统合生物学纲要

第1章　宏观的整合与统合——生物系统周期表
　引言：从元素周期表到生物系统周期表
　1　等级层次理论和生物系统谱
　　1.1　等级层次系统理论
　　1.2　生物系统谱中的难题
　　1.3　生命系统大统一的数理基础——等级层次自组织系统理论
　2　等级层次生命系统的螺旋上升——生物系统谱的二级结构
　　2.1　同族系统之间的共同性
　　2.2　同族系统之间的差异性
　　2.3　生物系统谱一级结构的意义
　3　对已有生物系统等级层次的重新认识——基于生物系统周期表
　　3.1　隐没的群落
　　3.2　“景观系统”不是一个等级层次，而是为研究方便临时划分的单位
　4　根据生物系统周期表对新等级层次系统的预测
　　4.1　等级层次生物系统晚近的自组织升级事件——人类的全球化与全球系统的形成
　　4.2　人的主导地位加强——城核系统凸显
　　4.3　“自然”生态系统的归属
　　4.4　城核系统形成的机制——聚集内生分化
　　4.5　更进一步的推演——不断增加环节的生物系统谱
　5　完整的生物系统周期表
　6　生命系统自组织升级过程
　7　生物系统周期表更进一步外推到非生物世界
　8　宇宙中惊人的同一性——生物系统周期表在研究方法论上的意义
　小结：宏观的生物学
第2章　统合生物学的哲学原理
　引言：生态学理论和思维方式都需要范式和数理工具
　1　统合生物学的理论基础
　　1.1　生物系统是自组织系统
　　1.2　自组织系统的功能可以整合，而结构之间要统合
　　1.3　临界问题
　　1.4　人类文因的发育成熟是生命进化史上的第三次飞跃
　2　生物系统的基本方面
　　2.1　各层次的完全系统都是个体——超有机体的争论可以终结了
　　2.2　哪些是生物系统的组分，哪些是生物系统的环境？
　　2.3　生物系统一般意义上的结构和过程
　　2.4　我们常说的生物系统功能往往是生物系统的过程
　　2.5　小尺度系统的边界未必比大尺度系统更清晰
　　2.6　一个完全系统只有发育而没有进化，同形系统才有进化
　　2.7　超个体、亚个体与亚种群——构件系统结构的特异性
　3　生物系统与非生物环境关系的基本范式
　　3.1　生态作用的模式
　　3.2　生态反作用
　　3.3　生态关系的时间尺度
　4　生物系统与生物环境关系的模式
　　4.1　等级包含关系
　　4.2　等级层次系统之间的时空并行关系
　　4.3　亲缘关系
　　4.4　同类完全系统间竞争的通用模式
　　4.5　亚完全系统之间的竞争方式
　　4.6　备份——完全系统的保险
　　4.7　增殖——完全系统占有资源的手段
　　4.8　重复——大自然不朽的灵魂
　5　生物系统对环境因子的响应、适应和耐受性
　　5.1　生物系统对于环境响应的模式
　　5.2　适应的类型和模式
　　5.3　生物系统对环境的耐受性
　6　生物系统对环境的利用和改造——自服务、自毁和利他
　　6.1　自服务
　　6.2　自毁和利他
　　6.3　人类的自毁与克服
　7　生命世界中普遍存在的s形曲线
　8　生态过程与进化过程在两个尺度上自相似
　9　生态过程与经济过程在两个尺度上自相似
　10　类比，生物学研究中随处可用的利器
　11　交替，跨越组织层次看自组织与他组织
　12　生物系统等级层次结构带来的方法论问题
第3章　跨层次完全系统的结构学
　引言：生物学中的结构主义——必须强调系统结构的重要性
　1　完全系统结构和外貌的粗粒化描述
　2　城核系统与真核细胞的相似性
　3　城核系统假说
　　3.1　生态核
　　3.2　生态器
　　3.3　城核系统中的“酶”——生物种群
　　3.4　生态质
　　3.5　文因——城核系统中的模板信息
　　3.6　传因——城核系统中的调控信息
　　3.7　自组织系统升级与信息的传递速度和效率
　　3.8　城核系统的结构骨架
　4　多细胞个体与生物大分子的基本结构——非球体的空间构筑形
　5　全球系统的基本结构
　6　生物结构的发育是一个自组织过程
　　6.1　生物结构与其他领域中的结构主义
　　6.2　生物结构的进化是一个自组织过程
　　6.3　完全系统——多细胞有机体结构发育的非线性模型
　　6.4　完全系统结构发育之间的自相似性
　　6.5　生物结构数理模型研究的重要性和理论意义
　7　生物结构遵从的力学和数学基础
　8　谁创造着万紫千红的世界——结构和功能的遍历
　9　单体生物及构件生物的生态学意义
　10　动物与植物都有骨骼——满足空间构型的需要
　11　完全系统族的骨架
　12　纠正目前的以偏概全的“结构生物学”
　小结：对生物系统结构的描述需要新型的数理工具——超越物理学和化学
第4章　跨层次完全系统的生理学
　引言：研究系统过程的学科都是生理学
　1　完全系统的生长
　2　完全系统的发育
　3　完全系统的代谢——输入、内循环、存留和输出
　4　系统安全的自维持——各层次生物系统共有的防御与免疫
　5　生物系统结构的自我修复和再生
　6　自组织系统的自主性完结——自发死亡
　7　完全系统内的经济过程
　8　系统状态的自维持——系统稳定性与内稳态
　　8.1　系统结构的自维持——稳定性
　　8.2　随着等级层次上升而不断强化的内稳态
　9　将Gaia假说推进一步——全球系统的内稳态调节
　　9.1　Gaia假说与全球系统内稳态
　　9.2　全球系统能量的内稳态
　10　城核系统和全球系统中人的地位与作用
　　10.1　本次全球巨大变化是以人为主导因子产生的
　　10.2　人类对全球系统的不利影响
　　10.3　人类对全球系统的有利影响
　　10.4　全球偶合过程中的忧患意识
　　10.5　人类在全球系统自组织过程中的作用
　　10.6　人类调控全球系统稳定可持续发展的可能性
　11　完全系统和准完全系统中的生产过程-.
　12　完全系统和准完全系统中的分解过程
　13　完全系统和准完全系统中的交换过程
　14　完全系统和准完全系统中的流通过程
　15　完全系统和准完全系统中的分配过程
　16　完全系统中的消费过程
　17　纯消费者？生态系统中的动物不是不劳而获的角色
　18　全球系统才有真正意义的生物地球化学循环..
　19　全球尺度的能量流动不能等同于生态系统中的能量流动
　20　完整意义上的生物信息学
　　20.1　多细胞个体层次的信息流
　　20.2　原生态系统中的信息流
　　20.3　城核系统和全球系统中的信息流
　　20.4　尽早建立完整准确意义的生物信息学十分必要
第5章　生态器、生态核和生态质
　引言：破缺系统的器官属性
　1　服务系统的结构为执行其功能而特化
　2　原核细胞结构形式及其与上一周期系统的对应——原生态系统之间的相似性
　3　服务系统效率的衡量
　4　服务系统的多样性
　5　服务系统之间的分配和交换
　6　服务系统的单一功能性
　　6.1　初级生物生产生态器
　　6.2　能源和矿物生产生态器
　　6.3　高级生物生产生态器
　　6.4　高级工业生产生态器
　　6.5　生物分解生态器
　　6.6　工业分解生态器
　　6.7　调控者生态器
　　6.8　城核系统中各种生态器的偶合
　7　生态核——信息处理、管理、交换中心
　8　生态质
　　8.1　保护和改善生态器环境质量
　　8.2　维护生物多样性
　　8.3　维持信息调控者的精神健康
　　8.4　生态效益的经济评估
第6章　统合生物学中的问题、佯谬和假说
　1　自然选择是进化的动力？选择压越强进化越快——热带雨林中生物多样性？！
　2　遗传多样性有意义，而生态系统中的物种多样性没有意义？！
　3　生物多样性概念辨析
　4　复杂性不是多样性的同义词
　5　生物多样性和复杂性的涨落与平衡
　　5.1　复杂性的增加和减少是自组织系统固有的特征
　　5.2　多样性和复杂性起源于自组织系统的分岔
　　5.3　实际生物多样性由环境决定
　　5.4　生物多样性和复杂性的增加机制是正负反馈的共同作用
　6　基于自组织理论的生物多样性和复杂性的保护原理
　7　将Gaia假说推进一步——全球系统的自我调节
　8　全球系统的“细胞分裂”与未来的类地生命系统群
　9　生态学的裂变与“宏观生物学”学科群的产生
　10　全球系统研究的方法论思考
主要参考文献