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恒化器的空间选择机制

已有 1633 次阅读 2021-4-17 16:05 |系统分类:科研笔记

1 恒化器的[[空间选择机制]]

    1. 生物与非生物的本质区别是什么?

    2. 化学反应器与生物反应器的本质区别是什么?

    3. 恒化器与完全混合反应器的本质区别是什么?

    • 恒化器是生态学、微生物学、环境工程、发酵工程等领域的一项基本工具。传统理论认为恒化器本质上就是完全混合反应器,是具有进水口、出水口及带有搅拌的容器。通常假定恒化器内所有物质均匀分布,物质浓度处处相等。传统理论又把它视为同质环境空间,几何性质各向同性。然而,生物个体本质上与普通的物质颗粒不同,它具有生物适应性并服从达尔文机制。前述均匀分布的假定实际隐含了另一种假定:环境中不存在空间选择机制即生物的空间分布形态不会影响到生物的生长繁殖;或者说存在空间选择机制但均匀分布是最适合的空间分布形态。

    • 空间选择机制是指环境空间中局部空间点具有特殊的性质与存在的偏好,导致生活在其中的生物改变其空间分布形态与之相适应。特殊的性质是指有利或有害。恒化器的出水口就是具有这种特殊性质的局部空间点。只有出现在出水口附近的生物个体,才有可能被水流带出反应器,俗称洗出。若某一生物个体具有某种特性,可以减少其出现在出水口附近概率。它就获得了某种程度的竞争优势。依据达尔文定律,这种生物特性就会得到某种程度的强化,直至受到另外的因素限制为止,俗称均衡。换句话说,某种特定的空间分布形态才是最适宜的空间分布形态。

    • 重力场悬浮颗粒的分布实际上是服从麦斯韦尔-波尔茨曼分布:即沿重力方向物质浓度呈指数式衰减,上稀下浓。衰减速率与颗粒的重量有关,轻的颗粒更容易出现在上方,而重的颗粒更容易出现在底部。以出水口在上端为例,相较于重的颗粒,轻的颗粒更容易被水流带出恒化器。“去轻留重”偏好的选择环境使得个体较重的生物获得了某种程度竞争的优势。生物就会向个体重和大的方向发展。个体越重,生物浓度沿重力方向衰减的速率就越快,其空间分布也就越不均匀。与之相反,若出水口在下端。“去重留轻”偏好的选择环境使得个体较轻的生物获得了某种程度竞争的优势。生物就会向个体轻和小的方向发展。个体越轻,生物浓度沿重力方向衰减的速率就越慢,其空间分布也就越均匀。也就是说在同一种环境下,由于出水口的位置不同,生物的空间分布形态也各异。生物的空间分布形态,实际上是对空间选择机制的一种适应。

    • 上述分析表明,出水或出水方式会通过达尔文机制影响到恒化器内部的生物空间分布形态与生化过程。而出水或出水方式显然是不会影响化学反应器内部的化学反应过程。因此,恒化器不是完全混合反应器,生物反应器与化学反应器是有本质上的区别。传统的化学反应器理论并不适合描述生物反应器。从实践的角度看,可以通过观察达尔文机制是否起作用来区分生物反应器与化学反应器

    • 空间选择机制本质上是底层的达尔文机制

    • 如果把地球看成是一个巨型的反应器,那么它是如何从一个化学反应器进化到生物反应器的?生命是如何诞生的?[[空间选择机制]]是怎么产生的?[[达尔文机制]]是如何诞生的?它是伴随着生命的诞生而诞生的吗?或者说,[[空间选择机制]]和[[达尔文机制]]只是[[引力空间]]的产物,自始自终存在,但是随着生命的诞生而发生性质改变?




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