1、理论生态学,纯粹生态学的纲看,那杏黄旗!,理论科学,科学家与梦想、狂想、怀疑、闲聊。兴趣是最好的老师 提出问题富于想象爱因斯坦、莫扎特:保持天性好奇和经常思考提问费米:每天100个问题慎密的逻辑思维狂热的追求美,思想的力量与思想的火花,爱因斯坦的宇宙奥秘与哈勃的宇宙奥秘大爆炸理论及其证据的发现另一种假说Gull-man“别闹了, 费曼先生!”,思想的力量,薛定谔在1943年发表了什么是生命活细胞的物理观,在生物学界极负盛名,被誉为“生物学中的汤姆叔叔的小屋”三个观点发展成理论生物学的三个方向:分子生物学耗散结构理论量子生物学,生物学中的大人物,目前有生物学科而无生物学家分科太细99的人都在研究
2、细节各个领域的顶尖人物都是统合论者把越来越多的事实以一些基本原理统合起来物理学界尤其明显目前在生物学界正相反生物学中少有统合论者生物学家中很少大人物的原因,生物学中的大人物统合论者,达尔文对生物学的处理方式与牛顿类似把整个有机世界用他的演化理论来涵盖Francis Crick与达尔文类似中心定则Robert MayMcArther诺贝尔奖获得者不一定就是伟大人物!,生物学中理论研究的贫乏,分子生物学是带头学科之一,但这门学科的创建几乎没有多少生物学家的功劳故事:Clean and dirty美国科学院院长B. Albert:“在一个基因克隆占主要地位的时代,当今许多优秀的科学家在不具备任何定量
3、研究的能力下仍然取得了巨大的成绩”发现新事实的高峰快要过去,生物学即将告别“灰色时代”。,生物学中的理论尝试进化与生态,进化理论引人瞩目的综合运动20世纪40年代,进化论研究在“适应辐射”之后开始大综合Huxley(1942)著名的进化论:现代综合将进化、数量遗传、发育、生态等方面的知识综合在一起,提出一个新的理论模式。Margulis的“内共生假说”。Lovelock的盖亚假说常杰、葛滢统合生物学生物学系统谱的二级结构,生态学中的主要理论和假说举例,达尔文 物种的起源Malthus人口论进化稳定对策(ESS), Logistic, Lotka-Volterra模型能流模型和十分之一法则群落演
4、替顶极理论最小因子法则和耐受性定律,生态学中的主要理论和假说举例,May的种群混沌理论McArthur的岛屿生物地理学说Whittacker的“五界系统” Hamilton的“kin-selection”理论Gaia假说统合生物学,纯粹生态学的研究方式,理论生态学对生命与环境关系的基本问题抽象,找出普适性规律总结规律,提出假说,构造理论理论生态学与生态学理论实验生态学以经验来认识世界二者的关系实验是理论的基础,理论是实验的先导许多重大成就是预先经过“头脑实验”再来实现的如darwin的进化论,适合描述生物形态结构的数学工具,要求:遗传上的确定性;外界条件的塑性影响;一定程度上的随机性,自组织理
5、论简介,发端于20世纪70年代耗散结构理论自组织理论的起始协同学排队过桥突变论垒沙堆和雪崩混沌水龙头实验超循环理论鸡和蛋分形有限的花园需要无限的篱笆,分形 Fractal,自相似无标度 精细结构迭代产生并行,自组织系统:自我形成、自我调控、自我演化、自我消亡。的系统生命系统经济-社会系统物理系统(如一些热力学系统)化学反应系统星系和宇宙系统,自组织系统,自组织系统的特征,宏观性和复杂性(多样性) 开放性 过程描述的非线性 自适应的演化(不断出新)自组织升级跨层次整体效应的自我涌现 自相似、突变与选择自组织对称、破缺与升级,当前理论生态学的主要方向,广泛引进数学工具与新兴理论结合与实验生态学互相促进多学科广泛交叉自身作为一个学科的发展,理论生物学与其他学科,理论生物学多学科合作经济学:短期的生态学社会学:人际的生态学管理学:人-自然复合系统协调学地学:大尺度的生态学,理论生物学研究的一些案例,生物多样性的自组织生物多样性与稳定性生物系统谱的螺旋结构全球变化背景下的生物地球化学,