Hálózatok a hálózatokon: A geobiológia és a geokémia fizikája

Eredeti címe:

Networks on Networks: The Physics of Geobiology and Geochemistry

Könyv tartalma:

A káoszból rendet teremteni egyszerre a fizika mantrája és a biológia valósága. Norman Packard fizikus szerint az élet a káosz peremén alakult ki és virágzik.

Továbbra is kérdéses azonban, hogy a biológia gyakorlati tudása mennyiben vezethető vissza a meglévő fizikai alapelvekre, és mennyire kell a fizikának megváltoznia ahhoz, hogy a biológia komplexitását kezelni tudja. Phil Anderson, a fizika Nobel-díjasa hozzájárult a "redukcionizmus" végének új fogalmának népszerűsítéséhez. E nézet szerint fel kell hagyni azzal a törekvéssel, hogy az összetett viselkedést ismert fizikai eredményekre redukáljuk, és emergens viselkedéseket és elveket kell azonosítani.

Jelen könyvben azonban olyan fizikai szabályokat kerestünk, amelyek a biota viselkedésének, valamint a talajfejlődés geokémiájának alapjául szolgálhatnak. Olyan alapelveket kerestünk, mint például a legkisebb halmozott ellenállással rendelkező vízáramlási útvonalak dominanciája, amelyek a térbeli és időbeli skálák széles skáláján keresztül megőrizhetik relevanciájukat, az ilyen áramlási útvonalakhoz kapcsolódó oldott anyagszállítás megfelelő leírásával együtt. Így végső soron mind a tápanyag-, mind a vízszállítás korlátaival foglalkozunk a kémiai időjárástól az érrendszeri növények növekedéséig terjedő folyamatokban.

A törekvéseinket vezérlő fizikai alapelvek különböző, de rokon fogalmakban és kutatási területeken jöttek létre, így könyvünk tulajdonképpen analógiák által vezérelt redukcionista technikákat alkalmaz. Az a tény, hogy az alapvető tulajdonságok kiterjednek a biotikus és az abiotikus folyamatokra, azaz ugyanaz a folyadékáramlási sebesség mindkettőre vonatkozik, de az összekapcsolt útvonalak topológiájának különbségei drámai különbségeket eredményeznek a növekedési sebességekben, segít egyesíteni a geokémia és a geobiológia e névlegesen különböző tudományágainak vizsgálatát ugyanazon keretek között. E könyv megírásakor az volt a célunk, hogy megosszuk a tanulás izgalmát, és számunkra az egyik legizgalmasabb rész az volt, hogy rendet tudtunk tenni abban a kérdésben, hogy a talajok milyen mértékben segíthetik elő a növények növekedését, és hogy ezáltal milyen korlátok fogalmazhatók meg a növények méretére, anyagcseréjére, előfordulására és összefüggéseire vonatkozóan.

Miközben rendet teszünk a növekedésre vonatkozó talajbeli korlátozásokban, bizonytalanságokat is generálunk a növényi növekedés és anyagcsere skálázási összefüggéseiben. Bár tettünk egy első kísérletet arra, hogy az edafikus korlátokat beépítsük az allometrikus skálázásba, ez csak egy kezdeti kitérő az erdőben.