НАУКОВА ШКОЛА КОМПЛЕКСНИХ ФІЗИКО- ТА КОНСТРУКТИВНО-ГЕОГРАФІЧНИХ ДОСЛІДЖЕНЬ

«Синергія ландшафтно-морфологічної організації території: від природних закономірностей до інноваційного потенціалу для геоінформатики, ГІС-технологій та енергетики, що зберігає довкілля»

Цей досить амбітний найсучасніший у природознавстві комплексний напрям науки пройшов, насправді, тривалий шлях у дослідженнях, розробках та ініціативах професури Харківської університетської наукової школи і вкорінений у декількох фундаментальних і прикладних напрямах досліджень, що (як не дивно) тривають довше, ніж існує Харківський Університет. До відкриття університету його славний засновник Василь Назарович Каразін показав себе як дослідник-аматор, рівень наукових пошуків котрого був достатньо професійним (для того часу), а значення – більш ніж національним. Його не безпідставно вважали «Українським Ломоносовим». Назвемо два його здобутки: початок систематичних метеорологічних спостережень в маєтку Кручик та проєкт всеросійської метеорологічної мережі «від Коли до Камчатки», який здійснився лише через 40 років – проте, за задумом нашого славетного земляка й фундатора.

Щоб впорядкувати подальший виклад, структуруємо його за напрямами, коротко їх прослідковуючи, інколи переплітаючи – як збігаються-розбігаються протоки у дельті могутньої ріки, так і в науці – обмінюючись, зливаючись чи, навпаки, біфуркуючи між собою.

Геофізичний напрям є найдавнішим. Його славні представники – професори А. Стойкович, С. Морозов, В. Лапшин, М. Пильчиков, Д. Педаєв – заклали глибокий фундамент до формування (через півтора століття!) поняття синергізму як сучасного провідного тренду природознавства, створили ряд новацій, які без перебільшення склали основу подальших досліджень та були реалізовані у створенні Геофізичної обсерваторії (що натепер виросла до Астрономічного інституту – від метеорологічної станції, закладеної за проєктом А. Лапшина у колишньому Університетському саду (тепер сад Шевченка)) та розгортанні мережі метеостанцій Харківської й Курської губерній М. Пильчиковим та Д. Педаєвим (рис.1).

Рис. 1. Метеорологічний майданчик у Саду Т. Шевченка

Проте, з точки зору вивчення синергізмів у природі цікавими є такі експериментальні розробки й узагальнення цих видатних геофізиків, які були спрямовані на вивчення причин, походження й взаємозв’язку геофізичних явищ в атмосфері (дослідження М. Пильчиковим високих шарів атмосфери; вивчення оптичних властивостей атмосфери й поляризації світла зокрема; розробка теорії таких відомих, важливих для агрометеорології та педології, інколи загрозливих явищ як теплові коливання у ґрунті у зв’язку з метеорологічними процесами; теорія циклону та взагалі формування засад синоптики). Слід згадати, що у другій половині ХІХ ст. наука метеорологія ще й гадки не мала про ті колосальні можливості, які надала їй хоча б проста телеграфна мережа, вже не говорячи про Світову метеорологічну мережу. Тому видані Д. Педаєвим (вже за радянських часів) «Труды метеорологической сети Харьковского земства» (19 томів), «Обзоры погоды» (19 томів) та його аерологічні спостереження (до висоти 22 км) стали свого часу основою регіональної кліматології та подальших узагальнень служби погоди (для авіації, що лише зароджувалася, військової справи та метеорологічних прогнозів). Аерологічні зондування приземної атмосфери, геофізичні реалістичні ракети, згодом супутникові спостереження перетворили цю галузь інноваційної діяльності на історію. Проте, вони були першими славними кроками геофізики з наукових лабораторій Харківського університету у широкий світ людського буття.

Вже у другій половині ХХ ст. геофізичні дослідження набули комплексного міждисциплінарного характеру у працях професора Георгія Дубинського (рис. 2). Саме Георгій Петрович першим з вітчизняних науковців розпочав систематичне вивчення геофізичних станів агросистем у різних умовах вегетаційного періоду, встановивши спочатку кореляційні зв’язки між станом агроландшафту та співвідношенням тепла, вологи, попереднього стану ґрунту та режиму агрономічних заходів. Загальновідомим є його коефіцієнт тепло- й вологообміну, яким в епоху інтенсивного розвитку зрошуваних меліорацій широко користувались для визначення поливних строків і норм на півдні Україні. З теоретичного боку, професор Г. Дубинський довів, що зрошення, яке з прадавніх віків вважалось регулюванням зволоженості ґрунту, насправді є способом оптимізації енергетичного балансу й екологічного статусу зрошуваних земель, і довів перспективність спочатку дощування, а згодом – аерозольного поливу (коли мікрокрапельки вологи не досягають земної поверхні, проте покращують екологічний стан посівів, при чому витрати води зменшуються на 1-2 порядки). Отже, охолоджуючись від спеки під аерозольною аркою у саду Шевченка, згадуйте і Університет, і професора Г. Дубинського – провідника навіть цієї новації. На кафедрі фізичної географії, яку, до речі, маже три десятиліття очолював професор Г. Дубинський, тривалий час (близько 40 років) існувала Проблемна лабораторія геофізики зрошуваного землеробства, яка не змогла надовго пережити свого беззмінного лідера.

Рис. 2. Г. Дубинський

Ландшафтно-географічний напрям. Ландшафтознавчі дослідження варто умовно розділити на два періоди: класичний і сучасний. Безумовним лідером класичного періоду слід вважати професора Андрія Краснова (рис. 3). Цей вчений, за спрямуванням навчання більше фітогеограф/геоботанік, у реальній науковій діяльності відомий як географ широкого профілю – землезнавець, один з перших у світовій географії поборник конструктивної географії, яка натепер, через століття, стала основним напрямом сучасних географічних досліджень. Андрій Миколайович заслуговує на те, щоб дещо більш розлого охарактеризувати його наукову, педагогічну й реальну (прикладну й конструктивно-географічну) діяльність навіть попри наявність в літературі досить повних аналізів його досягнень.

Рис. 3. А. Краснов

Як вченому-новаторові, професору А. Краснову належать два основоположні напрями, які без перебільшення суттєво змінили економіку тодішньої Росії й повністю перетворили Закавказзя з відсталої занедбаної окраїни Росії – на квітучий край за часів Радянської влади. І причина – не політична: вона в інноваційній діяльності Андрія Миколайовича. Саме він ще наприкінці ХІХ ст. захопився думкою забезпечити Росію чаєм та цитрусовими. Здійснивши три «чайні» експедиції у південно-східну Азію, дослідив екологічні умови проростання й культури цих екзотичних для середнього кліматичного поясу груп культур, згодом придбав їх саджанці й заклав плантації в Аджарії. Саме звідси розпочалася переможна хода грузинського чаю, який на довгі роки став основним напоєм цілої країни! Те ж відбулося з цитрусовими, а сама Грузія стала квітучим краєм. Зусиллями всього однієї людини.

Друге, що здійснив професор А. Краснов – це осушення величезної «гнилої» Колхіди у абсолютно інноваційний спосіб. Дослідивши геологічну й ландшафтну будову цього краю – свого роду «Закавказького Сибіру» (через використання у її постійному осушенні праці каторжан), він дійшов висновку про безперспективність застосування для його осушення інженерних заходів. Він розробив проєкт і добився його впровадження, запропонувавши фітомеліорацію у комплексі з ландшафтними меліораціями – і швидко домігся позитивного результату! І досі у Батумському ботанічному саду на видному місці стоїть пам’ятник професору Харківського університету Андрію Миколайовичу Краснову і грузини (до горечі, більше, ніж ми) вклоняються пам’яті цієї видатної людини. Воїстину, «нет пророка в своём отечестве».

Рис. 4. А. Краснов (крайній зліва) та В. Вернадський (крайній справа)

Як педагог, А. Краснов повинен визнаватися у географічній освіті беззаперечним новатором. Він запровадив лекції на природі (тобто ландшафтний аналіз у тодішньому розумінні); запровадив названі так пізніше «комплексні міжзональні географічні практики» – завдяки його першому досвіду поїздок студентів на Кавказ (рис. 5) цей елемент навчання став обов’язковим у всіх університетах Радянського союзу, хоча, на жаль, нині ледь животіє. Видав два підручники: «Общее землеведение у 3-х книжках» та «Основи физической географии». Можна вважати, що видання сучасного підручника із загального землезнавства авторства професора І. Г. Черваньова, якими славна Харківська географічна школа останніх десятиліть, є ідейним продовженням крізь віки інновацій професора Андрія Миколайовича Краснова.

Рис. 5. Проф. А. М. Краснов зі студентами на Кавказі

Наступна діяльність вчених-представників ландшафтно-географічного напряму був надовго перерваний революцією, війнами; йому не сприяли грандіозні плани перетворення природи, й відродження напряму відбулося спочатку ентузіастами-географами ХНУ Михайлом Демченком та Володимиром Віленкіним. Вони досліджували, крім іншого, ландшафти Слобожанщини та Полтавщини, встановивши ряд емпіричних зв’язків ландшафту з тектонікою, кліматом тощо, що попри певну традиційність, дозволило відродити цей напрям у більш розгорнутому комплексному аспекті. Видатною подією всеукраїнського масштабу були роботи за програмою Комплексного фізико-географічного районування території України, у яких кожний регіональний університет досліджував ландшафтну будову й аспекти різних зв’язків і складних залежностей у природі краю. Її логічним продовженням була ще більш комплексна загальнонаціональна програма «Раціональне природокористування в Українській РСР». Разом ці програми об’єднали організаційні зусилля й наукові пошуки усіх географів України. Це була безпрецедентна подія – фахівці цілої республіки працювали за єдиною програмою, користуючись польовими маршрутними дослідженнями комплексних груп науковців – географів, ґрунтознавців, геоморфологів, геоботаніків і картографів, а також економістів, економіко-географів, демографів (на той час їх змушені були «замаскувати» під економіко-географів з ідеологічних міркувань).

Наступний великий крок комплексних досліджень природи краю розпочався вже в сучасну епоху застосування аерокосмічних досліджень. З початку 80-х років до цієї на той час «оборонної» тематики долучився майбутній професор Володимир Некос. Йому було доручено розв’язати нову й надто складну на той час задачу – вивчити залежність від ландшафтної структури місцевості відбитого радіосигналу радіолокатора бічного огляду. Це була досить значна і престижна для університету й піонерна для вітчизняної географії робота, яка потребувала створення Географічного стаціонару на Фізико-географічній базі геолого-географічного факультету у с. Гайдари Зміївського району, там же – полігону для спеціальних аерофотозйомок і багатьох прецизійних досліджень аж до залежності відбиття радіосигналу від різних аспектів і станів природного й антропогенного ландшафту. За цим напрямом, В. Некос блискуче захистив докторську дисертацію (під грифом секретності), а його учні П. Корнус, Н. Максименко, А. Некос, згодом Г. Титенко – кандидатські дисертації.

З легкої руки професора Володимира Некоса, цей новітній напрям комплексної науки й технології отримав назву Радіогеографії. Натепер цей напрям обіцяє бути відродженим на основі відкритих даних супутникових зйомок, що послужило поштовхом до поглиблення знань про синергізми у ландшафті, водночас ставши трендом дистанційних методів, цифрових технологій та їх практичного застосування у одній з найпопулярніших інновацій сьогодення й близького майбутнього людства – дистанційному зондуванні й моніторингу Землі, а згодом і інших космічних об’єктів, в т.ч. як перспективних оселищ Людства.

Конструктивно-географічний – геоекологічний напрямок. Поняття конструктивної географії, яке з’явилось в СРСР у роки «Величних будов комунізму» як прикладний напрям природно-екологічного їх обґрунтування, поступово переріс у науково-прикладний напрямок і натепер в Україні посідає першу сходинку серед наукових напрацювань географів та екологів (бо так називається найбільш популярна спеціальність захисту дисертацій цієї розгалуженої тематики). Харківський університет в Україні опинився на вістрі цього напряму. Саме у нас професором Сергієм Івановичем Проходським була створена перша в Радянському союзі природоохоронна географічна кафедра (1979); була розпочата підготовка випускників географів для народного господарства (навіть – терміново для моніторингу навколишнього середовища – було 2 випуски фахівців з радіоекології). На цій же кафедрі раціонального природокористування й охорони природи було розпочато й успішно проведено комплексні дослідження змін природного середовища регіону Півночі Сибіру під дією транспортування газу, чим суттєво руйнується й дотепер чутлива природа регіонів вічної мерзлоти. А на той час (80-ті роки ХХ ст.) це дослідження (В. Кравченко, І. Подоба, І. Черваньов та ін.) було піонерним і відносилось до державної особливо важливої тематики. Ці ж науковці виконували комплексну роботу з розробки територіальних комплексних схем охорони природи (ТерКСОП).

З деякою перервою, спричиненою політичною перебудовою України та тимчасовим погіршенням економічної ситуації, комплексні дослідження цього спрямування відродились на новій фактографічній основі та з іншими завданнями. Розпочалося активне використання космічної інформації та геоінформаційних систем (ГІС) і технологій на найсучаснішій інформаційній та технологічній базі. Дослідження стрімко набули міжнародного рівня; дехто з науковців (професори І.Г. Черваньов, С.В. Костріков, аспіранти) вибороли можливість брати участь у міжнародних проектах, а С.В. Костріков, О.Б. Борисова отримали ступінь магістра Манчестерського університету й навіть брали участь у навчанні студентів в університетських коледжах Великої Британії та США (проф. С. Костріков).

В останнє десятиліття цей напрям також знаходить продовження в комплексних розробках з географічного супроводу обґрунтування екологічної мережі регіонів України, проєктуванні та забезпеченні оптимального функціонування природоохоронних територій, у тому числі із комплексним застосуванням геоінформаційного та картографічного методів досліджень для цих потреб (слід згадати роботи останніх років за участі кандидатів наук О. Залюбовської (Бодні) та О. Сінної).

Геотехнологічний напрямок. Може здатися дивним, що перший у Росії журнал з геотехнологій «ГИС обозрение» 2 роки поспіль редагувався на кафедрі географічного моніторингу та охорони природи у Харківському національному університеті. Проте, це означає, що наприкінці 90-х – початку «нульових» років наш Університет посідав чільне місце у відповідному науково-технологічному середовищі. Як приклад, редакторка згаданого журналу, наукова співробітниця кафедри геомоніторингу уперше застосувала новітній багатоканальний американський ехолот для вивчення морського дна дистанційно на його глибинах близько 2 км. Причому, їй вдалося без жодних інших даних відтворити рельєф та деякі об’єкти – підводні каньйони, муттєві потоки, зсуви, що було безпрецедентним досягненням. Надалі Ольга Андріївна Блінкова, про яку йде мова, стала експертом з ГІС-технологій Газпрому РФ, водночас залишаючись науковцем Харківського університету.

Другим напрямом у сфері геотехнологій виявився ландшафтно-енергетичний. На початку 2000-х років Харківський національний університет не лише виборов право брати участь (поряд з Таврійським університетом імені В.І. Вернадського) у проєкті Темпус-Тасіс з удосконалення навчання у сфері альтернативної енергетики (якого в Україні на той час не існувало), але й отримав вагомий статус координатора проекту у сонмі таких вагомих партнерів, як технічні університети Великої Британії, Франції та Іспанії. За 3 роки проєкту було налагоджено підготовку і випуск бакалаврів і магістрів з регіонального розвитку альтернативної енергетики, а випускаюча кафедра отримала ліцензію європейського зразка. Для забезпечення навчального процесу було видано за кошти Євросоюзу під грифом Харківського національного університету імені В.Н. Каразіна та Проєкту Темпус-Тасіс 4 навчальні посібники, підготовлено 2 кандидатів наук (С. Величко, О. Третьяков), при чому Олександр Сергійович Третьяков отримав паралельно науковий ступінь доктора географії в Університеті Ренн-2 у Франції. Сергій Анатолійович Величко власноручно спроєктував і створив на даху Університету лабораторію альтернативної енергетики. Дистанційні прилади давали можливість автоматично фіксувати показники енергоефективності з прецезійним 5-секундним інтервалом і передавати їх на комп’ютер і стенд, розміщені 4-ма поверхами нижче, що дало унікальний матеріал щодо дійсної й неосередненої ефективності малих енергоагрегатів. Надалі, цей напрям переплівся з діяльністю новоствореного фізико-енергетичного факультету. Вже в наш час (2018 р.) аспіранткою університету Олександрою Волковою захищена кандидатська дисертація з технології вибору й ландшафтного обґрунтування розміщення вітроагрегатів на найточнішому – топічному рівні. За цим напрямом захищена також дисертація з картографії О. Агаповою.

На закінчення цього опису інноваційної діяльності вчених географічного відділення факультету геології, географії, туризму і рекреації наведемо внесок в міжнародний авторитет ХНУ імені В.Н. Каразіна професора Сергія Кострікова (який фігурує і серед чільних представників геоморфологічної школи Університету). Ним разом з науковцем-математиком Борисом Воробйовим розроблено першу в світі професійну систему моделювання рельєфу «Рельєф-Процесор» (під ОС MS DOS), яка згодом породила більш досконалі геоінформаційні системи і геотехнології. Сергій Васильович зумів застосувати їх для встановлення й дослідження властивостей морфології рельєфу, які до цього часу не були відомі: ангулярність, фрактальність, алометричність тощо С. В. Костріков самостійно розробив теоретико-методологічну основу, встановив логічну послідовність (мережеву логіку) аналізу флювіальних мереж, оптимізував і реалізував складний алгоритм моделювання, включивши до нього, крім власних оригінальних, і сторонні програмні бібліотеки. Він застосував і повністю реалізував програмний код (С++/С#) для створення, певним чином, єдиного у світі геоінформаційного модулю моделювання флювіального рельєфу “GIS-Module Ukrainian 1.5”. Даний програмний продукт, поки що не отримав ринкового визнання через відсутність маркетингових можливостей у його автора, однак, широко використовується в навчальному процесі, для чого автор передав до університету програмну версію його вільного розповсюдження.

У цілому, у геотехнологічного напрямку величне майбутнє, бо він забезпечується найновішою точною інформацією, отриманою високосучасними космічними технологіями, де прогрес відчувається навіть у коротких часових масштабах частки року. Перспектива та інноваційна принадність таких розробок полягає у тому, що представники географічної науки як ніхто володіють глибокими знаннями щодо складного географічного простору, перед чим схиляють голову й опускають руки представники технологічної науки. Своєрідна «мережна логіка», притаманна від віку традиційним дослідженням, виявляється затребованною у наш час – саме тоді, коли дехто з відомих соціологів називають суспільство все більш «мережевим».

Висновок. У наших науковців не вистачає вміння правильно «упаковувати» свої розробки, без чого у конкурентному середовищі немає шансів їх втілити у бізнес. Як сказав один з перших візитерів із США, переглянувши згаданий «Рельєф-Процесор», будучи від нього у захваті: «Вам потрібно спочатку витратити на рекламу й просування цього безсумнівно, конкурентоздатного продукту стільки, скільки коштує, скажімо, це приміщення (показав на Головний корпус). Проте, потім Ви отримаєте удесятеро більше. Така реальність вільного ринку» (цитовано по пам’яті учасником зустрічі професором І. Черваньовим). З того часу минула чверть століття, і все залишилось в руках самих науковців – які «вміють готувати та не спроможні подати», за перефразованим народним висловом. Для цього потрібен спеціально підготовлений науковий менеджмент. Слова модні, проте, реально не реалізовані.

Текст підготував: Черваньов І.Г.