理论教育 生物数学的诞生及其对生物科学的影响

生物数学的诞生及其对生物科学的影响

时间:2023-07-04 理论教育 版权反馈
【摘要】:休渔期的提出,是近现代科学研究的一项成果。20世纪初,意大利生物学家达柯纳对第一次世界大战期间亚得里亚海湾的渔业生产作了研究。达柯纳将这个生物学领域的迷惑不解的问题向他的同胞、数学家伏尔泰拉请教。1931年,伏尔泰拉总结了他的研究成果,写成生存竞争中的数学原理一书,这是一部系统记述数学向生物学渗透成果的著作,它的问世,促进了数学向生物科学的渗透,成为现在的生物数学的一个重要研究侧面。

生物数学的诞生及其对生物科学的影响

从2002年起,我国规定每年的4月份开始,珠江、长江、南海、东海、黄海、渤海以及鄱阳湖等江河湖海都要陆续进入3~5个月的休渔期。为什么要休渔?

大鱼吃小鱼,食鱼动物吃大鱼,人吃食鱼动物和鱼,这里存在一个鱼群间的食物链问题,由此提出,人类应当主动调节捕捞量,以便控制各类鱼的增长速度,达到有足够的鱼源源不断地供人类食用的目的。为此,世界上有些国家采取了休渔的措施。我国的主要江河和南海、东海、黄海、渤海等渔场也根据不同时间规定了休渔期。休渔期的提出,是近现代科学研究的一项成果。

一百多年前,曾被人们认为数学在其中的应用等于零的生物学,也让数学闯了进来。

20世纪初,意大利生物学家达柯纳对第一次世界大战期间亚得里亚海湾的渔业生产作了研究。他发现,在战争年代,鲨鱼等大鱼的捕量占总量的百分比急剧增加,而战后又趋于正常。战时,渔业萧条,捕量减少,鲨鱼及其他凶猛大鱼固然有更多的小鱼可食。然而,小鱼也应增加,为什么小鱼所占捕量的百分比会下降呢?

达柯纳将这个生物学领域的迷惑不解的问题向他的同胞、数学家伏尔泰拉请教。伏尔泰拉是意大利第一流学者,曾在泛函分析的抽象理论方面作过突出贡献。伏尔泰拉接受这一课题后,前往那不勒斯海军检查站作实地考察,对这种极其复杂的生物学现象作了分析,略去一些次要因素,建立数学模型,引出微分方程式,通过解微分方程,得到大体与实际相符合的结论,由此发现鱼群的繁殖具有周期性,提出人类应主动调整捕鱼期,控制各类鱼相生相克后的增殖速度,达到有足够的食用鱼源源不断供应市场的目的。“休渔期”由此而来。(www.daowen.com)

以后的实践表明,这一原理也适用于生态平衡、环境保护、人口控制、疾病防治等。后来,人们称它为“伏尔泰拉原理”。1931年,伏尔泰拉总结了他的研究成果,写成«生存竞争中的数学原理»一书,这是一部系统记述数学向生物学渗透成果的著作,它的问世,促进了数学向生物科学的渗透,成为现在的生物数学的一个重要研究侧面。20世纪50年代,“伏尔泰拉原理”用于渔业生产的实例被编入美国出版的«微分方程及其应用»教科书,供大学作为探讨微分方程定量研究动物种群间生克关系的范例。

这种不同学科领域间的相互渗透,取它们各自之长,常会大大促进各学科的发展。

时代在前进,科学在发展,如同以往力学和天文学曾一度是带头学科那样,生物学已日益显示出将成为一门带头学科的趋势,是当代自然科学酝酿新的突破中一个极为活跃的领域。

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