生态学中的谱分析

生态学家和其他生物学家一样，参与生物系统的研究，同样，他们也受限于必须与其定量结果相关联的概念框架的不足，在这个框架内，他们必须生成新的可检验假设。这种结构弱点的表现之一是在理论方法缺乏的一致性，适用于各种生物系统，并能导致具有高度普遍性的强预测能力。各种此类方法已被尝试，结果都不尽如人意；例如，最近的候选者——系统分析方法，需要巨大的劳动力和费用，以对特定数据集产生一个自洽的解决方案，但保证不了原始数据集的唯一性，也无法保证从同一系统集合中得出的其他数据集的自洽性，无论边界条件如何。换句话说，这种不优雅的方法的预测能力和普遍性都非常低。基于非线性统计力学，提出了用于理论生物学的新基础。这种方法既不是严格的整体论，也不是完全的还原论，正从寻找一种通用数学方法的尝试中产生，以解释生物现象以及非生物现象。它将复杂系统最重要的特征界定为：描述系统组件之间功能关系的微分方程为非线性类型。非线性系统的一个关键特征是，它们有倾向于周期性行为，即使在非周期性边界条件下。因此，它们倾向于在时间、空间或两者中呈现周期性（循环）组织。根据这种看法，生物系统被视为非线性振荡器的集合，在每个系统描述的层次级中以各种功能配置相互耦合。