Rețele pe rețele: Fizica geobiologiei și geochimiei

Titlul original:

Networks on Networks: The Physics of Geobiology and Geochemistry

Conținutul cărții:

Ordinea din haos este în același timp o mantră a fizicii și o realitate în biologie. Fizicianul Norman Packard a sugerat că viața s-a dezvoltat și prosperă la marginea haosului.

Cu toate acestea, rămân întrebări cu privire la măsura în care cunoștințele practice din biologie pot fi atribuite principiilor fizice existente și la măsura în care fizica trebuie să se schimbe pentru a face față complexității biologiei. Phil Anderson, laureat al premiului Nobel pentru fizică, a contribuit la popularizarea unei noi noțiuni privind sfârșitul "reducționismului". Din acest punct de vedere, este necesar să se renunțe la căutarea reducerii comportamentelor complexe la rezultate fizice cunoscute și să se identifice comportamente și principii emergente.

În cartea de față, însă, am căutat reguli fizice care pot sta la baza comportamentului biotei, precum și a geochimiei dezvoltării solului. Am căutat principii fundamentale, cum ar fi dominanța căilor de curgere a apei cu cea mai mică rezistență cumulativă, care să își poată menține relevanța într-o gamă largă de scări spațiale și temporale, împreună cu descrierea adecvată a transportului de substanțe solubile asociate cu astfel de căi de curgere. Astfel, în cele din urmă, abordăm atât limitările transportului de nutrienți, cât și pe cele ale transportului de apă ale proceselor de la meteorizarea chimică la creșterea plantelor vasculare.

Principiile fizice care ghidează efortul nostru sunt stabilite în concepte și domenii de cercetare diferite, dar conexe, astfel încât, de fapt, cartea noastră aplică tehnici reducționiste ghidate prin analogie. Faptul că trăsăturile fundamentale se extind asupra proceselor biotice și abiotice, adică aceeași rată de curgere a fluidului este relevantă pentru ambele, dar că distincțiile în topologia căilor conectate conduc la diferențe dramatice în ratele de creștere, ajută la unirea studiului acestor discipline nominal diferite de geochimie și geobiologie în același cadru. Scopul nostru în scrierea acestei cărți a fost să împărtășim entuziasmul învățării, iar una dintre cele mai interesante părți pentru noi a fost capacitatea de a pune ordine în problema măsurii în care solurile pot facilita creșterea plantelor și ce limitări privind dimensiunile, metabolismul, prezența și corelațiile plantelor pot fi formulate astfel.

În timp ce punem ordine în constrângerile solului asupra creșterii, generăm, de asemenea, unele incertitudini în relațiile de scalare ale creșterii și metabolismului plantelor. Deși am făcut o primă încercare de a încorpora constrângerile edafice în scalarea alometrică, aceasta este doar o incursiune inițială în pădure.