Центральным разделом учения о геосистемах является изучение динамики природной среды, которое открывает прямые пути научного познания влияния человека на структуру и функционирование геосистем, помогает вскрыть механизм антропогенных воздействий на природу.
Системная парадигма открыла возможность пересмотреть логические основы учения ландшафтной сфере и четко ограничить задачи физической географии от отраслевых географических дисциплин. Сближение с экологией идет непрерывно.
Со времен М. Ломоносова и И. Канта (1724-1804) физическая география отпочковала от себя целый ряд научных дисциплин: как оставшихся в кругу географических наук (гидрология), так и отошедших к физическим (метеорология) или геологическим (геоморфология). Утрата части содержания на некоторое время поколебала положение физической географии в академических сферах и ее авторитет в университетах. Однако, базируясь на учении о геосистемах, а также в связи с необходимостью решения задач охраны и оптимизации окружающей человека среды, физическая география снова приобретает основания претендовать на суверенитет и первостепенную роль в изучении круга проблем, волнующих человечество. Учение о геосистемах относится к одной из основополагающих дисциплин прикладной науки будущего о принципах и методах изменения земной поверхности в нужном для человека направлении.
Для познания ландшафтной сферы особенно существенна классификация ее подразделений. В настоящее время она основывается на морфологических и функциональных показателях, а также подразделении геосистем на коренные, производные и разного рода их переменные состояния. Наиболее крупное, что привнесено за последнее время в проблему ландшафтной классификации, - это представление об инварианте геосистем.
Концепции инварианта, пришедшей из математики, суждено сыграть в физической географии не меньшую роль, чем она уже сыграла в кристаллографии и особенно в учении об асимметрии, которое основывается на двух противоположных началах: преобразовании (изменении) и сохранении (инварианте). Подобно тому, как и в мире кристаллов, в географической оболочке происходят постоянные преобразования и вместе с тем сохраняются некоторые свойства, которые в совокупности являются инвариантом по отношению к определенным сдвигам во времени и пространстве.
Только путем выявления этих сохраняющихся элементов и их связей мы в состоянии построить классификацию геосистем, отображающую законы, действующие в природной среде и порождающие ее преобразования.
Наше внимание часто привлекают превращения в природной в среде в пределах одного инварианта, вызванные многими, нередко случайными воздействиями человека. Конечно, их необходимо знать. Однако изучение этих случайных проявлений не должно лишать нас возможности постичь фундаментальные закономерности природы. Человек давно стремится абстрагировать законы природы от случайного с тем, чтобы наиболее полно выяснить и познать их.
Пространственный диапазон современной географии по сравнению с прошлым значительно расширился и углубился. Скоростные средства связи и орбитальные наблюдения предоставили невиданные возможности для исследований в планетарном масштабе, значение которых усилилось благодаря использованию геофизической аппаратуры. Сопоставление различных тематических карт мира открыло новые перспективы географического анализа. Заметим, однако, что сама по себе задача выявления планетарных закономерностей является иконной для географии, а научно-технический прогресс лишь обеспечил ее осуществление на качественно новом и несравненно более высоком уровне.
Всего этого нельзя сказать о комплексных географических исследованиях на небольших пространствах, о так называемых геотопологических изысканиях, которые по существу были чужды физической географии прошлого и проводились лишь отраслевыми географическими дисциплинами. В настоящее время географические исследования на топологическом уровне получили мировое распространение в различных странах. В связи с этим уже возникло много методических, теоретических и прикладных вопросов, подлежащих обсуждению.
Топологические аспекты в географии имеют большое значение для решения многих вопросов, касающихся спонтанной и антропогенной динамики геосистем, познания экологических режимов земель и других важнейших особенностей природной среды. От исследований на топологическом уровне надо ожидать, прежде всего, выявления инварианта геосистем. Эти исследования открывают пути и для количественных методов оценки моделирования географических процессов и структур. Наконец, с ними связаны многие новые научно-организационные вопросы, в частности организационная структура географических стационаров, на которых ведется разработка путей защиты биосферы, а также принципов и методов оптимизации окружающей человека среды. Если первые результаты работ на топологическом уровне казались далекими от региональных географических проблем, то по мере дальнейшего развития таких работ определились возможности их региональной интерпретации. В настоящее время это представляет собой актуальную проблему, поскольку способствует расширению применения точных методов в географии и возможности экспериментальной проверки исходных теоретических положений.
Традиционные для географии региональные проблемы при системном к ним подходе также обнаруживают новые точки роста. Пространственный анализ геосистем ищет методы приемлемые для решения назревших задач. Определенные результаты получены при региональной интерпретации исследований по методу комплексной ординации, призванному систематизировать связи между компонентами геосистемы на статической основе. Построения факториальных и разного рода динамических рядов также являются действенными приемами пространственного анализа. Последний заключает помимо прочего данные об устройстве отдельных регионов и разнообразных их сочетаний.
Концепция геосистем позволяет сблизить задачи пространственного и функционального анализов не только применительно к отдельным ландшафтам, но и в масштабе таксономических подразделений планетарного порядка. Функциональный анализ в корне преобразует методы и традиции географии прошлого и таит в себе возможности новых обобщений. Мы можем мыслить большой круговорот субстанции в географической среде как иерархию подчиненных друг другу и как бы вложенных один в другой круговоротов, осуществляющихся как в биоценозах, так и микро-, мезо- и макрогеохорах. Таксономическая шкала геосистем – это не один только табель их рангов, но и соотношение масштабов их материально-энергетической активности.
Необходимым условием изучения географических пространств является как исследования в природе, так и создание определенных обобщений, отражающих территориальные особенности и функциональную структуру этих пространств. Это достижимо путем создания серии тематических карт и с помощью моделирования другого рода. Картография – древнейший раздел научной деятельности, но лишь недавно она достигла состояния, при котором ее тематическое направление смогло удовлетворять запросы учения о геосистемах. Этому способствовал, наряду с прочим, переход картографии в сферу научной информатики. Моделирование природной среды только пробивает себе дорогу в научной практике. Достоинство модели в ее лаконичности, в устранении тех деталей, которые не обогащают ее принципиально, а затушевывают главнейшие закономерности.
Однако проблемы картографирования и моделирования не могут решаться однозначно. Для достижения каждой конкретной цели нужны различные по содержанию и характеру построения тематические карты. А также разные и нередко многие модели. Последние могут быть использованы для разделения сложного на элементы, а в других случаях, наоборот, для получения синтетического представления. Очень важную вспомогательную роль играют графы. Их роль особенно велика в тех случаях, когда еще нет достаточных данных для построения моделей.
При планировании научно-исследовательской работы предусматривается и все относящееся к ее внедрению в производство. Учение о геосистемах имеет выход в практику через проектную и плановую документацию, в которых используется переработанная географическая информация. Такого рода дополнительная научно-техническая работа, которая входит составной частью в географическое исследование, и составляет сущность прикладной географии заслуживает всестороннего обсуждения в программном и научно-организационном отношениях.
Современная география должна изучать природу в связи с человеком; проблемы взаимодействия природы и общества всегда были и остаются центральными для географии. Весь вопрос в правильной их постановке и действенном решении.
Опыт показывает, что взаимодействие автономных географических направлений и четко разграниченных проблем дает больший эффект в смысле интерпретации и согласованности решений, чем “недифференцированный комплекс” типа единой географии (1, с.45). Вот почему раздельная трактовка природных геосистем, территориально-производственных систем и территориальных систем населения и анализ их взаимосвязей сулит более конструктивные выводы практического порядка, нежели понимание геосистем в качестве единого географического комплекса, сочетающего в себе природу, население и хозяйство. Невозможно отрицать самобытность природного, демографического и экономического начал, потому что они реально существуют. Необходимо только каждое из них рассматривать как зависимое от двух других посредством прямых и обратных, положительных и отрицательных связей. Сопоставления природного (условия и ресурсы) потенциала геосистем с перспективами развития территориально-производственного комплекса дает значительно больше для организации производственного процесса, чем тотальная их трактовка.