生物数学（第2卷·第3版） [Mathematical Biology] pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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[美] 莫里（Murray J.D.） 著

图书标签:

• 数学建模
• 生物数学
• 微分方程
• 动力系统
• 生物统计
• 数学生物学
• 生物力学
• 生态数学
• 流行病学
• 计算生物学

出版社： 世界图书出版公司

ISBN：9787510052750

版次：3

商品编码：11183576

包装：平装

外文名称：Mathematical Biology

开本：24开

出版时间：2013-01-01

用纸：胶版纸

页数：811

正文语种：英文

内容简介

　　《生物数学（第2卷·第3版）》近代生物数学方面的名著。第三版，在原来版本的基础上做了全面修订。近年来这个科目的茁壮成长和新知识点的不断涌现，新的版本将原来的一卷集分成上下两卷，扩大了知识容量，第二卷绝大多数是新增知识点。书中对生物学中的反应扩散方程和形态发生学的数学理论及最新研究成果作了全面介绍，是学习与研究生物数学的一部不可多得的参考书。

内页插图

目录

CONTENTS,VOLUME Ⅱ
Preface to the Third Edition
Preface to the First Edition

1.Multi-Species Waves and Practical Applications
1.1 Intuitive Expectations
1.2 Waves of Pursuit and Evasion in Predator-Prey Systems
1.3 Competition Model for the Spatial Spread of the Grey Squirrel in Britain
1.4 Spread of Genetically Engineered Organisms
1.5 Travelling Fronts in the Belousov-Zhabotinskii Reaction
1.6 Waves in Excitable Media
1.7 Travelling Wave Trains in Reaction Diffusion Systems with Oscillatory Kinetics
1.8 Spiral Waves
1.9 Spiral Wave Solutions of Reaction Diffusion Systems
Exercises

2.Spatial Pattern Formation with Reaction Diffusion Systems
2.1 Role of Pattern in Biology
2.2 Reaction Diffusion （Taring） Mechanisms
2.3 General Conditions for Diffusion-Driven Instability: Linear Stability Analysis and Evolution of Spatial Pattern
2.4 Detailed Analysis of Pattern Initiation in a Reaction Diffusion Mechanism
2.5 Dispersion Relation luring Space,Scale and Geometry Effects in Pattern Formation Models
2.6 Mode Selection and the Dispersion Relation
2.7 Pattern Generation with Single-Species Models: Spatial Heterogeneity with the Spruce Budworm Model
2.8 Spatial Patterns in Scalar Population Interaction Diffusion
Equations with Convection: Ecological Control Strategies
2.9 Nonexistence of Spatial Patterns in Reaction Diffusion Systems: General and Particular Results
Exercises

3.Animal Coat Patterns and Other Practical Applications of Reaction Diffusion Mechanisms
3.1 Mammalian Coat Patterns——How the Leopard Got Its Spots
3.2 Teratologies: Examples of Animal Coat Pattern Abnormalities
3.3 A Pattern Formation Mechanism for Butterfly Wing Patterns
3.4 Modelling Hair Patterns in a Whorl in Acetabularia

4.Pattern Formation on Growing Domains: Alligators and Snakes
4.1 Stripe Pattern Formation in the Alligator: Experiments
4.2 Modelling Concepts: Determining the Time of Stripe Formation
4.3 Stripes and Shadow Stripes on the Alligator
4.4 Spatial Patterning of Teeth Primordia in the Alligator: Background and Relevance
4.5 Biology of Tooth Initiation
4.6 Modelling Tooth Primordium Initiation: Background
4.7 Model Mechanism for Alligator Teeth Patterning
4.8 Results and Comparison with Experimental Data
4.9 Prediction Experiments
4.10 Concluding Remarks on Alligator Tooth Spatial Patterning
4.11 Pigmentation Pattern Formation on Snakes
4.12 Cell-Chemotaxis Model Mechanism
4.13 Simple and Complex Snake Pattern Elements
4.14 Propagating Pattern Generation with the Cell-Chemotaxis System

5.Bacterial Patterns and Chemotaxis
5.1 Background and Experimental Results
5.2 Model Mechanism for E coil in the Semi-Solid Experiments
5.3 Liquid Phase Model: Intuitive Analysis of Pattern Formation
5.4 Interpretation of the Analytical Results and Numerical Solutions
5.5 Semi-Solid Phase Model Mechanism for S typhimurium
5.6 Linear Analysis of the Basic Semi-Solid Model
5.7 Brief Outline and Results of the Nonlinear Analysis
5.8 Simulation Results,Parameter Spaces and Basic Patterns
5.9 Numerical Results with Initial Conditions from the~Experiments
5.10 Swarm Ring Patterns with the Semi-Solid Phase Model Mechanism
5.11 Branching Patterns in Bacillus subtilis

6.Mechanical Theory for Generating Pattern and Form in Development
6.1 Introduction,Motivation and Background Biology
6.2 Mechanical Model for Mesenchymal Morphogenesis
6.3 Linear Analysis,Dispersion Relation and Pattern Formation Potential
6.4 Simple Mechanical Models Which Generate Spatial Patterns with Complex Dispersion Relations
6.5 Periodic Patterns of Feather Germs
6.6 Cartilage Condensations in Limb Morphogenesis and Morphogenetic Rules
6.7 Embryonic Fingerprint Formation
6.8 Mechanochemical Model for the Epidermis
6.9 Formation of Microvilli
6.10 Complex Pattern Formation and Tissue Interaction Models
Exercises

7.Evolution,Morphogenetic Laws,Developmental Constraints and Teratologies
8.A Mechanical Theory of Vascular Network Formation
9.Epidermal Wound Healing
10.Dermal Wound Healing
11.Growth and Control of Brain Tumours
12.Neural Models of Pattern Formation
13.Geographic Spread and Control of Epidemics
14.Wolf Territoriality,Wolf-Deer Interaction and Survival
Appendix
A General Results for the Laplacian Operator in Bounded Domains
Bibliography
Index

前言/序言

生物数学（第2卷·第3版）[Mathematical Biology] 内容简介 《生物数学（第2卷·第3版）》是一部深入探讨利用数学工具和理论解决复杂生物学问题的权威著作。本书聚焦于现代生物学领域中新兴且关键的数学建模方法，旨在为读者提供一个全面、严谨且富有洞察力的知识框架。本卷作为该系列的重要组成部分，尤其侧重于将抽象的数学概念与具体的生物学现象紧密结合，涵盖了从细胞动力学到种群生态学，再到分子水平相互作用等多个尺度和层面。 本书的结构经过精心设计，力求在广度和深度上达到平衡。它不仅回顾了生物数学领域中一些经典模型的理论基础，更重要的是，它着重介绍了近年来在计算生物学和系统生物学中取得的突破性进展及其背后的数学原理。 第一部分：动力系统与细胞生物学 本部分深入剖析了利用常微分方程（ODE）和偏微分方程（PDE）描述生物系统动态行为的方法。重点关注细胞周期调控、信号转导网络以及基因调控回路的建模。 在细胞周期调控方面，本书详细阐述了如何构建非线性动力系统来捕捉细胞从一个阶段过渡到下一个阶段的复杂机制。这包括对关键周期蛋白（如细胞周期蛋白和CDK）相互作用的数学描述，以及如何通过相平面分析和分岔理论来理解细胞命运的决定和异常细胞（如癌细胞）增殖模式的产生。我们探讨了诸如B型分岔和Hopf分岔在解释细胞周期振荡和开关行为中的作用。 信号转导方面，本书引入了随机过程和化学反应网络理论。生物系统中，分子数量有限导致固有的随机性，尤其在低拷贝数情况下。我们详细讲解了Gillespie算法及其在模拟复杂信号通路（如MAPK通路）中的应用，并对比了确定性ODE模型与随机模型在预测系统行为上的差异和互补性。 第二部分：空间结构与形态发生 本卷的第二部分将焦点转向生物系统中的空间组织和模式形成问题。这部分的核心工具是偏微分方程，特别是反应-扩散方程。 形态发生（Morphogenesis）是生物学中的一个核心难题。本书系统地介绍了Alan Turing所开创的反应-扩散模型，解释了皮肤斑点、毛发生长和肢体发育等现象背后的数学机制。我们详细分析了通过限制性条件和初始条件的设定，如何从均匀状态中自发地产生周期性或非周期性的空间结构。 此外，本部分还扩展到更复杂的空间模型，如涉及到细胞迁移和细胞间粘附的场方程。通过对生物力学和生物物理学的交叉研究，本书展示了如何将弹性理论和流体力学原理融入到细胞群体的行为描述中，以解释组织重塑和伤口愈合过程。对膜的曲率、细胞骨架的动力学以及跨膜张力的数学描述占据了重要篇幅。 第三部分：种群生态学与宏观动力学 本书的第三部分将分析尺度提升到物种和生态系统的层面，着重于种群动态、生物入侵和疾病传播的数学刻画。 经典的Lotka-Volterra模型及其变体被用作理解物种间竞争、捕食关系和寄生现象的基础。本书不仅对这些模型进行了详尽的数学分析（如稳定性分析、极限环的发现），还引入了更具现实意义的结构化种群模型，例如基于年龄或阶段划分的模型。 在空间生态学方面，我们探讨了扩散对物种分布和生态系统边界的影响。基于反应-扩散方程的种群模型被用于预测物种入侵的速度和成功率，以及理解气候变化背景下物种地理分布的转变。 传染病模型的构建是本部分的一大亮点。从基础的SIR模型出发，本书逐步引入了更复杂的网络结构、空间异质性和潜伏期等因素，构建了SEIR、SIRS以及基于网络的流行病学模型。对基本再生数（R0）的严格数学定义和敏感性分析，是理解和控制疾病传播的关键。 第四部分：计算方法与大数据分析 随着实验生物学产生了海量的复杂数据，生物数学对计算工具的需求也日益迫切。本部分聚焦于解析和数值方法在处理生物学数据中的应用。 基因组学和蛋白质组学数据的分析是重点之一。本书介绍了矩阵分解技术（如主成分分析PCA和奇异值分解SVD）在降维和识别生物学模式中的应用。在网络生物学方面，图论和网络科学被用于分析蛋白质-蛋白质相互作用网络（PPI）和代谢网络，探讨网络的鲁棒性、中心性指标及其与生物功能的关系。 此外，本书对贝叶斯推断和马尔可夫链蒙特卡洛（MCMC）方法在参数估计和模型选择中的应用进行了深入阐述。这些工具对于处理具有高度不确定性的生物学实验数据至关重要，能够提供可靠的概率分布估计，而非仅仅是点估计。 总结与展望 《生物数学（第2卷·第3版）》的最终目标是培养读者将复杂的生物学问题抽象为可解的数学模型，并能批判性地评估模型预测的能力。本书的深度和广度使其成为高年级本科生、研究生以及生命科学、物理学、工程学交叉领域研究人员的必备参考书。它不仅是关于“如何做”生物数学的指南，更是关于“为什么”这些数学工具如此强大的哲学性探讨。书中包含大量精心挑选的习题，旨在巩固读者的理论理解和计算技能。

评分☆☆☆☆☆

作为一名对计算生物学领域充满好奇的跨学科学习者，我被《生物数学（第2卷·第3版）》中展现出的数学在生命科学中的广泛应用深深打动。这本书仿佛一座桥梁，将看似遥远的数学世界与鲜活的生物现象巧妙地连接起来。我特别赞赏作者在阐释复杂的生物过程时，能够精准地提炼出其核心的数学结构，并用清晰的数学语言加以描述。举例来说，在介绍一些关于细胞信号转导或基因调控网络的模型时，书中不仅仅是罗列方程，更重要的是解读了这些方程在描述生物功能方面的深层含义。作者似乎有着一种独特的魔力，能够将抽象的数学概念转化为易于理解的生物学机制，让读者在不知不觉中掌握复杂的研究方法。阅读此书的过程，就像是在进行一场精彩的智力探险，每解决一个数学问题，就仿佛揭开了一层生物学的奥秘。

评分☆☆☆☆☆

这本《生物数学（第2卷·第3版）》着实是一本让人眼前一亮的学术专著。翻开它的第一页，我就被作者严谨而又富有逻辑性的叙述风格深深吸引。书中的概念引入循序渐进，从最基础的数学原理出发，逐步过渡到生物学中的复杂模型，使得即使是对生物数学领域不太熟悉的读者，也能比较轻松地跟上思路。尤其让我印象深刻的是，作者在解释一些抽象的数学概念时，并没有仅仅停留在公式的推导上，而是结合了大量的生物学实例，将数学语言转化为生动的生物学图景。例如，在讨论种群动态模型时，书中不仅给出了Lotka-Volterra方程的详细推导，还分析了不同参数组合下所代表的生态学意义，比如捕食者与猎物的此消彼长，以及一些微妙的平衡点状态。这种“数学+生物”的融合，让我看到了数学在理解和预测生命现象方面的强大力量，也激发了我进一步探索的兴趣。总而言之，这是一本具有高度学术价值和启发性的著作，对于希望深入了解生物数学的研究者和学生来说，绝对是不可多得的参考书。

评分☆☆☆☆☆

对于希望在生物学研究中引入定量分析方法的学者而言，《生物数学（第2卷·第3版）》无疑是一本极具参考价值的工具书。我惊喜地发现，本书在数学方法的选择上，兼顾了经典与前沿，既有稳固的理论基础，又不乏对新兴数学工具在生物学应用的可能性探索。作者在处理复杂的生物学系统时，展现出了一种“化繁为简”的能力，能够精准地捕捉问题的关键，并将其转化为数学语言。我个人非常喜欢书中对模型验证和参数估计部分的讨论，这部分内容对于确保模型的可靠性和解释力至关重要。此外，书中还包含了一些关于数据分析和可视化方法的介绍，这对于实际的研究工作来说，提供了宝贵的指导。总的来说，这本书不仅能够帮助读者掌握生物数学的理论知识，更能培养其将数学思想应用于实际生物学研究的能力，是一本不可多得的“实战宝典”。

评分☆☆☆☆☆

《生物数学（第2卷·第3版）》给我的整体感觉是一种“厚重”和“系统”。这本书并非浅尝辄止的科普读物，而是致力于构建一个完整、严谨的生物数学知识体系。我尤其欣赏作者在构建这个体系时所展现出的宏观视野和微观细节的兼顾。它不像一些书籍那样专注于某个单一的模型或方法，而是从更广泛的视角出发，将生物数学的各个分支有机地联系起来。我注意到书中对一些经典模型的演进过程进行了深入的梳理，从最初的简单假设到后来不断完善的复杂模型，这让我能够更清晰地理解这些模型背后的科学发展脉络。另外，书中对数学工具的选择和应用也有独到的见解，很多时候，作者会解释为什么在这种生物学问题中，选择某种数学方法比其他方法更合适，这对于提升读者的建模思维和问题解决能力非常有帮助。虽然内容量相当可观，但作者的组织方式清晰明了，章节之间的过渡自然流畅，使得阅读体验不至于过于枯燥。

评分☆☆☆☆☆

《生物数学（第2卷·第3版）》这本书给我的最大感受是其“启发性”和“前瞻性”。它不仅仅是关于“是什么”，更多的是关于“如何思考”和“如何发展”。我注意到书中并没有局限于介绍现有的成熟模型，而是经常引导读者思考模型的局限性，以及在新的生物学发现出现时，如何对现有模型进行修正和拓展。这一点对于培养创新性思维至关重要。我发现作者在论述一些前沿的研究方向时，能够清晰地指出其中的挑战和未来的研究潜力，这让我对生物数学领域的未来发展充满了期待。虽然书中涉及的数学内容不少，但作者始终保持着一种“服务于生物学”的视角，数学工具的引入和讨论，都是为了更好地理解和解决生物学问题。这种务实的研究态度，使得本书的学术价值和应用价值都得到了充分的体现。

评分☆☆☆☆☆

书很好，印刷清晰，适合做生物数学的研究生，博士生，教研员等收藏拜读。描述生命现象的离散模型有两态和多态之分。马尔科夫链和莱斯利模型都属于多态；两态的模型应生物学的二元表现状态而产生。如神经兴奋沿着神经细胞的轴突，经过突触在阀的控制下传给另一个神经细胞，兴奋波的通过与否就是一个二元表现状态。1943年W.S.麦卡洛克和W.皮茨在布尔代数的基础上，首次给出描述神经传递现象的离散模型。此模型不断改进，并借助电脑加以实现，已做到模拟许多较复杂的神经功能，成为探索人类大脑思维奥秘的一个重要手段（见人工智能）。

评分☆☆☆☆☆

不连续数学方法还表现在对连续方法的补充。微积分学的基本理论指出，函数的可微性蕴涵着连续性。因此以微分运算为基础的数学模型都是连续的。这些模型只能适用于连续变化范围，对于连续函数出现不连续点或奇点（包括导函数不连续点）情形，将无能为力。而恰恰在这些破坏了连续性的区域，却常常是生物学需要研究的课题。

评分☆☆☆☆☆

当今的生物数学仍处于探索和发展阶段。生物数学的许多方法和理论还很不完善，它的应用虽然取得某些成功，但仍是低水平的、粗略的、甚至是勉强的。许多更复杂的生物学问题至今未能找到相应的数学方法进行研究。因此，生物数学还要从生物学的需要和特点，探求新方法、新手段和新的理论体系，还有待发展和完善。数学模型是能够表现和描述真实世界某些现象、特征和状况的数学系统。数学模型能定量地描述生命物质运动的过程，一个复杂的生物学问题借助数学模型能转变成一个数学问题，通过对数学模型的逻辑推理、求解和运算，就能够获得客观事物的有关结论，达到对生命现象进行研究的目的。

评分☆☆☆☆☆

60年代末，法国数学家R.托姆从拓扑学提出一种几何模型，能够描绘多维不连续现象，他的理论称为突变论。

评分☆☆☆☆☆

很好的经典书，本册主要是研究的PDE模型的。印刷质量也还不错。

评分☆☆☆☆☆

当今的生物数学仍处于探索和发展阶段。生物数学的许多方法和理论还很不完善，它的应用虽然取得某些成功，但仍是低水平的、粗略的、甚至是勉强的。许多更复杂的生物学问题至今未能找到相应的数学方法进行研究。因此，生物数学还要从生物学的需要和特点，探求新方法、新手段和新的理论体系，还有待发展和完善。数学模型是能够表现和描述真实世界某些现象、特征和状况的数学系统。数学模型能定量地描述生命物质运动的过程，一个复杂的生物学问题借助数学模型能转变成一个数学问题，通过对数学模型的逻辑推理、求解和运算，就能够获得客观事物的有关结论，达到对生命现象进行研究的目的。

评分☆☆☆☆☆

当今的生物数学仍处于探索和发展阶段。生物数学的许多方法和理论还很不完善，它的应用虽然取得某些成功，但仍是低水平的、粗略的、甚至是勉强的。许多更复杂的生物学问题至今未能找到相应的数学方法进行研究。因此，生物数学还要从生物学的需要和特点，探求新方法、新手段和新的理论体系，还有待发展和完善。数学模型是能够表现和描述真实世界某些现象、特征和状况的数学系统。数学模型能定量地描述生命物质运动的过程，一个复杂的生物学问题借助数学模型能转变成一个数学问题，通过对数学模型的逻辑推理、求解和运算，就能够获得客观事物的有关结论，达到对生命现象进行研究的目的。

评分☆☆☆☆☆

当今的生物数学仍处于探索和发展阶段。生物数学的许多方法和理论还很不完善，它的应用虽然取得某些成功，但仍是低水平的、粗略的、甚至是勉强的。许多更复杂的生物学问题至今未能找到相应的数学方法进行研究。因此，生物数学还要从生物学的需要和特点，探求新方法、新手段和新的理论体系，还有待发展和完善。数学模型是能够表现和描述真实世界某些现象、特征和状况的数学系统。数学模型能定量地描述生命物质运动的过程，一个复杂的生物学问题借助数学模型能转变成一个数学问题，通过对数学模型的逻辑推理、求解和运算，就能够获得客观事物的有关结论，达到对生命现象进行研究的目的。

评分☆☆☆☆☆

上述各种生物数学方法的应用，对生物学产生重大影响。20世纪50年代以来,生物学突飞猛进地发展,多种学科向生物学渗透，从不同角度展现生命物质运动的矛盾，数学以定量的形式把这些矛盾的实质体现出来。从而能够使用数学工具进行分析；能够输入电脑进行精确的运算；还能把来自各方面的因素联系在一起，通过综合分析阐明生命活动的机制。生物数学在农业、林业、医学、环境科学、社会科学和人口控制等方面的应用，已经成为人类从事生产实践的手段。