Mathematics and 21st Century Biology pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:National Academies Press

作者:National Research Council

出品人:

页数:162

译者:

出版时间:2005-6-21

价格:GBP 24.00

装帧:Paperback

isbn号码:9780309095846

丛书系列:

图书标签:

• 数学建模
• 生物学
• 21世纪
• 交叉学科
• 计算生物学
• 系统生物学
• 生物数学
• 数学应用
• 理论生物学
• 生物信息学

《地球的生命脉络：地质、演化与生态的交织史诗》 图书简介 本书《地球的生命脉络：地质、演化与生态的交织史诗》并非一本聚焦于纯粹的数学模型或前沿生物技术应用的著作。相反，它深入探讨了地球生命系统运作的宏大叙事——即生命如何在数十亿年的时间尺度上，与地质构造、气候变迁以及生物自身的演化压力紧密耦合，共同塑造出我们今日所见的复杂生态结构。本书旨在为读者构建一个跨越地质学、古生物学、生态学和宏观生物学领域的综合认知框架，强调时间尺度、环境驱动力以及系统韧性这三大核心概念。 第一部分：时间的印记——从深时到生命起源 本部分奠定了理解生命历史的基石：深时（Deep Time）的概念。我们首先考察地球自身的演化历程，从太阳星云的吸积到冥古宙（Hadean Eon）的炽热地表，再到太古宙（Archean Eon）地壳的初步稳定。重点分析了早期地质活动（如火山作用、板块构造的雏形）如何为生命的出现创造了必要的化学和物理条件。 接着，我们详细梳理了生命起源的生物化学前提。这包括对生命起源环境的重建，如深海热液喷口理论、粘土矿物催化理论，以及早期生命体（如原核生物）的代谢途径的初步探索。我们强调，生命并非突然出现，而是在特定的地质和化学梯度下，经历了一个漫长而渐进的自组织过程。 一个重要的章节将集中于光合作用的革命。蓝细菌的出现及其引发的大氧化事件（Great Oxidation Event, GOE）是地球历史上最剧烈的环境改造之一。本书将从地球化学的角度，分析氧气如何从一个微量气体，演变为构建复杂需氧生命的基础，并探讨这一事件如何重塑了早期海洋和大气环境，同时对厌氧生物构成了空前的生存危机。 第二部分：硬壳与软体——复杂生命形态的涌现与辐射 在生命形态开始变得复杂之前，地球经历了一段相对沉寂的时期。本部分将重点解析前寒武纪的“中间地带”，包括雪球地球事件（Snowball Earth）对生物圈的筛选作用，以及原核生物向真核生物演化的关键性跃迁。 核心内容聚焦于寒武纪生命大爆发。我们不仅仅是罗列奇特的早期动物化石，而是深入探讨驱动这次爆发的多重因素耦合：海洋化学成分的变化（如钙质骨架形成的条件）、氧气浓度的提升、以及捕食者与猎物之间军备竞赛的开始。通过分析早期节肢动物、腕足动物和奇特的早期脊索动物祖先，我们揭示了身体计划（Body Plan）在演化上的可塑性与限制性。 随后，我们将时间轴推向古生代（Paleozoic Era）。本书将详尽描述生物登陆的史诗。植物如何首先改造了陆地环境，形成土壤，稳定地貌；接着，两栖动物如何从水生走向陆生，并探讨支撑这一转变的生理学和形态学挑战。化石记录中的关键过渡型物种，如鱼石螈，将被用作分析环境压力如何驱动结构创新的实例。 第三部分：冰与火的洗礼——大灭绝与生物多样性的重塑 地球生命的历史并非一条平稳上升的曲线，而是由数次剧烈的“重置事件”所标记。本部分致力于剖析地球历史上五次主要的大灭绝事件（The Big Five）。 对于二叠纪-三叠纪灭绝事件（P-T Event），本书将重点分析西伯利亚暗色岩喷发如何通过释放巨量的温室气体和有毒物质，引发全球性的海洋缺氧和气候失衡，从而导致超过90%的海洋物种灭绝。我们不仅描述了死亡，更追溯了幸存者如何利用生态位的空白，开启了中生代（Mesozoic Era）的篇章。 关于白垩纪-古近纪灭绝事件（K-Pg Event），本书将综合地质学证据（铱异常层）和古生物学数据，重建希克苏鲁伯撞击事件对全球生态系统的瞬时冲击。重点在于分析撞击后的“黑暗时期”如何筛选出适应性强的物种，最终为哺乳动物的崛起清除了主要的竞争者——恐龙。 我们强调，大灭绝事件并非单纯的灾难，它们是驱动适应辐射（Adaptive Radiation）的强大选择力。每次崩溃之后，生命总会以新的、往往更具创新性的形式重新繁荣。 第四部分：板块的舞蹈与生物的迁徙——生物地理学的宏大图景 本部分将生命的历史置于全球构造的背景之下。板块构造运动不仅仅是塑造山脉和海洋的宏大力量，它也是塑造物种分布的关键因素。 我们将探讨泛大陆（Pangaea）时期的生物地理学特征，即全球物种的同质性，以及随后大陆漂移如何导致物种被隔离，从而加速异域演化（Allopatric Speciation）。通过分析南美洲的哺乳动物群落与澳大利亚的有袋动物群落的演化轨迹，读者可以清晰地看到地质隔离如何导致趋同演化和趋异演化的不同结果。 此外，本书还会涉及生物区系（Biogeographic Realms）的形成历史，分析气候带的迁移、海平面的升降如何周期性地连接或分割生物种群，以及这些迁移事件对现代物种分布格局的长期影响。 结语：生态系统的复杂性与未来展望 在本书的收尾部分，我们回归到现代生态学的视角。通过回顾数十亿年的演化历程，我们试图解释现代生态系统为何展现出如此高的复杂性和相互依赖性。我们认为，这种复杂性是早期化学驱动力、地质稳定性、以及持续性选择压力共同作用的结果。 最终，本书将以对当前生物多样性危机和气候变化影响的审视作结。理解地球生命脉络的过去，是预测其未来走向的必要前提。本书旨在培养一种跨尺度的、系统性的生物学思维，使读者能够将每一个物种、每一次物种大爆发或大灭绝，都视为地球这部宏大史诗中的一个必然章节。

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