統(tǒng)合生物學綱要

第1章　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)一的數理基礎——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)譜的二級結構
　　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)譜一級結構的意義
　3　對已有生物系統(tǒng)等級層次的重新認識——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　根據生物系統(tǒng)周期表對新等級層次系統(tǒng)的預測
　　4.1　等級層次生物系統(tǒng)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：宏觀的生物學
第2章　統(tǒng)合生物學的哲學原理
　引言：生態(tài)學理論和思維方式都需要范式和數理工具
　1　統(tǒng)合生物學的理論基礎
　　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，而結構之間要統(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)一般意義上的結構和過程
　　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——構件系統(tǒng)結構的特異性
　3　生物系統(tǒng)與非生物環(huán)境關系的基本范式
　　3.1　生態(tài)作用的模式
　　3.2　生態(tài)反作用
　　3.3　生態(tài)關系的時間尺度
　4　生物系統(tǒng)與生物環(huán)境關系的模式
　　4.1　等級包含關系
　　4.2　等級層次系統(tǒng)之間的時空并行關系
　　4.3　親緣關系
　　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——大自然不朽的靈魂
　5　生物系統(tǒng)對環(huán)境因子的響應、適應和耐受性
　　5.1　生物系統(tǒng)對于環(huán)境響應的模式
　　5.2　適應的類型和模式
　　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、自毀和利他
　　6.1　自服務
　　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)過程與經濟過程在兩個尺度上自相似
　10　類比，生物學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)等級層次結構帶來的方法論問題
第3章　跨層次完全系統(tǒng)的結構學
　引言：生物學中的結構主義——必須強調系統(tǒng)結構的重要性
　1　完全系統(tǒng)結構和外貌的粗粒化描述
　2　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
　　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)的結構骨架
　4　多細胞個體與生物大分子的基本結構——非球體的空間構筑形
　5　全球系統(tǒng)的基本結構
　6　生物結構的發(fā)育是一個自組織過程
　　6.1　生物結構與其他領域中的結構主義
　　6.2　生物結構的進化是一個自組織過程
　　6.3　完全系統(tǒng)——多細胞有機體結構發(fā)育的非線性模型
　　6.4　完全系統(tǒng)結構發(fā)育之間的自相似性
　　6.5　生物結構數理模型研究的重要性和理論意義
　7　生物結構遵從的力學和數學基礎
　8　誰創(chuàng)造著萬紫千紅的世界——結構和功能的遍歷
　9　單體生物及構件生物的生態(tài)學意義
　10　動物與植物都有骨骼——滿足空間構型的需要
　11　完全系統(tǒng)族的骨架
　12　糾正目前的以偏概全的“結構生物學”
　小結：對生物系統(tǒng)結構的描述需要新型的數理工具——超越物理學和化學
第4章　跨層次完全系統(tǒng)的生理學
　引言：研究系統(tǒng)過程的學科都是生理學
　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)結構的自我修復和再生
　6　自組織系統(tǒng)的自主性完結——自發(fā)死亡
　7　完全系統(tǒng)內的經濟過程
　8　系統(tǒng)狀態(tài)的自維持——系統(tǒng)穩(wěn)定性與內穩(wěn)態(tài)
　　8.1　系統(tǒng)結構的自維持——穩(wěn)定性
　　8.2　隨著等級層次上升而不斷強化的內穩(wěn)態(tài)
　9　將Gaia假說推進一步——全球系統(tǒng)的內穩(wěn)態(tài)調節(jié)
　　9.1　Gaia假說與全球系統(tǒng)內穩(wěn)態(tài)
　　9.2　全球系統(tǒng)能量的內穩(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因子產生的
　　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)和準完全系統(tǒng)中的生產過程-.
　12　完全系統(tǒng)和準完全系統(tǒng)中的分解過程
　13　完全系統(tǒng)和準完全系統(tǒng)中的交換過程
　14　完全系統(tǒng)和準完全系統(tǒng)中的流通過程
　15　完全系統(tǒng)和準完全系統(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
　　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　盡早建立完整準確意義的生物信息學十分必要
第5章　生態(tài)器、生態(tài)核和生態(tài)質
　引言：破缺系統(tǒng)的器官屬性
　1　服務系統(tǒng)的結構為執(zhí)行其功能而特化
　2　原核細胞結構形式及其與上一周期系統(tǒng)的對應——原生態(tài)系統(tǒng)之間的相似性
　3　服務系統(tǒng)效率的衡量
　4　服務系統(tǒng)的多樣性
　5　服務系統(tǒng)之間的分配和交換
　6　服務系統(tǒng)的單一功能性
　　6.1　初級生物生產生態(tài)器
　　6.2　能源和礦物生產生態(tài)器
　　6.3　高級生物生產生態(tài)器
　　6.4　高級工業(yè)生產生態(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
　　8.1　保護和改善生態(tài)器環(huán)境質量
　　8.2　維護生物多樣性
　　8.3　維持信息調控者的精神健康
　　8.4　生態(tài)效益的經濟評估
第6章　統(tǒng)合生物學中的問題、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？！
　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　復雜性不是多樣性的同義詞
　5　生物多樣性和復雜性的漲落與平衡
　　5.1　復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　生物多樣性和復雜性的增加機制是正負反饋的共同作用
　6　基于自組織理論的生物多樣性和復雜性的保護原理
　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)學的裂變與“宏觀生物學”學科群的產生
　10　全球系統(tǒng)研究的方法論思考
主要參考文獻