Теоретическая биология. Часть 1 - Васильев А.А.
Скачать (прямая ссылка):
Востребован также и стандартный курс физики и математики, а, в конечном счете, возникающее после изучения курса теоретической физики понимание проблем и возможностей теоретического описания. В частности, полезен опыт описания недетерминированного поведения в статистической физике, гидродинамике и квантовой механике, подход к решению проблемы ненаблюдаемости в квантовой механике и т.д.
Оказываются востребованными понятия рабочей точки и управления в радиоэлектронике и теории автоматического регулирования, понятия из экономики, возможности учета качественной однородности описываемой системы, рассматриваемые в физической химии.
В настоящем пособии курс теоретической биологии дан в предельно компактном изложении, при котором основной текст составляет менее половины общего объема рукописи. Остальное -- это комментарии, иллюстрации и доказательства разного рода. Дополнение многочисленными аргументами разного рода необходимо в биологии, т.к. убедительное изложение в сфере описания сложных объектов, поведение которых включает множество взаимосвязанных проявлений, требует гораздо большего числа иллюстраций и доказательств, чем при описании более простых явлений в традиционной физике или химии.
Комментарии не являются логически необходимыми, но облегчают понимание. Краткие комментарии и пояснения выделены в тексте угловыми скобками. Пространные комментарии и обобщения, которые можно опустить при ознакомительном прочтении, выделены в отдельные пункты и обозначены звездочкой.
Согласованность (взаимосвязанность) проявлений жизнедеятельности означает, что при описании одного и того же набора фактов могут быть установлены разнообразные и многочисленные связи. Поэтому некоторые данные из цитируемых источников обсуждаются как иллюстрации к утверждениям разного рода. И это достоинство теоретической науки, которая дает многогранное понимание наблюдаемых явлений, хотя обращения из многих мест рукописи к рисункам или таблицам, которые даны в одном определенном месте, создают некоторые неудобства при чтении.
Для тех, кто узко интересуется биологией растения, рассмотрение фактически начинается с п.4 главы II. Предшествующее имеет смысл необходимого для этого обоснования: гл. I — обосновывает возможность использовать простые эмпирические зависимости для описания результирующего эффекта сложных процессов, а гл. II п.1-3 — возможность описывать экономические ограничения функцией затрат в линейном виде и возможность по раздельности проверять выполнение соотношений, следующих из необходимости экономии ресурсов.
Обозначения
Обозначения формул -- отдельно во всех главах и приложениях. При ссылках на формулу из другой главы или приложения указывается соответствующая глава или приложения, например, формула (I.3), (II.11), (B.4) или (A.3.1).
Обозначения таблиц и рисунков -- сплошное во всем тексте.
F — функция интеграции (Гл. II, п.2.2; Приложение A, п.3)
7
Q — функция затрат (там же, далее с п.4 Главы II — затраты углеводных субстратов), Qi -составляющие функции затрат, ai — удельные затраты
q - статические затраты (эквивалент энергетических затрат на синтез биомассы, Приложение D, п.3))
AG -- стандартное изменение термодинамического потенциала T — температура
R — универсальная газовая постоянная
Q10 — температурный коэффициент (относительное изменение эффекта при изменении температуры на 10 оС)
I — интенсивность освещения
J — скорость электронного транспорта (Jm — максимальная скорость), vc — скорость карбоксилирования (vm — максимальная скорость)
A = (ca - ci)/rg — скорость ассимиляции (СО2-газообмен, поток СО2 в лист), мкмоль СО2 м-2 с-1
E = (wi - wa)/rg', — скорость испарения воды листом (скорость транспирации, поток H2O из листа), ммоль H2O м-2 с-1
ci - [СО2] в межклеточном пространстве листа, мкбар-^ мкл/л = ррм ca — в воздухе (обычное значение в воздухе ca = 350 мкл/л) cc -- в местах карбоксилирования (в хлоропласте) wa — [H2O] в воздухе, мбар-^ мл/л
wi — [H2O] в межклеточном пространстве листа (обычно считают насыщающей, тогда Aw = wi - wa -- дефицит давления паров воды в воздухе)
rg = 1.6 rg' — сопротивление в газовой фазе транспорту СО2 и H2O соответственно k1, k2 — параметры эмпирического описания при использовании зависимости (С.7) k1, крдфк — параметры эмпирического описания при использовании зависимости (II.5)— углекислотный компенсационный пункт
у — водный потенциал (yl — листа, ух — ксилемы, ys — почвы), МПа « 10 бар « 10 атм.
Сокращения
РДФК - рибулезодифосфаткарбоксилаза
УКП - углекислотный компенсационный пункт (параметр к1 в уравнениях (II.5) - (II.6) и (С.7))
ОА - осмотическая адаптация (osmotic adjustment)
DW — сухой вес (dry weight)
FW — сырой вес (fresh weight)
8
Г л а в а 1. БИОМЕТРИЯ (подход к интерпретации результатов биологических измерений, биологическая относительность)
1. Особенности использования понятия «функция» при описании воспроизводимых количественных характеристик биологических объектов
