三、生物过程

　　生物过程从根本上说，可归结为物质流与能量流通过生物体并与其互相作用的过程。一旦确定了生物系统的等级或层次，即

　　可对生物过程的数量表达作出比较精确的描述。图10－6即为生物过程的一般表达。

　　在现阶段，大多数生物过程的公式，的确还都属于经验性的，它们或者基于统计分析和实验资料，或者基于简单的化学反应动力学的原理。由于近年来对于生物系统的研究更加流行和更为广泛，因此用这些作为揭示生物过程的本质，也就越来越受到重视了。但是读者应当注意，任何模型，无论它建造得多么精巧，如何复杂，无一例外都是对于真实自然界的极大简化或抽象。

　　目前，对简单的生物过程，如酶的反应、细胞的分化，光能吸收等，已可进行较好的模拟。但是更为复杂的生物过程，如生物型适应性、物种迁移、种群消长规律等，还仅仅处于一般的统计模式之中，对于它们的数学表达形式，还只是限于对化学的或物理的过程等简单反应推广上。图10—7表示了生物过程中所遵循的一般原则。

　　图10—7中，A表示生物过程速率与pH值之间的关系；B表示生物过程速率与温度之间的关系；C表示生物过程速率与基质浓度之间的关系，其最大速率受活性酶的库量所制约，Km为半饱和常数；D表示产物形成与时间的关系，其中数码0代表一种简单反应；数码1代表有抑制剂存在；数码2代表有促进剂存在。

　　生态系统中所谓的简单过程，可以被叙述为一个状态变量随等简单反应的推广上。图10-7表示了生物过程中所遵循的一般原则。时间的变化，或随空间的变化，或随其他状态的变化。在这样的过程中，它严格地遵循质能守恒定律的原理。其中最为方便的途径，是叙述过程随时间和空间的变化，这可通过偏微分方程的应用，或通过简单的差分方程的应用说明之：

　　或者标为：

　　最为常见的是，一个独立的简单过程常常被描述为一个零级过程，即过程的速率独立于反应物的库量：

　　以偏微分形式表示为：

　　但是，又有许多生物过程的速率，并不独立于而是比例于反应物的库量，它们被称为一级过程，表示为：

　　其偏微分方程的形式为

　　当提及生物过程时，有必要联系到生物系统的竞争。这种竞争是因为生物群体与其环境之间经常很难达到平衡状态而引起的。甚至对于远离文明干扰的处女地，在短期的天气周期与长期的气候趋势中，均有各自相关联的时间常数。进一步来说，自然灾害如森林火灾、洪水泛滥等，均可产生不可逆转的效应。再加上人类活动的干预，包括空气、水和土壤的污染等在内，必然使生物过程中的竞争行为表现得十分剧烈。
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