Sieci w sieciach: Fizyka geobiologii i geochemii

Oryginalny tytuł:

Networks on Networks: The Physics of Geobiology and Geochemistry

Zawartość książki:

Porządek z chaosu jest jednocześnie mantrą fizyki i rzeczywistością w biologii. Fizyk Norman Packard zasugerował, że życie rozwinęło się i rozwija na krawędzi chaosu.

Pozostają jednak pytania, jak wiele praktycznej wiedzy na temat biologii można przypisać istniejącym zasadom fizycznym i jak bardzo fizyka musi się zmienić, aby sprostać złożoności biologii. Phil Anderson, laureat nagrody Nobla w dziedzinie fizyki, przyczynił się do spopularyzowania nowego pojęcia końca "redukcjonizmu". Zgodnie z tym poglądem konieczne jest porzucenie dążenia do zredukowania złożonego zachowania do znanych wyników fizycznych i zidentyfikowanie emergentnych zachowań i zasad.

W niniejszej książce poszukiwaliśmy jednak zasad fizycznych, które mogą leżeć u podstaw zachowania fauny i flory, a także geochemii rozwoju gleby.

Szukaliśmy podstawowych zasad, takich jak dominacja ścieżek przepływu wody o najmniejszym oporze kumulacyjnym, które mogłyby zachować swoje znaczenie w szerokim zakresie skal przestrzennych i czasowych, wraz z odpowiednim opisem transportu substancji rozpuszczonych związanego z takimi ścieżkami przepływu. W ten sposób ostatecznie zajmujemy się zarówno ograniczeniami transportu składników odżywczych, jak i wody w procesach od wietrzenia chemicznego do wzrostu roślin naczyniowych.

Fizyczne zasady kierujące naszymi wysiłkami zostały ustanowione w różnych, ale powiązanych koncepcjach i dziedzinach badań, tak że w rzeczywistości nasza książka stosuje techniki redukcjonistyczne kierowane przez analogię. Fakt, że podstawowe cechy rozciągają się na procesy biotyczne i abiotyczne, tj. to samo natężenie przepływu płynu jest istotne dla obu, ale różnice w topologii połączonych ścieżek prowadzą do dramatycznych różnic w tempie wzrostu, pomaga zjednoczyć badania tych nominalnie różnych dyscyplin geochemii i geobiologii w tych samych ramach.

Naszym celem przy pisaniu tej książki było dzielenie się ekscytacją związaną z nauką, a jedną z najbardziej ekscytujących części była dla nas możliwość uporządkowania kwestii zakresu, w jakim gleby mogą ułatwiać wzrost roślin i jakie ograniczenia dotyczące rozmiarów roślin, metabolizmu, występowania i korelacji można w ten sposób sformułować. Podczas gdy wprowadzamy porządek w ograniczeniach glebowych dotyczących wzrostu, generujemy również pewne niepewności w skalowaniu zależności wzrostu i metabolizmu roślin. Chociaż podjęliśmy pierwszą próbę włączenia ograniczeń edaficznych do skalowania allometrycznego, jest to tylko pierwsza wyprawa do lasu.