ENERGIA SI INFORMATIA IN INVELISUL GEOGRAFIC

1. Energia-principala sursa a devenirii invelisului geografic

Multa vreme, in conditiile in care descrierea era precumpanitoare in stiinta geografica, accentul era pus pe studiul aspectelor fizice, exterioare, relativ stabile ale "substantei" ce edifica fenomenele geografice. Cu timpul, nevoia de a intelege schimbarile din realitatea geografica a trimis, in mod necesar, la cercetarea cauzelor ce sustin materia in miscarea si devenirea ei.

Studierea suporturilor energetice ale invelisului geografic implica trei aspecte esentiale:

-cunoasterea legilor si principiilor ce definesc starile si transformarile energiei;

-cunoasterea surselor de energie ce intretin dinamica invelisului geografic;

-cunosterea modalitatilor de structurare si diversificare energetica din invelisul geografic.

2. Fundamentele energetice ale realitatii geografice

Practic, nu exista legitati fizice, chimice, biofizice sau biochimice care sa nu se manifeste si in invelisul geografic.  Intelegerea complexei procesualitati geografice se sprijina, inainte de toate, pe cunoasterea legitatilor universale ale materiei, valabile in orice context spatio-temporal si cauzal. Intre acestea, un rol esential il au principiile termodinamicii.

Cele doua principii clasice ale termodinamicii, formulate intr-o maniera simplificata, prezinta urmatoarele semnificatii majore pentru explicarea transformarilor din realitatea geografica:

2.1. Principiul conservarii masei si energiei (I)

Afirma ca materia, inclusiv energia nu pot fi nici create, nici distruse, ci doar convertite, necontenit, dintr-o forma intr-alta.

Acest principiu este capital pentru intelegerea faptului ca diversitatea materiala a realitatii geografice si permanenta sa miscare, reasezare, metamorfoza nu sunt, in mod esential, decat expresia diferentierii starii energiei (potentiala sau cinetica), pe de o parte, si respectiv, consecinta succesivelor transformari (conversii) ale energiei dintr-o forma, intr-alta, pe de alta parte.

Prin urmare, fenomene precum evaporatia, condensarea, precipitatiile, miscarile aerului, curgerea raurilor, infiltratia apei, alterarea rocilor, formarea solurilor, cresterea plantelor, metabolismul animalelor si al omului, structurarea sociala, procesarea industriala, convulsiile geopolitice etc., toate sunt, principial, forme diverse de antrenare ale substantei (masei) in configuratii informationale specifice, al caror "animator" universal este energia.

Este evident faptul ca aceste forme interconectate de miscare geografica decurg din "marea calitate a energiei . capacitatea ei de a se putea transforma dintr-o forma in alta conservandu-se cantitativ, transformare ce sta la baza tuturor proceselor de constituire, modificare, reproducere sau distrugere a tuturor structurilor materiale. Prin astfel de procese exista, in sensul de fiintare si devenire, intreaga suita de structuri geografice" (A. Rosu, 1987)

Energia actioneaza prin potentialul disponibil la un moment dat si prin caile transformarii evolutive a respectivului potential, cai prefigurate prin interactiune cu substanta si informatia. Edificarea variatelor stari ale materiei geografice, precum cele enumerate mai sus, este expresia trecerii necontenite a energiei intre starea potentiala (statica) si starea cinetica (dinamica) respectiv, a conversiilor succesive intre diferitele sale forme: conversia energiei calorice in energie mecanica, energie electrica, energie luminoasa, energie chimica si biochimica etc.

Referat: Sistemul circulator la om - inima, vasele de sange Proiect: Ierarhia organizarii biomoleculare

Esentiala este si reversibilitatea conversiilor: orice forma derivata de energie poate fi reconvertita in oricare alta, implicit in energie calorica (energia mecanica in energie electrica sau caldura, energia luminoasa in energie biochimica, mecanica sau electrica, energia biochimica in energie mecanica, calorica sau luminoasa s.a.m.d.

Energia-indiferent de starea si forma ei-este, la origine, expresia, manifestarii, variabila in spatiu si timp, a doua forte universale antagonice si interdependente: atractia universala (gravitatia) respectiv caldura (energia radianta provenita din interiorul Pamantului, de la Soare, in cea mai mare parte, si din spatiul cosmic, intr-o masura nesemnificativa). Prima conduce la concentrare, diferentiere prin omogenizare, nivelare si stabilizare; cealalta, duce la disipare, diferentiere prin diversificare, instabilitate, schimbare. Doar corelarea acestor atribute poate permite definirea adecvata a starii materiei la un moment dat (implicit a ipostazei sale energetice). De aceea, in cunoasterea invelisului geografic sunt esentiale nu numai legile termodinamicii (ale caldurii si propagarii ei) ci si legile legile mecanicii (corpurilor);

Parametrii de stare si de conversie energetica se reflecta in formele de "materializare" energetica: de ex. in viteza, frecventa, acceleratia (etc.) miscarii corpurilor, in caracteristicile fizico-chimice ale substantelor ce le compun (starea de agregare, densitatea, culoarea, compozitia, structura, textura etc.) s.a. Nu intamplator, geografii exploreaza frecvent aceste proprietati pentru a determina caracteristicile relicte sau actuale ale mediului "intiparite" ca urmare a "reactiilor" energetice (oxidare, reducere, eroziune, acumulare, migrare, bioacumulare, racire, incalzire, topire, inghet, metabolizare, iradiere etc.) stocate in diverse forme (depozite corelate, minerale secundare, cruste de mineralizare, pedoorizonturi fosilizate, metale grele, izotopi, dispersia asezarilor, forma vetrei acestora etc.;

Schimbarile energetice multiplica valentele autoorganizatorice ale materiei intr-o asemenea masura incat, la ora actuala, cercetarea intercatiunilor dintre substanta si energie pe suporturi informationale a devenit o prioritate in stiinta.

2.2. Principiul entropiei (II)

Stipuleaza ca, in sistemele izolate, pot decurge spontan numai procesele care duc la cresterea entropiei, iar procesul inceteaza atunci cand se atinge entropia maxima pentru conditiile date (echilibrul termodinamic).

Entropia (de la gr. entropos-intoarcere la haos, asimilat cu termenul "evolutie") este forma de energie degradata (caldura), care nu mai poate fi convertita integral in energia din care a provenit (mecanica, chimica etc.).

Principala semnificatie a entropiei este aceea ca indica directia in care evolueaza sistemele. Intrucat transformarile ireversibile de energie din sistem duc la "consumarea" energiei potentiale si la acumulare de entropie, inseamna ca orice sistem evolueaza in sensul cresterii entropiei. Cand aceasta tinde spre maximum se produce nivelarea termodinamica.

Starea de echilibru termodinamic (odata atinsa), echivaleaza cu instalarea dezordinii, a deplinei omogenizari structurale si implicit cu incetarea evolutiei: de exemplu, muntii se aplatizeaza prin denudatie, raurile isi adancesc si largesc vaile in "cautarea" profilului de echilibru longitudinal si transversal, faleza devine "plaja", adica o suprafata de "echilibru" intre mare si uscat, nascuta prin "lupta" dintre valuri si relieful tarmului, gruparile umane consuma diferite tipuri de energii (carbuni, petrol, hrana, materiale de constructii, energie spirituala, cognitiva etc.) pentru a "experimenta", in cele din urma, si diverse fenomene sau stari de stagnare sau recesiune evolutiva (epuizarea resurselor, lipsa de perspectiva social-economica, degradarea mediului etc.) s.a.

Astfel, entropia are semnificatia de "sageata" a evolutiei sistemului spre stadii previzibile de finalitate, echivalente stagnarii  sau involutiei: de exemplu peneplenizarea, adancirea si largirea vailor, reculul falezei "dincolo" de zona de actiune a valurilor, pierderea eficacitatii parghiilor de redresare sociala, economica si politica s.a. ilustreaza epuizarea resurselor utile de energie potentiala si transformarea lor in "entropie".

Cu privire la legea entropiei se mai impune o precizare: daca acest principiu al termodinamicii clasice (de echilibru) este pe deplin valabil in sfera sistemelor tehnologice (masinilor termice) trebuie subliniat ca el nu este suficient pentru explicarea tendintelor contradictorii din natura si societate (implicit a celor ce se manifesta in invelisul geografic).

2.3. Teoriile termodinamicii nonliniare si dinamica geosistemelor

In sistemele naturale complexe (deschise sub aspect termodinamic), pe langa procesele, amintite, de "epuizare", datorate cresterii entropice,  au loc si procese sinergetice de regenerare energetica si relansare evolutiva. De exemplu, prin intermediul miscarilor tectonice, vulcanismului, pedogenezei, reproducerii numerice a organismelor, inovatiilor tehnologice, programelor si politicilor demografice, economice, sociale etc. implicit pe calea planificarea, amenajarii teritoriale si protectiei resurselor geografice s.a. perioadele temporare de stagnare sau recul evolutiv pot fi depasite ori surmontate.

Existenta acestor posibilitati argumenteaza necesitatea de a explica evolutia sistemelor geografice si prin prisma relativ recentelor concepte si teorii ale termodinamicii neliniare (departe de echilibru).

Potrivit acestora, sistemele (geografice) complexe, poseda mecanisme antientropice prin care pot obtine energie utila din mediul inconjurator; tot aici este disipata, pe de alta parte, entropia; aceasta, la randul ei, in noile conditii de limita (de mediu) poate fi transformata in energie utila sistemelor limitrofe (de pilda, descompunerea materiei biotice moarte, autoepurarea apei prin infiltratie, reciclarea deseurilor etc.).

Rezulta ca, gratie racordarii viguroase la mediu si a capacitatii autoreglatoare, prin "import" de energie potentiala si "export" de entropie, sistemele isi pot mentine, redefini si chiar "perfectiona" structura si functiile in contextul unui "echilibru" in miscare (echilibru dinamic).

Acest comportament dinamic, de factura cibernetica, specific invelisului geografic a fost elocvent subliniat de catre A. Rosu (1987): "unicitatea invelisului geografic, in universul cunoscut, isi gaseste originea tocmai in multitudinea si subtilitatea structurilor sale care ii permit nu numai sa beneficieze de posibilitatile ce i le ofera energia in a putea fi transformata, ci si sa-si gaseasca mijloacele de a o stoca si transporta dintr-un loc in altul, de a-si crea "rezerve" de energie potentiala" (s.n.) Sesizam faptul ca aceasta formulare, sintetica si profunda, "comprima" foarte sugestiv esenta principiilor termodinamice la care s-a facut referire.

Problema evolutiei sistemelor dinamice complexe este un "teritoriu", de mare actualitate, unde converg o serie de teorii stiintifice recente: teoria sinergetismului-Haken, 1977; teoria sistemelor aflate departe de echilibru-Prigogine, 1962, 1971; urmeaza a fi detaliata in cap. 7.), teoria catastrofelor-Thom,1976; teoria haosului-Ruelle, 1971, teoria fractalilor-Mandelbrot, 1975 s.a.