Традиційні для географії регіональні проблеми при системному до них підході також виявляють нові точки зростання. Просторовий аналіз геосистем шукає методи прийнятні для вирішення назрілих завдань. Певні результати отримані при регіональній інтерпретації досліджень по методу комплексної ординації, покликаному систематизувати зв'язки між компонентами геосистеми на статичній основі. Побудови факторіальних і різного роду динамічних рядів також є дієвими прийомами просторового аналізу. Останній укладає окрім іншого дані про пристрій окремих регіонів і різноманітних їх поєднань.

Концепція геосистем дозволяє зближувати завдання просторового і функціонального аналізів не лише стосовно окремих ландшафтів, але і в масштабі таксономічних підрозділів планетарного порядку. Функціональний аналіз в корені перетворить методи і традиції географії минулого і таїть в собі можливості нових узагальнень. Ми можемо мислити великий круговорот субстанції в географічній середі як ієрархію підлеглих один одному і як би вкладених один в іншій круговоротів, що здійснюються як в біоценозах, так і мікро-, мезо- і макрогеохорах. Таксономічна шкала геосистем – це не один тільки табель їх рангів, але і співвідношення масштабів їх матеріально-енергетичної активності.

Необхідною умовою вивчення географічних просторів є як дослідження в природі, так і створення певних узагальнень, що відображають територіальні особливості і функціональну структуру цих просторів. Це досягається шляхом створення серії тематичних карт і за допомогою моделювання іншого роду. Картографія – якнайдавніший розділ наукової діяльності, але лише недавно вона досягла стану, при якому її тематичний напрям зміг задовольняти запити вчення про геосистеми. Цьому сприяв, разом з іншим, перехід картографії в сферу наукової інформатики. Моделювання природної середи тільки пробиває собі дорогу в науковій практиці. Гідність моделі в її лаконічності, в усуненні тих деталей, які не збагачують її принципово, а затушовують найголовніші закономірності.

Проте проблеми картографування і моделювання не можуть вирішуватися однозначно. Для досягнення кожної конкретної мети потрібні різні за змістом і характеру побудови тематичні карти. А також різні і нерідко багато моделей. Останні можуть бути використані для розділення складного на елементи, а в інших випадках, навпаки, для отримання синтетичного уявлення. Дуже важливу допоміжну роль грають графи. Їх роль особливо велика в тих випадках, коли ще немає достатніх даних для побудови моделей.

При планеруванні науково-дослідної роботи передбачається і що все відноситься до її впровадження у виробництво. Вчення про геосистеми має вихід в практику через проектну і планову документацію, в яких використовується перероблена географічна інформація. Такого роду додаткова науково-технічна робота, яка входить складовою частиною в географічне дослідження, і складає суть прикладної географії заслуговує на всестороннє обговорення в програмному і науково-організаційному стосунках.

Сучасна географія повинна вивчати природу у зв'язку з людиною; проблеми взаємодії природи і суспільства завжди були і залишаються центральними для географії. Це питання в правильній їх постановці і дієвому рішенні.

Досвід показує, що взаємодію автономних географічних напрямів і чітко розмежованих проблем дає більший ефект в сенсі інтерпретації і узгодженості рішень, чим «недиференційований комплекс» типу єдиної географії. Ось чому роздільне трактування природних геосистем, територіально-виробничих систем і територіальних систем населення і аналіз їх взаємозв'язків обіцяє конструктивніші виводи практичного порядку, ніж розуміння геосистем як єдиний географічний комплекс, що поєднує в собі природу, населення і господарство. Неможливо заперечувати самобутність природного, демографічного і економічного зачав, тому що вони реально існують. Необхідно тільки кожне з них розглядувати як залежне від двох інших за допомогою прямих і зворотних, позитивних і негативних зв'язків. Зіставлення природного (умови і ресурси) потенціалу геосистем з перспективами розвитку територіально-виробничого комплексу дає значно більше для організації виробничого процесу, чим тотальне їх трактування.

З числа дуже багатьох вимог, що пред'являються до вчення про геосистеми, деякі в даний час набувають особливої гостроти. До них відносяться, перш за все, встановлення раціональних (в усякому разі, допустимих) норм природокористування. Тут істотний багатосторонній підхід до проблеми в сенсі комплексності використання ресурсів і обліку всіх сторін втручання людини в природний процес. В цілому питання про норми природокористування не нове, але ухвалення рішення його з позицій вчення про геосистеми майже не розроблені, хоча саме вони можуть забезпечити потрібні результати. У тісному зв'язку з цим завданням знаходиться проблема географічного прогнозування. Географічний прогноз необхідно розглядувати як невід'ємну частку кожного проекту освоєння нових територій і експлуатації природних ресурсів.

З інших соціальних завдань вчення про геосистеми, розраховані на перспективу і вимагають попередньої теоретичної і методичної підготовки, назвемо здійснення співтворчості людини з природою. Під цим маються на увазі зусилля людини, направлені на підвищення корисної дії сил природи і прояв всіх корисних можливостей, що таяться в ній. Подібні заходи осуществимы за умови спеціального проектування, заснованого на глибокому вивченні структури і динамічних тенденцій геосистем. По своєму цільовому призначенню співтворчість з природою близько до перетворення природи людиною. Проте в першому випадку мається на увазі інший підхід до справи і принципово інша система втручання в розпорядок природних процесів. Деякі види перетворення природи можливі тільки на початках співдружності з нею. Зокрема, це відноситься до підтримки і підвищення естетичних властивостей ландшафту, чому останнім часом зачинають приділяти увагу, наприклад, в місцевостях призначених для рекреації. Без такого підходу неможлива успішна реалізація будь-яких планів, що стосуються оптимізації навколишнього людину середовища і створення довгострокових систем природокористування на основі регулюючого природного (або природно-антропогенного) режиму. Чим ширше і різносторонньо практикуватимуться ці заходи, тим більшого значення набуватимуть взаємини людини з природою на основі співтворчості.

Взаємодія між географічними сферами значно конкретизується в сучасних уявленнях про геосистеми. Останні коротко можна визначити як земні простори всіх розмірностей, де окремі компоненти природи знаходяться в системному зв'язку один з одним, і як певна цілісність взаємодіють з космічною сферою і людським суспільством.

Системний підхід дозволяє по-новому сформувати завдання дослідження фізика, географа, чітко визначити їх зміст, відмінне від такого приватних географічних дисциплін. Він породжує нові точки зростання науки і розширює її перспективи практичного використання її результатів.

1. 2. Основні проблеми при вивченні геосистем

Назвемо основні проблеми, що входять до вчення про геосистеми і характеризують сучасні напрями фізичної географії:

• аналіз аксіом і інших положень спеціальної теорії геосистем як часток спільної теорії (метатеорії) систем;

• моделювання геосистем з урахуванням їх спонтанної і антропогенної динаміки і відповідного їм інтегрального режиму;

• пошуки раціональних прийомів кількісної оцінки геосистем і ландшафтостворюючих процесів, зокрема математичного апарату, придатного для їх опису;

• системний аналіз просторових зв'язків в географічній оболонці на планетарному, регіональному і топологічному рівні;

• вивчення просторово-часових аспектів геосистем і створення їх географічних моделей, насамперед карт, у зв'язку з проблемами охорони і оптимізації середи;

• проблеми еволюції геосистем і використання принципів системного підходу в палеогеографії;

• вивчення впливу соціально-економічних чинників на природну середу і прогнозування геосистем майбутнього;

• всесторонні дослідження природних передумов з метою формування територіально-виробничих комплексів;

• обґрунтування раціонального використання природних ресурсів з урахуванням їх відновлення і збагачення (для поновлюваних ресурсів);

• розробка физико-географических основ охорони і оптимізації природної середи для життя і праці людини;

• географічна експертиза проектів комплексного використання і охорони географічної середи;

• підбір, переробка і систематизація природно-страноведческой інформації для учбових і довідкових цілей.

Цілком природно, що вище тільки названі напрями досліджень, тоді як кожне з них включає цілу лаву конкретних тим, географічних зв'язків, що відносяться до певних видів. Теоретичним і методичним питанням.

Все сказане не вичерпує круга завдань фізичної географії, але воно характеризує основний її зміст і, як можна було переконатися вище, відмінне від такого галузевих географічних проблем.

Фізична географія як вчення про геосистеми не поглинає жодної галузевої географічної дисципліни. Вона має з ними деякі спільні проблеми. Що стосуються порядку зв'язків компонентів геосистеми, грунтується на їх даних, але ні до якому випадку не підміняє їх і сама не може бути замінена ними. Фізична географія не представляє суперсинтезу навіть частки географічних наук, що вивчають природу. Вона вирішує свої, комплексні географічні проблеми. Такого роду спеціалізовані функції фізичної географії набувають особливого значення у зв'язку з прогнозуванням геосистем майбутнього і дослідженнями, направленими на захист місця існування.

Вирішуючи комплексні фізико-географічні проблеми, фізична географія безпосередньо стикається з питаннями географії населення і вчення про територіально-виробничі комплекси. Обтяжена у минулому гідрологічними, геоморфологічними та іншими галузевими проблемами фізична географія мимоволі відволікалася від своєї основної функції – вивчення зв'язків природи з людським суспільством. У сучасному розумінні фізична географія має відношення переважно до аспектів природної середи, орієнтованих на людину, до тих прямих і зворотних зв'язків, які входять в складну системну організацію, проникаючи в економічну соціальну сфери.

1. 3. Філософські проблеми природно-технічних геосистем

Якщо територія освоєна, то існує просторова соціально-економічна система, організована людиною. Її параметри залежать від кількості населення і рівня розвитку продуктивних сил суспільства.

Будучи освоєною, територія для людини виступає не лише «місцем стояння» – її просторова структура є вираження складних процесів обміну речовиною і енергією між населенням і природним комплексом, представлених перш за все біологічним обміном людини і виробництвом. Освоєна територія є перетворені комплекси географічної оболонки – геосфера людини. По суті, біологічні і виробничі ланки обміну населення з середою приводять до формування цілісного утворення «населення – господарство – природа».

Основна відзнака природно-технічних геосистем від природних геосистем полягає в тому, що якщо в останніх провідну роль грають зворотні негативні зв'язки, то в природно-технічних геосистемах в умовах дії закону зростання потреб на першому місці знаходиться позитивний зворотний зв'язок: або Q (t+1)> Q(t) (де Q(t) – об'єм потреб населення, що задовольняються), або P (t+1)> P(t) (де P(t) – населення у момент часу t), або те і інше. З урахуванням закону збереження речовини слід підкреслити, що приведені нерівності і підкреслюють факт того, як, в яких цілях людина здійснює перегрупування речовини в просторі геосистем. Взаємозв'язок даних нерівностей з балансом речовини і енергії здійснюється через облік відходів виробництва і життєдіяльності людини. Спільна реалізація двох типів зворотного зв'язку визначає суперечність розвитку природно-технічних геосистем, необхідність освоєння території для вирішення відміченого протиріччя.

Цілісність системи взаємозв'язків людини і середи забезпечується єдністю трьох ланок:

власне природним обміном;

біологічно обумовленим обміном людини з середою;

створеними людиною процесами цілеспрямованої переробки речовини природи для отримання споживчих вартостей;

Носієм взаємозв'язку компонент геосистем є потоки речовини. Відмітною особливістю його в природно-технічній геосистемі є в даний час значність масштабів витягненої з природного стану речовини і відносно мала частка його корисно використовуваній частці: по існуючих оцінках лише 10% речовини природи, що здобувається, йде на виготовлення безпосередньо споживчих вартостей. Останнє, будучи з погляду виробничих процесів відходами, разом з тим залишається в геоситемі людини. Останнє є прояв один з найважливіших законів всесвіту – закону збереження енергії. Людська діяльність, направлена на задоволення суспільних потреб, своєю ресурсною базою має до теперішнього часу тільки Землю. Перетворення речовини людиною в ЕПП є перегрупування речовини в тривимірному просторі геосистем – в цьому особливість техногенної складової спільного круговороту речовини в глобальній геосистемі по відношенню до інших складових. Таким чином «вхід» і «вихід» потоку речовини в геосистемі збалансовані (якщо мати на увазі також відходи всіх стадій ЕПП і обмін самої людини з середою).

Зв'язок ланок обміну в природно-технічній геосистемі забезпечується трудовою діяльністю. Для суспільства остання частка є процес створення споживчих вартостей. У природно-технічній геосистемі – це особлива ланка загальноземного процесу, цілеспрямоване витрачання накопиченої людиною енергії, зворотний позитивний зв'язок. Залежно від того, яка кількість праці буде направлена в геосистему, як буде організовано його розподіл між ланками комплексостворюючого процесу (зокрема, між процесами, що є енергопровідниками), знаходяться результати освоєння, ефективність організованої взаємодії людини і середи – ступінь повноти задоволення потреб людини (включаючи сюди і відповідність параметрів середи фізіологічним потребам людини, можливості організації дозвілля в умовах неухильного зростання частки вільного часу в спільному бюджеті часу).

Для кожної території характерний стан граничної ємкості її освоєння при даному способі виробництва освоєння: безмежне задоволення в даних соціально-економічних умовах за рахунок однієї і тієї ж території неможливо. Тільки поєднання територій, що знаходяться на різних стадіях освоєння, забезпечує дію закону неухильного зростання потреб.

Стан граничної ємкості освоєння можливий і для земної кулі в цілому. Проте слід зазначити, що нерівномірність соціально-економічного розвитку, просторова диференціація властивостей географічної оболонки викликають метахронность освоєння території – не одночасність досягнення схожих рівнів освоенности на різних територіях.

Як вже наголошувалося, природно-технічні геосистеми представляють цілісне утворення – «населення – господарство – природа». У зв'язку з цим, дуже гострою є проблема взаємодії технічних наук і природознавства.

2. 4. Проблеми взаємодії природознавства (особливо географія) і технічних наук

Впродовж багатьох років природознавство і техніка тісно стикалися між собою, Але стосунки їх постійно мінялися. І особливо швидко в кінці XIX, початки XX століть. Саме у цей період намітилися три крупні етапи, що відрізняються один від одного цілями, які ставили перед собою природні науки з одного боку, а техніка з іншою. Звичайно, виділення цих трьох етапів – умовна схема, оскільки і сьогодні природознавцям (географам, біологам, екологам) доводиться (і, напевно, довго доведеться) виконувати і завдання попередніх етапів, як завдання гострі.

Перший етап – етап обслуговування. Спільна мета, яка висувається перед природознавством, – допомогти техніці, тобто представникам технічних наук – будівельникам, проектувальникам добитися в процесі господарської діяльності максимального використання всіх можливостей природи, сприяти мінімізації витрат при освоєнні нових територій і природних об'єктів. При цьому природознавець зобов'язаний був постійно пам'ятати про обмеження, обумовлених можливостями технічних пристроїв, їх критичними параметрами і стійкістю, тобто здатністю витримувати навантаження при дії потужних постійних і нерегулярних природних процесів: землетрусів, лавини, паводків, селів. На природознавство лягало завдання попереджати техніку про найбільші можливі природні навантаження. Але це завдання не було єдиним, Доводилося вже відвіку шукати ресурси і накопичувати знання про їх відновлення. Природознавство надавало техніці зазвичай традиційну, загальнонаукову, природознавчу інформацію, яка зіставлялася з технічними нормативами, що характеризують стійкість споруд проти природних процесів. Такий підхід, коли на перше місце стає збереження технічних споруд, можна назвати геотехнологическим. Основний напрям діяльності в цей період – постачання техніки інформацією про ресурси виробничої діяльності (геопошукові роботи, складання кадастрів, оцінки і тому подібне) а також про небезпечних для нормального стану інженерних споруд природних явищ. (мал. 1.)

В цілому роль природознавства, роль географії на цьому етапі можна позначити як роль «вірної служниці» технічних наук.