В коллективной монографии рассматриваются термодинамические и кинетические подходы к различным проблемам биологии (экология и популяции, физиологические реакции организмов на внешние воздействия и адаптации, кинетика онтогенеза и др.). Термодинамическое рассмотрение этих явлений осложнено тем, что в настоящее время недостаточно хорошо развита теория нелинейных необратимых процессов. Поэтому в монографии много места уделено обсуждению современных проблем статистической и феноменологической термодинамики. Для этой цели к работе над монографией привлечены ведущие советские и зарубежные физики и математики. Можно поэтому сказать, что данная книга является одновременно и монографией по самым современным проблемам термодинамики неравновесных процессов.

Книга рассчитана на биофизиков, физиологов, биологов развития, а также на физиков и математиков, интересующихся проблемами современной термодинамики, термодинамики биологических процессов и математической биологии.

Табл. 6, ил. 80, список лит. 679 назв.

Настоящая монография является по существу вторым томом книги «Термодинамика биологических процессов», изданной в 1976 г. в издательстве «Наука» и в 1978 г. на английском языке в издательстве де Гройтер (Западный Берлин). Монография 1976 г. была посвящена в основном проблемам биологии развития. В данной монографии рассматривается кинетика биологических процессов, связанных с реакциями живых систем на внешние воздействия и адаптацией организмов к меняющимся условиям среды. Очевидна преемственность этих монографий, так как та и другая рассматривают жизненные процессы с термодинамической точки зрения, хотя и не во всех главах данной книги эта точка зрения проведена достаточно последовательно.

Термодинамическое рассмотрение биологических процессов осложнено тем, что в настоящее время недостаточно хорошо разработана термодинамическая теория нелинейных необратимых процессов. Поэтому в данной монографии основное внимание уделено обсуждению современных проблем статистической и феноменологической термодинамик неравновесных процессов, а проблемам собственно биологическим отведено более скромное место.

В работе над книгой приняли участие ведущие специалисты в области термодинамики необратимых процессов Советского Союза и других стран. Естественно поэтому, что в ней представлен широкий круг мнений и подходов в такой ещё не устоявшейся области знаний, как термодинамика нелинейных необратимых процессов. Можно надеяться, что это покажет широкому кругу биологов, насколько трудна проблема термодинамического описания биологических явлений, и предостережёт от слишком доверчивого отношения к различного рода термодинамическим теориям, часто активно пропагандируемых разными авторами (в том числе, конечно, и многими авторами данной монографии). Кроме того, сопоставление материалов первых глав книги, посвящённых термодинамическим и математическим проблемам, с главами, где в основном описываются биологические явления, ясно покажет читателям, что существует некоторый разрыв между биологией и термодинамикой: теоретический уровень исследований в области современной термодинамики выше, чем в биологии. Важно подчеркнуть этот разрыв в уровнях исследований, чтобы стало ясным, что современная термодинамика ушла далеко вперёд и нельзя строить термодинамику биологических процессов, опираясь на достижения прошлого века, что довольно часто наблюдается в биологических исследованиях.

Несколько слов об основной идее, которую, может быть, поддержат не все авторы книги, но на которой фактически строится изложение книги и которая является её стержневой нитью. Онзагер [Опза§ег, 1931] пришёл к мысли, что необратимые процессы, протекающие в термодинамических системах, можно сопоставлять с процессом рассасывания флуктуаций. Ещё более отчётливо эта идея пропагандируется в книге Гурова [1978], предложившего удачный термин «крупномасштабная флуктуация», которую автор сопоставляет с необратимыми процессами. Флуктуации обычно делят на спонтанные и наведённые, т. е. вызванные внешними силами. Очевидно, что когда сопоставляют флуктуацию и необратимый процесс, то речь идёт, как правило, о наведённых флуктуациях, которые после прекращения действия внешних сил дефлуктуируют, приближая систему к начальному равновесному или стационарному состоянию. Отсюда следует, что любой переходный процесс в термодинамической системе представляет собой или процесс возникновения флуктуации, или процесс рассасывания флуктуации. Вот почему в данной книге сначала подробно рассматриваются проблемы статистической термодинамики, в большой мере связанной с теорией флуктуаций, а затем уже проблемы феноменологической термодинамики, кинетики переходных процессов и биологических явлений.

Книга выходит в свет благодаря большой помощи и активной поддержке директора Института биологии развития им. Н. К. Кольцова члена-корр. АН СССР Т. М. Турпаева. При её подготовке к печати большое значение имела помощь, оказанная Г. В. Донцовой, Г. С. Лозовской и И. С. Никольской. Особенно большую работу проделал Е. В. Преснов, который не только участвовал в обсуждении плана и структуры книги, но и вместе с С. Н. Малыгиным перевёл на русский язык статьи иностранных авторов. Всем этим товарищам, как и всем авторам книги, я приношу благодарность за активное стремление к сотрудничеству в такой сложной области, как термодинамика биологических процессов.

ПРЕДИСЛОВИЕ
А. И. Зотин

Книги на ту же тему

1. Проблемы биологической физики, Блюменфельд Л. А., 1974
2. Математическая биофизика, Романовский Ю. М., Степанова Н. В., Чернавский Д. С., 1984
3. Явления переноса в живых системах: Биомедицинские аспекты переноса количества движения и массы, Лайтфут Э., 1977
4. Автоволновые процессы, Васильев В. А., Романовский Ю. М., Яхно В. Г., 1987
5. Молекулярная и клеточная биофизика, Франк Г. М., ред., 1977
6. Основы физики биосферы, Хильми Г. Ф., 1966
7. Математическое моделирование в биологии и химии. Новые подходы, 1992
8. Термодинамика и макрокинетика природных иерархических процессов, Гладышев Г. П., 1988
9. Возникновение биологической организации, Кастлер Г., 1967
10. Теория необратимых процессов, Честер Д., 1966
11. Биофизика: Учебник. — 3-е изд., испр. и доп.: В 2 т. (комплект из 2 книг), Рубин А. Б., 2004
12. Биофизика: Учебное пособие. — 3-е изд., стер., Волькенштейн М. В., 2008
13. Термодинамика необратимых процессов, 1962
14. Биотехнология: Кинетические основы микробиологических процессов: Учебное пособие для биологических и химических специальностей вузов, Варфоломеев С. Д., Калюжный С. В., 1990
15. Синергетика: Сборник статей, Рязанов А. И., Суханов А. Д., сост., 1984
16. Флуктуационная теория фазовых переходов, Паташинский А. З., Покровский В. Л., 1975
17. Динамика численности лесных насекомых-филлофагов: модели и прогнозы, Исаев А. С., Пальникова Е. Н., Суховольский В. Г., Тарасова О. В., 2015
18. Ресурсы энергии и времени у птиц в природе, Дольник В. Р., 1995
19. Модели в экологии, Смит Д. М., 1976
20. Теория регулирования и биологические системы, Гродинз Ф., 1966
21. Нелинейные волны, диссипативные структуры и катастрофы в экологии, Свирежев Ю. М., 1987
22. Жизнеспособность популяций: Природоохранные аспекты, Сулей М., ред, 1989
23. Популяционная динамика лесных насекомых, Исаев А. С., Хлебопрос Р. Г., Недорезов Л. В., Кондаков Ю. П., Киселев В. В., Суховольский В. Г., 2001
24. Популяционная биология и эволюция, Солбриг О., Солбриг Д., 1982
25. Неравновесные явления: Уравнение Больцмана, Ланфорд III О. Э., Гринберг У., Полевчак Я., Цвайфель П. Ф., Эрнст М. X., Черчиньяни К., Кэфлиш Р. Э., Шпон Г., 1986
26. Математические методы в кинетической теории газов, Черчиньяни К., 1973
27. Анализ математических моделей: системы законов сохранения, уравнения Больцмана и Смолуховского, Галкин В. А., 2009
28. Статистическая теория полиморфных превращений, Базаров И. П., Геворкян Э. В., Котенок В. В., 1978
29. От существующего к возникающему: Время и сложность в физических науках, Пригожин И., 1985
30. Термодинамика информационных процессов, Поплавский Р. П., 1981