже сыграла в кристаллографии, и в особенности в учении о симметрии… Только путем выявления этих сохраняющихся элементов и их связей мы в состоянии построить классификацию геосистем, отображающую законы, действующие в природной среде…» (1978, с, 7). Путь к ней в начале XX в. указан Н. М. Сибирцевым (1951): «Топографические смены почв суть смены повторяющиеся… они могут быть сведены к определенным схемам» (с. 316) или: «…для каждой данной местности число почвенных комбинаций не безгранично, и они повторяются множество раз с замечательной правильностью и постоянством» (с. 404).

Еще в 1916 г. академик Л. С. Берг за критерий элементарности ландшафта принял закономерную периодическую повторяемость рельефа, почв, грунтовых вод, растительности. В 1920 г. академик Н. И. Вавилов открыл закон гомологичных рядов в наследственной изменчивости организмов, в 1924 г. Д. Г. Виленский — закон аналогичных почв, в 1963 г. В. Р. Волобуев ввел понятие о почвенной общности — абстрактной системной единице, присущей каждой зоне.

В наши дни представление о повторяемости почв и ландшафтов получило наименование: аналогия — структура — симметрия — инвариантность. Так, В. М. Фридланд (1972) писал, что почвенные комбинации, ритмически, регулярно и симметрично повторяясь, образуют упорядоченную структуру почвенного покрова — устойчивый геометрический рисунок. По его мнению, понятие «структура почвенного покрова» близко к понятию «математическая структура»; и та и другая включает в себя элементы и закономерности их взаимосвязи. Однако вместо поисков симметричных почвенных структур многие почвоведы занимались описанием параметров ареалов (размеры, степень расчленения, пятнистости и т. п.).

Рис. 24. Классификация структур земной поверхности

А — цепи, или одномерная трансляция, В — узлы, двумерная плоская параллелограмматическая решетка. Слева — натурные зарисовки, справа — карты и геометрические индексы симметрии. Для сравнения:

В — аэрофотоснимок тундры (слева), его геометризация (справа),

Г — поверхность микроскопического гриба

Огромный вклад в изучение почвенных структур внесла М. А. Глазовская (1964, с. 230), которая выделила два типа периодической повторяемости элементарных ландшафтов: 1) «цепь», или — на языке симметрии[19] — одномерная трансляция (бордюр) для мелкосопочной денудационной равнины (рис. 24, А); 2) «узлы», или двумерная плоская кристаллографическая решетка для холмистой ледниковой равнины, где ландшафты сочетаются по узлам косого параллелограмма (рис. 24, Б).

Позже В. Н. Солнцев (1981) назвал структуры типа «цепь» рядами, отметив, что они отражают фундаментальное свойство ландшафтов — их ориентированность. Сочетания типа «узлы» им названы каркасными, или ячеистыми; они выполняют роль механизма регуляции и стабилизации геосистем.

В. Б. Касинов (1973) рассматривает движение как средство изучения биологических объектов. Он усматривает всеобщность технологических принципов, применяемых одинаково как человеком, так и природой при

А — цепи, или одномерная трансляция, В — узлы, двумерная плоская параллелограмматическая решетка. Слева — натурные зарисовки, справа — карты и геометрические индексы симметрии. Для сравнения: В — аэрофотоснимок тундры (слева), его геометризация (справа), Г — поверхность микроскопического гриба

решении задач, связанных с формообразованием. Эти принципы — конвейер, карусель и клише. Конвейер воплощает линейный перенос вещества, подобно ленте транспортера (например, отступание ледника и отложение у его краев одинаковых по формам и размерам морен через равные расстояния). Карусель — это поворот, например «сбрасывание» водами рек в излучинах излишков песка или формирование ветром кольцевых дюн. Клише — это штампование, когда образуются формы рельефа в виде зазеркальных двойников.

Иной тип повторяемости почвенных ареалов — в виде спиралей, например, структура тундровых почв (рис. 24, В) (по Богомолову, 1958). Для сравнения на микрофотографии (рис. 24, Г) приведена картина спирального возбуждения гриба: агрегаты образуются по типу самосборки, волнообразно, вокруг центров, к которым стремятся клетки гриба (по П. Зенгбуш, 1982). Следовательно, микро- и макросистемы Земли организованы тождественно и должны подчиняться одним и тем же математическим правилам. Ниже приведены некоторые из них.

САМОСОВМЕЩЕНИЕ, ИЛИ КОНГРУЭНТНОЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЕ

Свойство одинаковых по размерам и формам ареалов совпадать при обмене местами называется самосовмещением. Оно определяет степень равенства ареалов. В общем случае два почвенных ареала конгруэнтны, если их размеры полностью совпадают и один ареал наложим на другой.

Совместим почвенные ареалы F₁ и F₂ при помощи движения (рис. 25, I). Тогда две разные точки A₁ и B₁ ареала F₁ перемещаются движением φ в точки А₂ и В₂ ареала F₂. Движение устанавливает между точками ареалов F₁ и F₂ соответствие, сохраняющее расстояние между соответствующими точками (A₁B₁ = А₂В₂), которое записывается в виде

φ: F₁→F₂.

Такое преобразование называют конгруэнтным. Оно позволяет выявить инвариантные относительно движений свойства почвенных ареалов.

Конгруэнтность ареалов зависит от характера движений. Три ареала на рис. 25, II конгруэнтны, однако А и В совпадают при надвиге А и В или повороте по окружности. Такое совмещение называется тождественно-конгруэнтным. Ареал С нельзя совместить с ареалами А и В ни простым смещением, ни поворотом в плоскости рисунка. Для этого надо повернуть его в пространстве или отразить в зеркале. Такое совмещение называется зеркально-конгруэнтным.

ЗЕРКАЛЬНОЕ ОТРАЖЕНИЕ

Рис. 25. Различные виды движений почвенных ареалов, с помощью которых определяется структура почвенного покрова

Отражение — особый вид движения, с помощью которого можно обнаружить на почвенной карте или аэрофотоснимке зеркальную симметрию. Для этого зеркальце ставят гранью к плоскости карты и ищут сходство в расположении ареалов. Оно необычное — зазеркальное (рис. 25, III): ареал А становится двойником ареала С, но в ином пространственном порядке.

Зеркальное отражение встречалось на рис. 11–13, где плоскость симметрии преобразовала одну часть модели в зеркальный двойник по отношению к другой ее части. Таким же свойством обладает и почвенный ареал, показанный на рис. 25, III, Каждая его половинка зеркально асимметрична. Такие половинки единого целого ареала называются энантиоморфами. Чтобы отличить одну половину от другой, вводят понятия «левый» (L) и «правый» (D) энантиоморфы. Такое состояние ареала еще называют зеркальной асимметрией, или лево-правой асимметрией. Эта асимметрия широко распространена в природе.

Комбинированное отражение с переносом выявляет новый тип симметрии, отвечающий скользящей плоскости, или, точнее, оси симметрии (рис. 25, IV). Такое периодическое, с интервалом в 2а, повторение ареалов вдоль оси О А, т. е. перенос с последующим отражением относительно О А, называется бордюром и более подробно описывается ниже.

Есть ли еще какие-либо виды движений зеркалом, которые выявили бы периодическое повторение почвенных ареалов на карте? Их много. Так, можно пользоваться не одним, а двумя, тремя и более зеркалами. Их ставят различными способами и под различными углами, получая разные отражения и комбинации отражений. Можно брать не простые, а «цветные» зеркала, образующие с простыми сложные типы симметрии, которые характеризуют периодическую повторяемость не только самих форм почвенных ареалов, но и их вещественных свойств.

Одно зеркало позволяет увидеть сам ареал А, его отражение В в зеркале и отражение отражения С в зеркале т₂ (рис. 25, V). Угол между зеркалами равен 90°, а последовательные отражения от зеркал составляют поворот на 180°. Ареал А при повороте на 180° совпадает с ареалом С: зеркальная и вращательная симметрии совмещаются. Это свидетельствует о том, что данные почвенные ареалы обладают высокой устойчивостью структур.

С зеркальным отражением и конгруэнтным совмещением связана важная для почвоведения симметрия — антисимметрия. В антисимметрии имеется четыре вида равенства (рис. 25, VI):

1) а-а, б-б — отождествление,

2) а-б, в-г — зеркальное равенство,

3) a-в, б-г — антиотождествление,

4) а-г, б-в — зеркальное антиравенство

Конгруэнтная операция совмещает ареалы (1), а операция отражения от бесцветного зеркала m(2) превращает правый почвенный ареал (D) в левый (L). Операция антиотождествления (3) соответствует перемене цвета при конгруэнтном наложении одного ареала на другой. Это означает, что, хотя почвенные ареалы равны по геометрической форме, они отличаются по вещественному составу, например по содержанию гумуса. Отражение в цветном зеркале (4) приводит к такому равенству, при котором меняется окраска, т. е. вещественный состав: левое превращается в правое, или, иначе, свойства почв при сходных формах меняют знак на противоположный.

Рис. 26. Отношение длины горного бассейна (L) к длине конуса выноса (L₁)

Зеркальное антиравенство с симметрией подобия и радиальной симметрией характерно для широко распространенных на Земле систем горных бассейнов и порожденных ими конусов выноса. Конфигурация в плане почв конуса выноса, как правило, довольно близко повторяет очертания соответствующего речного бассейна. При этом в идеальных условиях отношение протяженности водосборного бассейна горной реки к протяженности порожденного им конуса выноса равно 1,618… (рис. 26). Видимо, перед нами пример системного сходства: неведомым нам путем сведения о количестве и характере расположения горных рек передаются главному руслу. Оно при выходе из гор на равнину выдает эту информацию растекающимся веером мелким водным потокам. Последние образуют рельеф, антисимметричный горному бассейну, в соответствии с переданной информацией. Представлениям об информационных потоках принадлежит огромное будущее в почвоведении.

Видимо, формирование симметрии конусов выноса и дельт — это не игра случая, а системное явление с присущей ему организованностью и целостностью, обусловленное общими энергетическими показателями. Организаторами всех этих процессов являются гравитация и электромагнетизм. Их симметрия определяет симметрию структур земной коры и почвенного покрова. При переходе от одного геометрического состояния к другому почвенное тело избирает путь, при котором разность между кинетической и потенциальной энергией формообразования будет в данный промежуток времени наименьшей. Стремление к сокращению этой разности приводит к появлению многочисленных уровней и подуровней: террас, уступов, перепадов, точек членения. Почвовед-полевик выделяет все эти формы и фиксирует их на карте, а почвовед-теоретик на основе абстрактных моделей проводит системный анализ, без которого невозможно освоение территорий.

СЖАТИЕ И РАСТЯЖЕНИЕ ИЛИ СИММЕТРИЯ ПОДОБИЯ (МАСШТАБНАЯ СИММЕТРИЯ)

Совпадение ареалов по форме, но не по размерам называется подобием. Симметрия подобия присуща миру почвенных форм. Так, модели, представленные на рис. 11–13 — примеры симметрии подобия. В такого рода полигональных и ветвящихся почвенных системах каждому углу одного ареала соответствует равновеликий угол аналогичного ему ареала, а соответственные отрезки между сходными точками пропорциональны.

Путем сдвига, поворота и (или) зеркального отражения _z можно привести два подобных почвенных ареала в положение гомотетии. Гомотетия — преобразование подобия, в нашем случае движение, при котором формы почвенных ареалов переходят в подобные при равномерном увеличении и уменьшении одной из них.

Подобие — геометрическое понятие. Два почвенных ареала F₁ и F₂ называются подобными, если между их точками можно установить взаимно однозначное соответствие (см. рис. 25, VII). Однозначное соответствие — отношение между любыми парами соответствующих точек (например, A₁C₁ и А₂С₂. AiBi и А₂В₂) ареалов F₁ и F₂, равное одной и той же постоянной К, называемой коэффициентом подобия. Углы между соответствующими линиями подобных почвенных ареалов равны.

Учение о симметрии обогатилось новыми знаниями благодаря работам В. И. Михеева (1961) о гомологии. Помимо классических элементов симметрии, он использует плоскости и оси гомологичности, связанные с однородными деформациями. Плоскость гомологичности — это плоскость косого отражения, а ось — прямая, при помощи которой делается косой круговой поворот.

Понятия сходства, аналогии, тождества, толерантности, эквивалентности лежат в основе теории натурного подобия — учения об условиях относительного равенства физических, в том числе почвенных, тел и явлений. Теория подобия — это база моделирования, установления критериев почвенного, геологического, гидрогеологического сходства (Степанов, 1978). Критерии — безразмерные числа, составленные из размерных физических параметров, чье равенство для двух почвенных систем и явлений — необходимое и достаточное условие подобия. Особое значение придается критериям геометрического подобия внешних форм. Почвенное моделирование без этих критериев теряет смысл, так как «безразмерные числа (критерии подобия) отражают взаимодействие сил и процессов, составляющих существо, или базу явления» (Седов, 1977).

ВРАЩЕНИЕ НА ПЛОСКОСТИ

Разные народы читают книги по-разному: одни слева направо, другие справа налево, третьи сверху вниз. Поэтому не будем удивляться предложению «читать» почвенные карты или аэрофотоснимки по кругу. Ведь многие почвенные ареалы располагаются у подножия куполов, создавая обрамление в виде круга. В таком случае их структура описывается операциями вращения, а элементами симметрии здесь выступают простые и инверсионные оси и точки — центры симметрии.

Различают осевую и радиальную симметрии. Осевая обнаруживает себя тогда, когда, например, два почвенных ареала F₁ и F₂ разделены осью L (см. рис. 25, VIII). Если повернуть один из них вокруг оси на 180°, то эти ареалы совместятся. При этом один ареал будет зеркальным отображением другого. Значит, поворот вокруг оси можно назвать еще и зеркальным отражением. Маленькая спираль в середине ареала F₁ будет иметь противоположное вращение в ареале F₂. Одна операция вращения создает зеркально-конгруэнтное сочетание ареалов, а две такие операции — тождественно-конгруэнтное. Они соответствуют сдвигу, или повороту.

Радиальная симметрия характеризуется следующими свойствами движений: почвенные ареалы совмещаются при обороте вокруг точки С, которую называют центром вращения (см. рис. 25, IX). При этом соответственные точки АВС и А₁B₁C₁ ареалов F₁ и F₂ совпадают, а нанесенные внутри них спирали не меняют направления. Ареал, отраженный таким способом, является тождественно-конгруэнтным.

Простейшие примеры кругового расположения почвенных ареалов показаны на рис. 25, X. Здесь ареалы классифицируются по характеру взаимного расположения двумя операциями: 1) вращением и зеркальным отражением L₆6P, 2) только вращением L₆. Но они могут залегать в пространстве иначе и иметь другие порядки осей: L₂, L₃, L₄…

Классификацию сочетаний ареалов по способу вращения можно разработать на основе мультипликативной подгруппы, основанной на операции умножения на плоскости. Однако если структура почвенного покрова имеет более сложный характер, то можно использовать группу, содержащую аддитивную подгруппу, основанную на операции суммирования параметров: Z_a=x+iy. Здесь выражение iy символизирует вращение, х — приращение. Тогда из комплексного числа получим формы, характеризующие спиральное вращение..

ТРАНСЛЯЦИЯ С ОДНОМЕРНОЙ ПЕРИОДИЧНОСТЬЮ

При беглом взгляде на карту или снимок почвенные ареалы кажутся хаотично разбросанными по поверхности. Однако, приглядевшись внимательнее, увидим, что они располагаются или вдоль одной линии — тогда это будет трансляция с одномерной периодичностью' типа «цепь» (см. рис. 24, А), или вдоль двух линий — тогда это будет дважды периодическая трансляция типа «узлы» (см. рис. 24, Б). Последнюю рассмотрим в следующем разделе.

Поступательный перенос ареала в пространстве на некоторое расстояние параллельно самому себе вдоль прямой линии (оси) называется трансляцией. Эта прямая линия — элемент симметрии, ось трансляции, а наименьшая величина переноса вдоль нее — период трансляции (а). Понятие о трансляции дает вектор Т, характеризующий направление и величину поступания.

Усложнение переносов путем использования зеркала — односторонней (полярной) плоскости — образует особую симметрию, называемую бордюром. Последняя широко распространена в мире почв. С ее помощью классифицированы почвенные профили (см. рис. 6, 7). Теперь используем симметрию бордюров для распознавания структуры почвенных ареалов.

Рис. 27. Классификация почвенного покрова с помощью симметрии бордюров

I, II — различные формы покровов, III — их геометрическая интерпретация, IV — выражение структуры покровов в виде буквенных индексов Объяснения см. в тексте

Идеализированные почвенные ареалы русел, пойм, разломов, барханов всех возможных видов симметрии бордюров показаны на рис. 27:1 — бесконечные континуальные; II — конечные, дискретные, изолированные (пятна солончаков, такыров и т. п.); III — геометрическое изображение видов симметрии: сплошная линия — ось переносов; прерывистая линия — плоскость скользящего отражения; вертикальная линия — плоскость; а — период трансляции; черные треугольники — почвенные ареалы; IV — буквенная запись видов симметрии бордюров: а — период трансляции; а — плоскость скользящего отражения; т — плоскость зеркального отражения; точка — знак параллельности; двоеточие — знак перпендикулярности.

Опишем бордюры подробнее. Простая трансляция произвольной формы почвенного ареала (симметричного или асимметричного — это не имеет значения) показана на рис. 27, /. Если ареал переносить на равные расстояния а без изменения его положения в пространстве (без поворотов, отражений), а лишь путем конгруэнтного наложения, то такой вид симметрии будет обычной трансляцией, и символ симметрии записывается как (а). Заметим, здесь ось переносов поляр-на, а сочетание ареалов асимметрично: оно имеет лишь однонаправленную эволюцию.

Комбинации оси переносов с зеркальным отражением создают различные виды симметрии бордюров. Если ось переносов сочетать с продольной плоскостью симметрии m, то образуется вид симметрии, который записывается символами (а)*т. Это означает, что ось переносов а параллельна зеркальной плоскости т (рис. 27, 2). Комбинация оси переносов а с поперечной плоскостью симметрии т дает еще один вид симметрии бордюров с символами (а):m, где: означает, что ось переносов перпендикулярна плоскости т (рис. 27, 5).

При сочетании оси трансляций с поперечной и продольной плоскостями симметрии создается широко распространенный вид симметрии бордюров (а):2*т (рис. 27, 4). Комбинация оси переноса с поперечными осями второго порядка, что в формуле записывается цифрой 2. новый вид симметрии бордюров, обозначаемый символом (а):2. Здесь почвенный ареал, состоящий из двух частей, подвергается элементарному переносу (а), а одна часть ареала переходит в другую при поворотах на 180° вокруг оси, перпендикулярной особенной плоскости.

Почвенные ареалы, структура которых на плоскости отражает нетривиальную группу произведения — группу скользящего отражения, имеет, кроме оси переносов а, еще один элемент симметрии — плоскость скользящего отражения ã (рис. 27, 6, 7). Направление скольжения совпадает с осью переносов. Ареалы самосовмещаются после переноса на расстояние, равное половине а (а/2) и отражения в плоскости, перпендикулярной поверхности чертежа. Для случая, отмеченного на рис. 27, 6, символ симметрии обозначается (а)*ã, на рис. 27, 7 (a)*ã:m, т. е. мы имеем комбинацию плоскости скользящего отражения с поворотной осью второго порядка, перпендикулярной плоскости чертежа.

Преимущество классификации почвенных ареалов методами симметрии видно из следующего примера. Континуальные почвенные ареалы речных долин (рис. 27, 2, 5, 6, 7) по существующей классификации мы отнесли бы к одному виду — «древовидная», тогда как согласно принципам симметрии здесь можно выделить четыре вида симметрии бордюров, т. е. четыре из семи возможных правил пространственного положения почвенных тел.

Трансляция применяется для установления упорядоченности не только простых, но и сложных геосистем. Выберем в мозаичном пространстве земной поверхности Средней Азии некоторое направление (Т) и зададим вдоль него операцию, а значит, и группу одномерного переноса (рис. 28). Границы геосистемы А — бассейна Амударьи — совпадают с границами геосистемы В — бассейна Сырдарьи. Величины их критериев геометрического подобия близки к единице. Это свидетельствует о том, что две независимые геосистемы А и В совместились конгруэнтно.

Рис. 28. Симметрия геосистем

А — Амударья, В — Сырдарья, С — Чу-Талас, Т — ось трансляции. 1–6 — аналогичные части тождественных геосистем А, В и С

Геометрическое сходство геосистем Л и В с геосистемой С доказывается гомотетией — преобразованием подобия. Относительное равенство геосистем касается и равенства их отдельных ареалов, например, ареал А-1 подобен В-1 и С-1 или А-2 подобен В-2 и С-2 и т. д. Аналогичен у них и характер взаимного расположения ареалов. Геометрическое сходство систем и их ареалов является показателем тождественности вещественного состава, генезиса и истории развития. Это позволяет делать важные для практики выводы. Так, зная расположение ранее открытого месторождения в одной точке бассейна Амударьи, можно искать подобное месторождение в соответствующей точке аналогичной части бассейнов Сырдарьи или Чу-Талас.

На основе геометрического сходства систем можно прогнозировать последствия водохозяйственного освоения территорий. Так, мелиоративный опыт, выполненный на элементе В-7, следует перенести только на подобный же элемент другой системы, например А-7, но не на А-2, А-6 и др. Обычно же такое соответствие не учитывается и опыт освоения одного элемента переносится на неаналогичный элемент. При этом возникают отрицательные последствия.

ДЕЙСТВИЕ ТРАНСЛЯЦИИ С ДВУМЕРНОЙ ПЕРИОДИЧНОСТЬЮ

Почвенные ареалы с двумерной периодичностью широко распространены на Земле (см. рис. 1, 24). Если в бордюрах основная роль принадлежала одной оси, направленной вдоль вытянутости двумерного почвенного узора, то здесь рассматривается совокупность трансляций типа «узлы» (см. рис. 24, Б). Почвенный покров чаще состоит из ареалов, образованных сложением двух трансляций, действующих в пределах одной 148 плоскости. Так, горная река, выйдя на равнину, может создавать ареалы по одному руслу (одномерная трансляция) или расчлениться на два русла, формируя более сложную мозаику почвенного покрова (двумерная трансляция). Совокупность двух трансляций, направленных под углом, соответствует сложению двух векторов по правилу параллелограмма. В таком случае образуется дважды периодическое двумерное почвенное пространство (см. рис. 15, Ж), структура которого может быть описана одним из пяти типов плоских сеток (см. рис. 2).

Совокупность всех возможных переносов, задаваемых осями а₂ и a₁, называют группой трансляций и обозначают символом (a₂/a₁) при косом наклоне осей или (а₂:a₁), если оси взаимно ортогональны. Задав в почвенном пространстве две неколлинеарные трансляции a₁и а₂, получим группу переноса, которая размножит любую точку в дважды периодическую систему точек — плоскую двумерную решетку. Образованная так клеточная структура земной поверхности привела к клеточной концепции (Степанов, 1983б).

Клеточная теория позволяет определить и описать структуру однородного дискретного почвенного пространства, констатируя следующие факты: 1) почвенный покров состоит из элементарных ячеек, или клеток (полигональных, криволинейных, ветвящихся); 2) эти элементарные ячейки (клетки) располагаются в пространстве по определенным правилам, которые можно описать с помощью аппарата симметрии и теории групп; 3) сочетания элементарных ячеек (клеток) образуют почвенную систему, аналогичную системе клеток животного или растения, т. е. в какой-то мере подчиняются закону структурной организации биологических объектов; 4) почвенное тело состоит из клеток, от активности которых зависит степень развития каждой клетки в отдельности и всех вместе; 5) почвенная клетка — основная единица, которая осуществляет поглощение, преобразование, аккумуляцию и рассеяние вещества и свободной энергии, в которой реализуется почвенная информация и через которую эта информация передается другим клеткам; 6) между геометрической структурой клеток и функционированием почвенного тела существует зависимость; 7) симметрия почвенных структур связана с упорядоченностью геологических, гидрогеологических, биологических процессов.

В отличие от геологических «клеток» («ячеек») почвенные функционируют качественно иначе: они создают упорядоченность как в своей геометрии, так и в явлениях превращения и использования свободной энергии, понижая свою энтропию. Почвенное тело, состоящее из клеток, уподобляется живому существу в структурном плане и в организации преобразования вещества и энергии.