علم شكل الأرض

علم شكل الأرض

جيومرفولجيا

بركان طبقي، سالتا (الأرجنتين)

علم شكل الأرض أو علم تضاريس الأرض أو التضاريسية أو الجيومورفولوجيا أو علم تشكل الأرض أو شكلياء الأرض (بالإنجليزية: Geomorphology)‏ تركز على دراسة التضاريس (كالجبال والسهول والأودية والأنهار والصحاري والسواحل) وأسباب نشأتها وتطورها عبر الزمن. والجيومورفولوجيا كلمة ذات أصل يوناني وهي تنقسم إلى ثلاثة أجزاء geo وتعني الأرض ثم morpho تعني الشكل و logos بمعنى علم. أي أن الجيومورفولوجيا هي علم دراسة شكل الأرض. هذا العلم ما هو إلا علم خاص بدارسة الظواهر الطبيعية الموجودة على ظهر الأرض من ظواهر وإنشاءات خاصة طبيعية نشأت الأرض بها. يقوم علم شكل الأرض بتحليل التضاريس والبحث لفهم تاريخ وتطور وتنبؤ التغييرات المستقبلية عن طريق مجموعة من عمليات الملاحظة الأرضية وتجارب في المختبرات ونماذج رقمية.

مبادئه

هو العلم الذي يدرس الأشكال الأرضية (بالإنجليزية: Landforms)‏ والعمليات (بالإنجليزية: processes)‏ التي كونتها، اشتقت الكلمة (علم شكل الأرض Geomorphology) من ثلاث كلمات يونانية هي (الأرض)، (الشكل)، (طريقة للتفكير)، أي أن المقصود من الكلمة هو تحفيز التفكير العلمي حول أشكال سـطح كوكب الأرض بغرض المعرفة العلمية لسمات أشكال الأرض السطحية، حيث تضم الأشكال الأرضية كل من الأنهار والتلال والسهول والشواطئ والكثبان الرملية، وغيرها من الأشكال السطحية المتعددة، وحالياً تضم الدراسات العلمية لشكل الأرض الأشكال الأرضية تحت قاع البحار والمحيطات، وبتطور علم الفضاء وإمكانية تصوير ورصد ومراقبة مكونات الفضاء الخارجي، أُضيف إليها مجالاً جديداً وهو دراسة أسطح الكواكب مثل المريخ والقمر والزهرة وغيرها من الكواكب. يتفاوت المدى المجالي لدراسة الأشكال الأرضية ما بين أشكال سطحية بسيطة ومحدودة الامتداد إلى أشكال واسعة وأكثر تعقيداً كالسلاسل الجبلية، وهي أشكال أرضية متفاوتة الأعمار حيث تتراوح فترات شكلها (أعمارها) ما بين أيام إلى ملايين السنين. إن المجال الرئيسي للدراسات العلمية لشكل الأرض، يتضمن كل من الأشكال السطحية والعمليات المكونة لها على امتداد المقياس الزمني، حيث يمكن من خلال دراستنا لأشكال السطح أن نستنبط طبيعة العمليات التي سادت وأدت إلى تكونها، بينما نستنبط من طبيعة العمليات السائدة حالياً، الأشكال المتوقع شكلها لاحقاً. بما أن مجال اهتمام علم شكل الأرض يتركز بالسطح وما يشمله من أشكال وعمليات طبيعية، ولطبيعة التفاعل بين كل من سطح الكرة الأرضية والبيئة المحيطة بها، ومنها الغلاف الجوي والغلاف المائي والغلاف الحيوي والغلاف الصخري، فإن ذلك جعل لعلم شكل الأرض علاقات وثيقة الصلة بالعلوم الأخرى، وتفاعلت معها، واستفادت من تطور مجالاتها، وقدمت ما لديها من إمكانيات لتخصصات علمية ذات صلة بمجالها. تطوّر مصطلح «علم شكل الأرض» تاريخيا، حيث دلّ في الفترة ما بين العام 1870م والعام 1880م عن وصف أشكال سطح الأرض، واستخدم التعريف في دراسات «أصل الأشكال الطبوغرافية». وتبنى علم شكل الأرض الحالي مهمة البحث في العلاقة بين الأشكال الأرضية والعمليات التشكيلية التي أوجدتها، بينما أهتم علم شكل الأرض الوظيفي بدراسة العلاقة بين العمليات الجيومورفولوجية والعوامل المؤثرة والمتأثرة بها. نتيجة التوسع الحالي للأنشطة البشرية، تداخل التأثير المتبادل بين كل من أشكال السطح والعمليات التشكيلية للأرض من جهة، والأنشطة البشرية، إلى توسع مجال علم شكل الأرض التطبيقي، وبصورة خاصة في مجال الأخطار التشكيلية الناتجة من الأشكال الأرضية والعمليات التشكيلية للأرض. أغلب الأشكال الأرضية ذات تاريخ زمني طويل قد يمتد لعشرات الملايين من السنين، ونتاج لعمليات أوجدتها شروط بيئية مغايرة للشروط الحالية، وكثيرا منها أشكال خاملة في وقتنا الحالي، إلا أنها ذات بعد تاريخي هام، وخاصة في معرفة طبيعة البيئات التشكيلية للأرض قديماً، ولعلماء شكل الأرض التاريخيين اهتمام خاص بهذا الاتجاه. حديثا، اهتم علم شكل الأرض في دراسته بالأشكال الأرضية بمواضيع رئيسية ثلاث، هي الشكل والعملية والتاريخ، حيث أهتم:

• علم شكل الأرض الوظيفي: بدراسة الشكل والعملية.
• علم شكل الأرض التاريخي: دراسة تاريخ الأشكال الأرضية. وكلاهما (الوظيفي، والتاريخي) اتجاهان يسيطران على أغلب الأبحاث الحالية، وخاصة لدى الناطقين باللغة الإنجليزية. اتجاهات جيومورفولوجية أخرى ذات حضور في علم شكل الأرض، ومنها علم شكل الأرض البنائي، التي ترى أن العمليات الباطنية، ومنها التراكيب الجيولوجية، مفتاح لفهم الأشكال الأرضية. اهتم عدد من الجيومورفولوجيين، وبصورة خاصة، الفرنسيين والألمان بعلم شكل الأرض المناخي، التي ترى في المناخ تأثير مهم على الأشكال الأرضية، وآثار واضحة على سمات الأشكال السطحية.

الأقاليم في المناهج الكميّة

يسعى الجغرافيّون إلى تنظيم معلوماتهم حسب قواعد أساسية يضبطها الإقليم الذي يعدّ الفكرة السائدة والوجهة الأكثر إقناعا في هذا الموضوع، تسهيلا للإدراك، وحصر الحقائق، وكشف العلاقات بين المظاهر المختلفة والعناصر المتنوّعة للمركّب الجغرافي: عمراني، طبيعي، حيوي، اقتصادي.... وأول ما يتبادر إلى الذهن في الدراسات الإقليميّة هو تعريف الإقليم أو مفهومه الذي يختلف باختلاف الباحثين وأبحاثهم. إذ ليس من السهل الإتيان بتعريف شامل ومحدّد يحصر هذا المصطلح الجغرافي الذي يعرّفه البعض بالجزء من سطح الأرض المتفرّد والمنسجم. ومنهم من يعرّفه بالوحدة المظهريّة التي تتشكّل من عناصر متكاملة ذات خصائص متشابهة، وكلّما ازداد التشابه بين هذه العناصر، قلّت الفوارق وازداد الإقليم انسجاما، وتجلّت حدوده، ويزداد الالتباس في تعريف الإقليم باختلاف المعايير والقواعد الأساسيّة المتخذة في التصنيف. إذ هناك من يتّخذ من المعيار الواحد أساسا للتصنيف، وهذا المعيار قد يكون المؤشّر الجغرافي كمؤشّر الكثافة البشريّة، تبعثر السكّان، السكن الريفي، أشكال التركّز في الجغرافية الريفيّة، أو مؤشّر الشيخوخة في الدراسات الديموغرافية، أو مؤشّر الملامسة في المورفولوجية، أو مؤشّر الصرف المائي في الهيدروغرافية، أو مؤشّر الجفاف في المناخ الخ.... وما أكثر هذه المؤشّرات التي لاتخرج عن كونها قيمة نسبيّة بين البسط والمقام قد يؤدي تغيّرهما إلى الحصول على نفس النسبة، من هنا كان أحيانا التظليل في التصنيف بالاعتماد على هذه المؤشّرات مثال لهذا: مؤشّر نسبة 3\12) = (4 هو نفس المؤشّر 6\24)= (4 مع الاختلاف فقط في قيم البسط والمقام. وقد يكون التصنيف الإقليمي مبنيّا على أساس متغيّر واحد كمّي أو وصفي كعنصر واحد من المناخ أو التضاريس أو الغطاء النباتي.... ومنهم من يعتمد في التصنيف الإقليمي على أكثر من معيار واحد، وأبسطها إدخال معيارين، وفي هذه الحالة يمكن الجمع بين المعيارين في مستوى كارتيزي، فيه يظهر مدى الانسجام والارتباط لتوزيع الظواهر، فمثلا قد نجمع في الغالب ملاحظات أو معلومات كثيرة لخصائص ظاهرتين ثمّ نتساءل كيف ننظّم هذه المعطيات، أو كيف نصنّفها حتى تظهر في شكل وحدات متميّزة وأقاليم متباينة؟ ولنضرب لذلك مثلا بجمعنا لعشر ملاحظات لتساقط الأمطار وما يقابلها من مردود زراعي لمنطقة واسعة من المناطق الزراعية كما في الجدول التالي:

قد يصعب علينا أثناء مراجعتنا لجدول هذه الملاحظات كشف الإتجاه العامّ للتشابه وضبط العلاقة بين كميّة الأمطار وكميّة المردود، حيث يظهر لنا في بعض الأحيان أنّ الأمطار القليلة يصاحبها مردود ضعيف، والعكس في حالات أخرى، ثمّ نتساءل مرّة أخرى ألا يمكن بالاعتماد على هذه المعطيات الخروج بتصنيف الأقاليم الزراعية لهذه المنطقة وكشف عوامل أخرى تفسر لنا هذه التناقضات الظاهرة بين المتغيّرات؟ الجواب، نعم. يمكننا ذلك برسم وتمثيل تلك الملاحظات في شكل إحداثيات رأسية وأخرى أفقية كما هو موضّح في الشكل الآتي:

إذ يتّضح من هذا الشكل أنّ الملاحظات تتجمّع في مجموعتين (6، 5، 3، 4، 10)، (1، 2، 7، 8، 9)، وأنّ العلاقة بين المتغيّرات في كلّ مجموعة تكاد تكون منتظمة وأنّ الفوارق بين أفراد المجموعة الواحدة أقل من الفوارق بين أي فرد من هذه المجموعة وفرد آخر من المجموعة الأخرى. وبهذا يسهل رسم الحدود بين المجموعتين على الخريطة الأصليّة في شكل إقليمين، وقد يكشف لنا هذا الرسم عوامل أخرى قد تدخّلت في وجود هذا التمييز بين الإقليمين، وربّما كان لعامل التربة أثره الواضح في هذا الاختلاف في العلاقة بين التساقط والمردود. وحسب هذا المثال فإنّ فكرة الأقلمة (la régionalisation) أو التصنيف إلى أقاليم ترتكز على مدى الفوارق بين الملاحظات، فكلّما كانت ضعيفة زاد التقارب وضعف الاختلاف بين مميّزات عناصر الإقليم الواحد، بحيث أنّ كلّ عنصر يكون قريبا في مميّزاته من مميّزات عناصر إقليمه، والعكس صحيح إذا ما قورنت بمميّزات عناصر إقليم آخر. لكن في أغلب الأحيان لاتكن هذه التجمّعات واضحة، وقد لاتظهر في شكل سحابة من النقط كما في الشكل السابق، وقد لايمكن تمثيلها في شكل إحداثيّات رأسيّة وأخرى أفقيّة إذا ما تجاوزت هذه المتغيّرات أكثر من ظاهرتين إثنتين. ففي هذه الحالة يمكن تصنيف الظواهر إلى أقاليم بالاعتماد لا على الشكل ولكن على مايعرف بالطرق الإحصائيّة للأبعاد (statistique de distance) والدراسة الرياضيّة، أو الألقوريتمات الملائمة جدّا لحلّ المشاكل الجغرافيّة، ومن هذه الطرق نذكر تلك المعروفة بالتحليل التجميعي (analyse de groupement) أو ما يسمّى أيضا بالتحليل العنقدي (cluster analysis)وطريقة التحليل التبايني، وطريقة توزيع كاي المربّع، وهناك طرق أخرى كثيرة ومتنوّعة قد استعملت في تحديد الإقليم بالاعتماد على المناهج الوصفيّة، والغراف، والأشكال الهندسيّة، كما فعل بوق (Bogue) لبنية التجمّعات المتروبولتنية لعدد (67)مركزا عمرانيا بالولايات المتحدة استمدّها واستعارها من مضلّعات تيسن (polygones de Thiessen) المستعمل في تصنيف الأحواض النهريّة وحساب كميّة التساقط، أما ناستن وداسي (Dacey وNystuen) فقد أوضحا كيفيّة استعمال الغراف لتحديد البنية الإقليميّة للمدن اعتمادا على مصفّف التيار لمجموعة من المدن في مقالتهما المنشورة في (Regional Science Association) لسنة (1961) ص:(29ـ42). تحت عنوان شرح نظريّة الغراف الإقليمي. وخلاصة القول أنّ اختلاف الأشياء يستدعي التصنيف لضبطها وفحصها واستخلاص فرضيّاتها ووضع قوانينها. وأنّ لهذا التصنيف مناهج كثيرة ومتنوّعة بتنوّع الباحثين، ويتوقّف النجاح فيه على مستويين: 1ـ انتقاء المعطيات. 2ـ اختيار المنهجيّة. فالمعطيات هي معلومات عن حالات الأشياء المختلفة من أفراد أو عناصر أو كلّ الوحدات التي تعدّ في النظرة الجغرافية أماكن. ومن الأفضل أن تكون هذه الأشياء منسجمة. ثمّ يأتي دور اختيار المتغيّرات أي وحدات القياس التي تميّز هذه الأشياء، وهو اختيار أساسي حيث تبنى عليه معايير التصنيف ومناهجه القائمة على مدى التشابه بين الأشياء. فمناهج التصنيف ليست مختلفة باختلاف الباحثين فقط كما ذكرنا سابقا، ولكن أيضا باختلاف الأشياء والأهداف المقصودة من هذا التصنيف، وأيضا باختلاف التخصّصات: بيولوجيّة، علم النفس، علم الاجتماع... وفي هذا التنوّع فائدة للباحث الجغرافي الذي يجب عليه أن يختار ما يلائم بحثه ويميّز تخصّصه في هذا المجال من البحث العلمي الواسع. ويمكن حصر توجيهات الباحث الجغرافي في مرحلتين: 1ـ مرحلة التوفيق في تحديد مقياس التشابه بين الأفراد (individus) المدروسة، ذلك انّ تجميع الأفراد المتشابهة في مجموعة واحدة تتطلّب بالضرورة قياس هذا التشابه، ويمكن اختصار مقاييس التشابه في مقاييس الأبعاد (distances) ومعامل التجمّع أو المشاركة (coefficient d'association) ثمّ معامل الترابط (coefficient de correlation). 2ـ مرحلة التوفيق في مناهج التجميع أي التصنيف للأفراد على أساس مقياس التشابه المختار. وقد إختصرها البعض في مناهج التدرّج (methodes hierarchiques) ومناهج السبر والاستكشاف (methodes exploratoires). وسنقتصر في موضوعنا هذا على شرح البعض من مقاييس التشابه المتمثّلة في الأبعاد، والتباين، والارتباط. الإقليم بتحليل المسافات (Distances): ممّا يلاحظ على التحليلات الإحصائيّة أنّها كثيرا ما أبرزت الظواهر الجغرافيّة وكانّها متصلة ببعضها في شكل حلقات يمكن التعبير عنها بالمسافات، التي ماهي في الواقع إلاّ فوارق حسابيّة، لهذا انطلقت تقنيّات التحليل التجميعي (lainkages) من نظرية المسافات المعروفة في علم الرياضيات بنظرية فيتاغورث في أبعاد المثلّث، حيث يمكننا حساب المسافة بين نقطتين: (أ، ب)، إحداثياتهما: أ (س، ص)، ب (سَ، صَ) للمستوى، بالصيغة التالية: واعتمادا على هذه الصيغة الفيتاغورية فقد استنبط ميكوفسكي (Mikowski) عدة جمل رياضية أو معادلات لحساب واستخراج المسافات بين النقط المعينة أو المتغيرات، يمكن إيجازها في صيغة لمجال أشعة موجهة أبعادها /ن/.

بحيث:/كـ/ تكون مساوية أو أكبر من الواحد: كـ

إذا كانت مساوية لواحد: (كـ=1) تحسب المسافة على طول المحاور العمودية كما في الشكل الآتي : (م=أ+ب) وإذا كانت مساوية لإثنين (كـ=2) فإنّ المسافة تحسب كما يحسب وتر المثلث القائم الزاوية كما في الشكل الآتي: م=(أ2+ب2) 2/1 وهذه المسافة تعرف بالمسافة الإقليدية (distance euclidienne) وهي أكثر شيوعا واستعمالا في في التصنيفات الجغرافية لما لها من مميزات منها: تلاؤمها والمتغيرات الكاردينالية أي الأعداد الأصلية أو الرئيسية الأكثر استعمالا في التحليل المجالي، ثمّ خاصّة لارتباطها بفكرة التعبير عن التغيرات والتباينات الأكثر إثارة فيما يعرف بالتصنيفات. والمسافة الإقليدية بين مكانين أو متغيرين مرتبطة أشدّ الارتباط بوحدات القياس المستعملة للمتغيرات، لهذا يجب توحيدها أو تحويلها إلى وحدات منسجمة كلما أمكن ذلك، مثال لهذا لدينا ثلاث متغيرات: (س، ص، ك) لكل متغير ثلاث ملاحظات،

لقد تطور علم شكل الأرض ونما نموا عظيما خلال العقود الستة الأخيرة وزادت أهميته للجغرافيا وأيضاًعلاقته بالعلوم الأخرى. كثرالحديث في موضوع ومفهوم علم شكل الأرض وتقدم البحاث بعدد من التعريفات التي يكمل بعضها بعضاً حتى أصبح بالإمكان القول بأن موضوع العلم أصبح واضحا جليا. فالجيومورلوجيا عند ألبريشت بنك A.Penck هي العلم الذي يدرس أشكال سطح الأرض من حيث النشأة والمظهر، ويتفق هذا التعريف إلى حد كبير مع تعاريف أخرى لبحاث كبار من المتحدثين بالألمانية.فيعرف هيتنر Hettner علم شكل الأرض بأنة «علم دراسة أشكال سطح الأرض»، ويعرفه فيليبسون Philipso بأنه «دراسة سطح قشرة الأرض الصلبة»، وعرفه بسارجى Passarge بأنه «دراسة شكل سطح الأرض»، وعرفه زولش Soelch بأنه «علم أشكال الأرض» باعتباره «علم دراسة تضاريس الأرض» من حيث مظهرها الحالي وما ضيها ومستقبلها، وعرفه ماخاتشيك Machatschek بأنه «العلم الذي يدرس العوامل المشكلة لسطح الأرض وما ينشأ عنها من أشكال أرضيه» أما ديفز Davis فيعرف الجيوموفولوجيا بأنها علم «الوصف التفسيري للأشكال الأرضية». ولعل هذه التعريفات جميعا نابعه من تعريف شامل للعالم ريشتهوفين Richthofen أنها «العلم الذي يحاول التعرف على الأشكال الأرضية تميزها ووصفها وتوزيعها، ثم تجميعها في أقاليم أرضية». ويمكننا صياغة تعريف شامل جامع موجز للمورفولوجيا مؤداه أنها «علم أشكال قشرة الأرض، والعوامل الطبيعية المنشئة لتلك الأشكال»، وبالتالي فنحن نجنب فعل الإنسان وتأثيره في تشكيل وتعديل مظهر الأشكال الأرضية، وإذا ما أردنا تعبيرا أكثر إيجازا ويفى أيضا بتوضيح موضوع علم شكل الأرض فأننا نقترح أيضا العبارة التالية : علم شكل الأرض هي «علم تشكيل وأشكال سطح الأرض» وإذا ما أخذنا بهذا التعريف فأن علم شكل الأرض لا تكون مجرد فرع، أي فرع من فروع الجغرافيا، وإنما تكون الفرع الأساس لعلم الجغرافيا. ينبغي أن نؤكد الصلة العضوية بين الجيوموفولوجيا والجغرافيا. ويجب أن لا نمل التأكيد على تأصيل جذور علم شكل الأرض في الحقل الجغرافى، رغم صلاتها بالجيولوجيا. وحينما نضع الدراسة الجيومورفولوجية في إطار البيئة الجغرافية العامة التي هي بالنسبة لها الأساس والمرتكز، فأن الطريق يصبح سهلا لتفهم الرباط المتين بين علم شكل الأرض والمناخ والجغرافيا النباتية.إضافة إلى علم الخرائط (الكارتوجرافيا) الذي يمثل الأساس لأية دراسة جغرافية دقيقة. من هذا العرض الموجز لمفهوم علم شكل الأرض وصلاتها بالجغرافيا وبالعلوم الأخرى المجاورة، يتضح لنا أنها ليست مجرد علم أو دراسة تمهيدية، وإنما هي جزء مكمل ومتمم للجغرافيا. ولا يمكن الحديث عن البناء العلمي الجغرافى إلا إذا بدأنا بأساسه الجيومورفولوجى.

انظر أيضًا

• علم قياسات شكل الأرض
• علم شكل الأرض المناخي
• شكلياء التربة
• حت حيوي
• جيولوجيا حيوية
• Biogeomorphology
• Biorhexistasy
• British Society for Geomorphology
• Coastal biogeomorphology
• تآكل الساحل
• منظومة تصريف
• تعرية
• تنبؤ بالتعرية
• Geologic modelling
• Geomorphometry
• هندسة جيوتقنية
• Hack's law
• علم المياه، behavioral modeling in hydrology
• تكون الجبال
• أقاليم جغرافيا طبيعية في العالم
• Sediment transport
• شكلياء التربة
• تدهور وتقهقر التربة
• أسر نهري
• Thermochronology
• تجوية
• List of important publications in geology