Scaling in Biology (Sante Fe Institute Studies on the Sciences of Complexity)

Scaling in Biology (Sante Fe Institute Studies on the Sciences of Complexity) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:Oxford University Press Inc, USA
作者:Brown, James H. (EDT)/ West, Geoffrey B. (EDT)/ Santa Fe Institute (Santa Fe, N. M.)
出品人:
页数:366
译者:
出版时间:2000-04-13
价格:GBP 31.00
装帧:Paperback
isbn号码:9780195131420
丛书系列:
图书标签:
  • 生物
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具体描述

Scaling relationships have been a persistent theme in biology at least since the time of Leonardo da Vinci and Galileo. Because scaling relationships are among the most general empirical patterns in biology, they have stimulated research to develop mechanistic hypotheses and mathematical models. While there have been many excellent empirical and theoretical investigations, there has been little attempt to synthesize this diverse but interrelated area of biology. In an effort to fill this void, Scaling in Biology, the first general treatment of scaling in biology in over 15 years, covers a broad spectrum of the most relevant topics in a series of chapters written by experts in the field. Some of those topics discussed include allometry and fractal structure, branching of vascular systems of mammals and plants, biomechanical and life history of plants, invertebrates and vertebrates, and species-area patterns of biological diversity. Many more examples are included within this text to complete the broader picture. Scaling in Biology conveys the diversity, promise, and excitement of current research in this area, in a format accessible to a wide audience of not only specialists in the various sub-disciplines, but also students and anyone with a serious interest in biology.

生命系统的宏伟画卷:从分子到生态的尺度奥秘 生命,这个以其惊人的多样性和内在的秩序令人着迷的现象,在生物学研究中始终占据着核心地位。而理解生命最深刻的本质之一,便是其在不同尺度上展现出的复杂性和普适性规律。想象一下,从微观的分子机器如何协调运作,到单个细胞如何构建精密结构,再到群体如何形成社会行为,最终延伸至整个生态系统如何演化并维持动态平衡——这一切都离不开“尺度”这一基本维度。 《生命系统的宏伟画卷:从分子到生态的尺度奥秘》是一本旨在揭示生命科学领域尺度效应的深度探索。它并非单纯地罗列生物学知识,而是以一种全新的视角,将跨越不同生物学层次的共性规律提炼出来,展现出生命演进过程中隐藏的强大逻辑。本书将引领读者穿越微观与宏观的界限,从原子、分子层面的相互作用,深入到细胞器、细胞的动态行为,再到组织、器官的功能集成,直至生物体、种群、群落乃至生态系统的复杂互动。 本书的核心在于阐释“尺度”如何影响生物系统的结构、功能和行为。我们将看到,在微观尺度上,分子之间的相互作用遵循物理和化学的基本定律,这些定律塑造了蛋白质的折叠、DNA的复制等生命活动的基础。然而,当这些微观单元被放大并组合成宏观结构时,全新的涌现属性便开始显现。例如,数十亿个神经元组成的神经网络,其整体功能远非单个神经元的简单叠加,而是展现出意识、学习和记忆等高级认知能力。 本书将深入探讨不同尺度下普遍存在的“ allometry”(异速生长)现象。这是一种描述生物体不同部位或功能在生长过程中比例发生变化的现象。例如,动物的骨骼强度与其体重的关系,翅膀面积与飞行能力的关联,以及大脑容量与智力水平的演变,都遵循着幂律关系。理解这些尺度关系,不仅能帮助我们解释生物体的形态和功能,更能揭示演化过程中的适应性选择压力。 此外,本书还将聚焦于“network”(网络)在生命系统中扮演的关键角色。从基因调控网络、蛋白质相互作用网络,到神经信息传递网络、食物网,生命现象的出现无一不与这些复杂的相互连接息息相关。我们将分析这些网络在不同尺度上的结构特征,如中心节点、模块化结构以及其对系统稳定性和鲁棒性的影响。理解网络的组织原理,对于预测疾病传播、设计人工生物系统,甚至理解社会和经济系统的运作都具有深远意义。 本书并非停留在理论层面,更会结合大量的案例研究,生动地展示尺度在生物学中的实际应用。我们将回顾从单细胞生物到复杂多细胞生物的演化历程,分析不同尺度下的演化策略如何影响物种的生存和繁衍。例如,群体大小如何影响个体行为和资源分配,以及生态位构建如何通过跨尺度的相互作用而形成。 本书的价值还在于其对“scale transitions”(尺度转变)的深入剖析。生命系统并非静止不变,而是充满了从一种尺度到另一种尺度的跃迁。比如,从孤立的细胞到形成组织,再到构成器官,这种从低级到高级的组织化过程,伴随着规则和属性的根本性变化。本书将探讨这些转变是如何发生的,以及它们在生命演化和发育过程中所起到的关键作用。 对于生物学专业的研究者和学生而言,《生命系统的宏伟画卷:从分子到生态的尺度奥秘》提供了一个统一的理论框架,帮助他们整合在不同研究领域获得的知识。对于对生命科学感兴趣的普通读者,本书则是一扇窗口,让他们能够以一种更宏观、更深刻的视角来理解我们所生活的这个充满奇迹的世界。它挑战我们以一种全新的方式思考生命,认识到即使是最小的生物体,其内在的复杂性和潜在的规律,也与宇宙的宏伟秩序息息相关。 通过对不同尺度下生命系统共性的探索,本书旨在激发读者对生命本质的思考,并提供理解生命复杂性的有力工具。它将引领您踏上一段精彩的旅程,从细胞的微观世界,到生态的广阔天地,揭示生命如何在不同的尺度上绽放出令人惊叹的活力与智慧。

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读后感

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用户评价

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读到这本书名,我的脑海中立刻浮现出各种生物体的形态差异,从小小的浮游生物到庞大的巨鲸,它们的大小差异何止万倍,但生命的基本机制却有着惊人的相似性。我一直对“尺度”这个概念在生物学中的重要性深感好奇。比如,一个细胞的表面积与体积之比,如何影响其物质交换效率?再比如,为什么大型动物的骨骼比小型动物的更粗壮?这些都是直观的“尺度效应”。而这本书的书名“Scaling in Biology”似乎直指这些问题,暗示了其中蕴含着深刻的普遍性规律。我猜测书中会探讨诸如 allometric scaling (异速生长) 这样的概念,以及如何用数学模型来描述生物体不同部分随整体尺度变化的比例关系。我尤其期待作者能从不同生物类群中选取代表性的例子,比如从微生物到植物,再到动物,展示尺度在生理、解剖、甚至行为上的影响。圣菲研究所作为复杂科学的重镇,其研究成果往往具有高度的理论性和普适性,我相信这本书一定会提供一个从复杂系统角度理解生物尺度问题的独特视角,帮助我构建一个更系统、更深刻的生物学认知框架。

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这本书的标题“Scaling in Biology”立刻抓住了我对生物学中“普遍性”和“规律性”的探索欲望。我常常在想,为什么生命现象在看似无限多样的形式下,却能展现出某些惊人的共同点?“尺度”可能是其中一个非常关键的切入点。想象一下,从微观的分子动力学到宏观的生态系统动力学,生物学研究的范围如此之广,而“标度”——也就是事物如何随某种参数(如大小、数量)的变化而变化——似乎是连接这些不同尺度的桥梁。我非常期待这本书能够深入探讨生物体在不同尺度下的“标度律”是如何形成的,以及这些律则背后的生物学机制是什么。比如,我很好奇能量消耗、代谢速率、生命周期长度等指标,在不同体型的生物之间是如何表现出特定的数学关系的。这本书是否会运用物理学和数学的工具来分析这些生物学问题?圣菲研究所的研究一向以其跨学科的深度和前沿性而闻名,所以我相信这本书一定能提供一些非常深刻的洞见,帮助我理解生命系统在不同尺度上的自组织和涌现特性,打破我对生物学认知的固有界限。

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这本书的名字听起来就充满了科学的宏大叙事,"Scaling in Biology",再加上"Santa Fe Institute Studies on the Sciences of Complexity"这个后缀,立刻就勾起了我对复杂系统研究的兴趣。我一直对生物体如何从微观分子尺度放大到宏观生态系统尺度,在这个过程中展现出惊人的规律性和统一性感到着迷。想象一下,一个细菌和一头蓝鲸,它们的新陈代谢率、寿命、生长速度等等,在不同的尺度下似乎都遵循着某种可预测的数学法则,这简直太神奇了。这本书似乎正是要揭示这些深藏在生命现象背后的普遍性原理。我特别好奇作者会如何连接这些看似风马牛不相及的生物尺度,比如,为什么哺乳动物的心脏跳动次数似乎与它们的体重大致成反比?这种“标度律”在细胞、器官、个体、甚至种群层面是如何体现的?我期待书中会用严谨的数学模型和大量的生物学案例来解释这些现象,而不是仅仅停留在概念的层面。圣菲研究所的名声在外,他们对复杂科学的研究方法和理论框架有着深刻的理解,所以相信这本书在理论深度和跨学科视野上一定有独到之处,能够带我进入一个全新的思考维度,理解生命在不同尺度下的运作逻辑。

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“Scaling in Biology”这个书名,让我联想到生物学中那些跨越尺度的普遍规律,比如为什么大型动物需要更慢的心跳,或者为什么植物的叶片面积与生长高度存在某种比例关系。我一直觉得,生物体在从细胞到个体,再到整个生态系统,这种大小和复杂度的巨大差异背后,一定存在着某种统一的数学描述或物理原理。这本书,听名字就像是在试图揭示这些深层联系。我非常好奇它会如何解释“标度律”在不同生物现象中的应用,是仅仅停留在描述层面,还是会深入到其背后的进化驱动力或物理限制。我期待书中会提供一些具体的案例研究,用数据和图表来展示这些“标度”关系,比如不同体型动物的新陈代谢率如何与体重的某个幂次成比例。作为圣菲研究所复杂科学系列的一部分,我预期这本书会采用系统性的思维方式,将生物学问题置于更广阔的科学框架下进行分析,可能还会涉及一些信息论、网络科学等交叉学科的视角,从而为我提供一个理解生命在不同尺度上运作的全新视角。

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光是“Scaling in Biology”这个书名,就足以让我对它充满好奇。我一直对生物学中那些看似“通用”的规则着迷,比如为什么即使是截然不同的生物,在生长、代谢、乃至寿命上,似乎都存在着某种可以预测的数学关联。这背后隐藏着怎样的普遍性原理?我猜这本书正是要探讨这个话题,它可能是在揭示生物体在从微观到宏观这一巨大尺度跨越中所遵循的“标度定律”。我非常期待书中会用严谨的科学方法,比如数学建模和数据分析,来阐释这些现象。比如,我很好奇它是否会解释,为什么像心脏的大小、肺的表面积、甚至大脑的神经元数量,在不同体型的生物中会以一种特定的比例关系进行演化。圣菲研究所作为复杂科学领域的佼佼者,他们的研究往往具有极强的理论深度和跨学科的视野,所以我相信这本书不会仅仅停留在对生物学现象的简单描述,而是会提供一个全新的、更深层次的理解框架,让我能够从更宏观、更普遍的角度去审视生命世界的奥秘。

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