統(tǒng)合生物學(xué)綱要

內(nèi)容概要

　　本書以自組織理論為新工具，在整合生物學(xué)的基礎(chǔ)上提出以結(jié)構(gòu)特征尺度外推為核心的“統(tǒng)合生物學(xué)”，構(gòu)建了一個全新的完整的生物學(xué)框架體系：擴充原有生物系統(tǒng)譜的等級層次，提出等級層次系統(tǒng)的二級結(jié)構(gòu)，從而把從分子到全球的所有層次的系統(tǒng)放在一個周期表中?；谏锵到y(tǒng)周期表發(fā)現(xiàn)了兩個新層次系統(tǒng)：①城市與周邊控制區(qū)域已經(jīng)偶合為“城核生態(tài)系統(tǒng)”，包含有生態(tài)核、生態(tài)器和生態(tài)質(zhì)；②原來屬于集合性質(zhì)的生物圈概念提升到全球系統(tǒng)，發(fā)展Gaia假說為全球系統(tǒng)內(nèi)穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)機制，使其具有生物學(xué)的機制支持。書中還對生物學(xué)和生態(tài)學(xué)的一些問題和概念進行了質(zhì)疑和梳理，目標(biāo)是提出一個可推理的邏輯體系。　　本書還僅僅是一個綱要，不追求體系的完整，我們將目前能夠理出的問題和小塊的假說理論先展示出來，以便更多的同行能夠共同思考，發(fā)展生物學(xué)的新理論?！　≡趹?yīng)用方面，本書是一本生態(tài)仿生學(xué)的入門書。例如，城核生態(tài)系統(tǒng)理論有助于政府和規(guī)劃機構(gòu)在經(jīng)濟一生態(tài)規(guī)劃和管理中將城鄉(xiāng)一體安排，參考生物學(xué)過程所遵循的經(jīng)濟規(guī)律，合理布局各產(chǎn)業(yè)的數(shù)量和空間格局，構(gòu)建最優(yōu)的循環(huán)經(jīng)濟結(jié)構(gòu)。　　本書適合于生態(tài)學(xué)、理論生物學(xué)、生物學(xué)各分支學(xué)科、經(jīng)濟學(xué)及城市規(guī)劃等專業(yè)的研究工作者、研究生和大學(xué)高年級學(xué)生，也可為政府決策、管理部門和規(guī)劃設(shè)計院所提供參考。

書籍目錄

第1章　最宏觀的整合與統(tǒng)合——生物系統(tǒng)周期表　引言：從元素周期表到生物系統(tǒng)周期表　1　等級層次理論和生物系統(tǒng)譜　　1.1　等級層次系統(tǒng)理論　　1.2　生物系統(tǒng)譜中的難題　　1.3　生命系統(tǒng)大統(tǒng)一的數(shù)理基礎(chǔ)——等級層次自組織系統(tǒng)理論　2　等級層次生命系統(tǒng)的螺旋上升——生物系統(tǒng)譜的二級結(jié)構(gòu)　　2.1　同族系統(tǒng)之間的共同性　　2.2　同族系統(tǒng)之間的差異性　　2.3　生物系統(tǒng)譜一級結(jié)構(gòu)的意義　3　對已有生物系統(tǒng)等級層次的重新認(rèn)識——基于生物系統(tǒng)周期表　　3.1　隱沒的群落　　3.2　“景觀系統(tǒng)”不是一個等級層次，而是為研究方便臨時劃分的單位　4　根據(jù)生物系統(tǒng)周期表對新等級層次系統(tǒng)的預(yù)測　　4.1　等級層次生物系統(tǒng)最晚近的自組織升級事件——人類的全球化與全球系統(tǒng)的形成　　4.2　人的主導(dǎo)地位加強——城核系統(tǒng)凸顯　　4.3　“自然”生態(tài)系統(tǒng)的歸屬　　4.4　城核系統(tǒng)形成的機制——聚集內(nèi)生分化　　4.5　更進一步的推演——不斷增加環(huán)節(jié)的生物系統(tǒng)譜　5　完整的生物系統(tǒng)周期表　6　生命系統(tǒng)自組織升級過程　7　生物系統(tǒng)周期表更進一步外推到非生物世界　8　宇宙中驚人的同一性——生物系統(tǒng)周期表在研究方法論上的意義　小結(jié)：最宏觀的生物學(xué)第2章　統(tǒng)合生物學(xué)的哲學(xué)原理　引言：生態(tài)學(xué)理論和思維方式都需要范式和數(shù)理工具　1　統(tǒng)合生物學(xué)的理論基礎(chǔ)　　1.1　生物系統(tǒng)是自組織系統(tǒng)　　1.2　自組織系統(tǒng)的功能可以整合，而結(jié)構(gòu)之間要統(tǒng)合　　1.3　臨界問題　　1.4　人類文因的發(fā)育成熟是生命進化史上的第三次飛躍　2　生物系統(tǒng)的基本方面　　2.1　各層次的完全系統(tǒng)都是個體——超有機體的爭論可以終結(jié)了　　2.2　哪些是生物系統(tǒng)的組分，哪些是生物系統(tǒng)的環(huán)境？　　2.3　生物系統(tǒng)一般意義上的結(jié)構(gòu)和過程　　2.4　我們常說的生物系統(tǒng)功能往往是生物系統(tǒng)的過程　　2.5　小尺度系統(tǒng)的邊界未必比大尺度系統(tǒng)更清晰　　2.6　一個完全系統(tǒng)只有發(fā)育而沒有進化，同形系統(tǒng)才有進化　　2.7　超個體、亞個體與亞種群——構(gòu)件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的特異性　3　生物系統(tǒng)與非生物環(huán)境關(guān)系的基本范式　　3.1　生態(tài)作用的模式　　3.2　生態(tài)反作用　　3.3　生態(tài)關(guān)系的時間尺度　4　生物系統(tǒng)與生物環(huán)境關(guān)系的模式　　4.1　等級包含關(guān)系　　4.2　等級層次系統(tǒng)之間的時空并行關(guān)系　　4.3　親緣關(guān)系　　4.4　同類完全系統(tǒng)間競爭的通用模式　　4.5　亞完全系統(tǒng)之間的競爭方式　　4.6　備份——完全系統(tǒng)的保險　　4.7　增殖——完全系統(tǒng)占有資源的手段　　4.8　重復(fù)——大自然不朽的靈魂　5　生物系統(tǒng)對環(huán)境因子的響應(yīng)、適應(yīng)和耐受性　　5.1　生物系統(tǒng)對于環(huán)境響應(yīng)的模式　　5.2　適應(yīng)的類型和模式　　5.3　生物系統(tǒng)對環(huán)境的耐受性　6　生物系統(tǒng)對環(huán)境的利用和改造——自服務(wù)、自毀和利他　　6.1　自服務(wù)　　6.2　自毀和利他　　6.3　人類的自毀與克服　7　生命世界中普遍存在的s形曲線　8　生態(tài)過程與進化過程在兩個尺度上自相似　9　生態(tài)過程與經(jīng)濟過程在兩個尺度上自相似　10　類比，生物學(xué)研究中隨處可用的利器　11　交替，跨越組織層次看自組織與他組織　12　生物系統(tǒng)等級層次結(jié)構(gòu)帶來的方法論問題第3章　跨層次完全系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)學(xué)　引言：生物學(xué)中的結(jié)構(gòu)主義——必須強調(diào)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的極端重要性　1　完全系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和外貌的粗?；枋觥?　城核系統(tǒng)與真核細胞的相似性　3　城核系統(tǒng)假說　　3.1　生態(tài)核　　3.2　生態(tài)器　　3.3　城核系統(tǒng)中的“酶”——生物種群　　3.4　生態(tài)質(zhì)　　3.5　文因——城核系統(tǒng)中的模板信息　　3.6　傳因——城核系統(tǒng)中的調(diào)控信息　　3.7　自組織系統(tǒng)升級與信息的傳遞速度和效率　　3.8　城核系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)骨架　4　多細胞個體與生物大分子的基本結(jié)構(gòu)——非球體的空間構(gòu)筑形　5　全球系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)　6　生物結(jié)構(gòu)的發(fā)育是一個自組織過程　　6.1　生物結(jié)構(gòu)與其他領(lǐng)域中的結(jié)構(gòu)主義　　6.2　生物結(jié)構(gòu)的進化是一個自組織過程　　6.3　完全系統(tǒng)——多細胞有機體結(jié)構(gòu)發(fā)育的非線性模型　　6.4　完全系統(tǒng)結(jié)構(gòu)發(fā)育之間的自相似性　　6.5　生物結(jié)構(gòu)數(shù)理模型研究的重要性和理論意義　7　生物結(jié)構(gòu)遵從的力學(xué)和數(shù)學(xué)基礎(chǔ)　8　誰創(chuàng)造著萬紫千紅的世界——結(jié)構(gòu)和功能的遍歷　9　單體生物及構(gòu)件生物的生態(tài)學(xué)意義　10　動物與植物都有骨骼——滿足空間構(gòu)型的需要　11　完全系統(tǒng)族的骨架　12　糾正目前的以偏概全的“結(jié)構(gòu)生物學(xué)”　小結(jié)：對生物系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的描述需要新型的數(shù)理工具——超越物理學(xué)和化學(xué)第4章　跨層次完全系統(tǒng)的生理學(xué)　引言：研究系統(tǒng)過程的學(xué)科都是生理學(xué)　1　完全系統(tǒng)的生長　2　完全系統(tǒng)的發(fā)育　3　完全系統(tǒng)的代謝——輸入、內(nèi)循環(huán)、存留和輸出　4　系統(tǒng)安全的自維持——各層次生物系統(tǒng)共有的防御與免疫　5　生物系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的自我修復(fù)和再生　6　自組織系統(tǒng)的自主性完結(jié)——自發(fā)死亡　7　完全系統(tǒng)內(nèi)的經(jīng)濟過程　8　系統(tǒng)狀態(tài)的自維持——系統(tǒng)穩(wěn)定性與內(nèi)穩(wěn)態(tài)　　8.1　系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的自維持——穩(wěn)定性　　8.2　隨著等級層次上升而不斷強化的內(nèi)穩(wěn)態(tài)　9　將Gaia假說推進一步——全球系統(tǒng)的內(nèi)穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)　　9.1　Gaia假說與全球系統(tǒng)內(nèi)穩(wěn)態(tài)　　9.2　全球系統(tǒng)能量的內(nèi)穩(wěn)態(tài)　10　城核系統(tǒng)和全球系統(tǒng)中人的地位與作用　　10.1　本次全球巨大變化是以人為主導(dǎo)因子產(chǎn)生的　　10.2　人類對全球系統(tǒng)的不利影響　　10.3　人類對全球系統(tǒng)的有利影響　　10.4　全球偶合過程中的憂患意識　　10.5　人類在全球系統(tǒng)自組織過程中的作用　　10.6　人類調(diào)控全球系統(tǒng)穩(wěn)定可持續(xù)發(fā)展的可能性　11　完全系統(tǒng)和準(zhǔn)完全系統(tǒng)中的生產(chǎn)過程-.　12　完全系統(tǒng)和準(zhǔn)完全系統(tǒng)中的分解過程　13　完全系統(tǒng)和準(zhǔn)完全系統(tǒng)中的交換過程　14　完全系統(tǒng)和準(zhǔn)完全系統(tǒng)中的流通過程　15　完全系統(tǒng)和準(zhǔn)完全系統(tǒng)中的分配過程　16　完全系統(tǒng)中的消費過程　17　純消費者？生態(tài)系統(tǒng)中的動物不是不勞而獲的角色　18　全球系統(tǒng)才有真正意義的生物地球化學(xué)循環(huán)..　19　全球尺度的能量流動不能等同于生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動　20　完整意義上的生物信息學(xué)　　20.1　多細胞個體層次的信息流　　20.2　原生態(tài)系統(tǒng)中的信息流　　20.3　城核系統(tǒng)和全球系統(tǒng)中的信息流　　20.4　盡早建立完整準(zhǔn)確意義的生物信息學(xué)十分必要第5章　生態(tài)器、生態(tài)核和生態(tài)質(zhì)　引言：破缺系統(tǒng)的器官屬性　1　服務(wù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)為執(zhí)行其功能而特化　2　原核細胞結(jié)構(gòu)形式及其與上一周期系統(tǒng)的對應(yīng)——原生態(tài)系統(tǒng)之間的相似性　3　服務(wù)系統(tǒng)效率的衡量　4　服務(wù)系統(tǒng)的多樣性　5　服務(wù)系統(tǒng)之間的分配和交換　6　服務(wù)系統(tǒng)的單一功能性　　6.1　初級生物生產(chǎn)生態(tài)器　　6.2　能源和礦物生產(chǎn)生態(tài)器　　6.3　高級生物生產(chǎn)生態(tài)器　　6.4　高級工業(yè)生產(chǎn)生態(tài)器　　6.5　生物分解生態(tài)器　　6.6　工業(yè)分解生態(tài)器　　6.7　調(diào)控者生態(tài)器　　6.8　城核系統(tǒng)中各種生態(tài)器的偶合　7　生態(tài)核——信息處理、管理、交換中心　8　生態(tài)質(zhì)　　8.1　保護和改善生態(tài)器環(huán)境質(zhì)量　　8.2　維護生物多樣性　　8.3　維持信息調(diào)控者的精神健康　　8.4　生態(tài)效益的經(jīng)濟評估第6章　統(tǒng)合生物學(xué)中的問題、佯謬和假說　1　自然選擇是進化的動力？選擇壓越強進化越快——熱帶雨林中生物多樣性最低？！　2　遺傳多樣性有意義，而生態(tài)系統(tǒng)中的物種多樣性沒有意義？！　3　生物多樣性概念辨析　4　復(fù)雜性不是多樣性的同義詞　5　生物多樣性和復(fù)雜性的漲落與平衡　　5.1　復(fù)雜性的增加和減少是自組織系統(tǒng)固有的特征　　5.2　多樣性和復(fù)雜性起源于自組織系統(tǒng)的分岔　　5.3　實際生物多樣性由環(huán)境決定　　5.4　生物多樣性和復(fù)雜性的增加機制是正負(fù)反饋的共同作用　6　基于自組織理論的生物多樣性和復(fù)雜性的保護原理　7　將Gaia假說推進一步——全球系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)　8　全球系統(tǒng)的“細胞分裂”與未來的類地生命系統(tǒng)群　9　生態(tài)學(xué)的裂變與“宏觀生物學(xué)”學(xué)科群的產(chǎn)生　10　全球系統(tǒng)研究的方法論思考主要參考文獻

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