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出版者:

作者:Jorgensen, Sven Erik 编

出品人:

页数:300

译者:

出版时间:2009-9

价格:634.00元

装帧:

isbn号码:9780444534668

丛书系列:

图书标签:

• 自然
• 生态系统生态学
• 生态学
• 环境科学
• 生物学
• 生态系统
• 生物群落
• 能量流动
• 物质循环
• 生态平衡
• 生物多样性

陆地生态系统：能量流动与物质循环的宏伟交响 本书将带领读者深入探索地球上最为普遍、也最为至关重要的生态系统——陆地生态系统。我们将目光聚焦于森林、草原、荒漠等多种多样的陆地生境，揭示其中错综复杂的生命网络以及它们赖以生存的物质基础和能量驱动。这本书并非对某一特定陆地生态系统进行详尽的区域性考察，而是以宏观的视角，剖析驱动所有陆地生态系统运作的普遍规律和基本原理。 第一章：陆地生境的构成与特征 本章将首先界定“陆地生态系统”的概念，并区分不同类型的陆地生境。我们将详细介绍森林生态系统，包括热带雨林、温带落叶林、针叶林等，分析其独特的结构、气候特征以及优势物种。接着，我们将探讨草原生态系统，如热带草原（稀树草原）和温带草原（大草原），强调其与森林的区别，以及牧草在其中的核心地位。荒漠生态系统也将被深入解析，重点关注其极端干旱、高温或低温的环境条件，以及生物如何演化出独特的适应性策略。此外，本书还将触及苔原、灌木丛等其他重要的陆地生境类型，勾勒出陆地生态系统多样化的全景图。 在描述这些生境时，我们不会拘泥于细枝末节的地理信息，而是着重分析构成这些生境的非生物因素。阳光的强度和持续时间、温度的季节性波动和年均值、降水量的分布和季节性差异、土壤的质地、pH值、有机质含量以及矿物质组成，都将成为我们分析的重点。我们将探讨这些非生物因素如何塑造植被的类型和分布，进而影响整个生态系统的结构和功能。例如，我们将会解释为什么某些地区会形成茂密的森林，而另一些地区则只能看到稀疏的灌木或寸草不生的荒漠。 第二章：能量的源泉与转化 能量是生命活动的动力，而太阳能则是绝大多数陆地生态系统的最终能量来源。本章将深入探讨能量是如何进入陆地生态系统，以及在其中如何被层层传递和转化。我们将重点阐述初级生产者（主要是植物）的光合作用过程，这是将太阳能转化为化学能的关键环节。我们会详细介绍光合作用的生化机制，影响光合速率的环境因素（光照强度、二氧化碳浓度、温度等），以及不同植物类群在光合效率上的差异。 随后，我们将追踪能量在食物链中的流动。我们将定义并区分生产者、初级消费者（植食性动物）、次级消费者（肉食性动物）、三级消费者以及分解者等营养级。我们会强调能量传递的效率问题，即能量在从一个营养级传递到下一个营养级时，大约只有10%的能量能够被有效利用，其余的能量以热能的形式散失。这一“10%法则”是理解生态系统中能量限制的关键。本书将通过图示和实例，清晰地展示能量流动的路径和损耗，以及这一定律对食物链长度和生物量金字塔结构的影响。 我们还将讨论生产量的概念，包括总生产量（GPP）和净生产量（NPP）。NPP代表了生产者自身呼吸消耗后剩余的用于生长和繁殖的能量，是支持整个生态系统其他生物的物质基础。我们将探讨不同陆地生境的NPP差异，以及影响NPP的因素，如气候、营养物质可用性等。 第三章：物质的循环与再生 如果说能量是生态系统的“驱动力”，那么物质则是构成生命体的“基石”。陆地生态系统中的物质并非凭空产生，而是通过一系列复杂的生物地球化学循环得以不断地被利用和再生。本章将重点关注几种核心的物质循环。 首先，我们将深入解析碳循环。碳是构成所有有机物的基本元素。我们将追溯碳是如何通过光合作用进入生物圈，通过呼吸作用、燃烧、分解等过程返回大气、土壤或水体。本书将详细介绍碳循环中的关键过程，例如陆地生物量对碳的储存，土壤有机质中碳的积累，以及森林砍伐、化石燃料燃烧等人类活动对碳循环造成的巨大影响，并简要触及温室效应和气候变化。 接着，我们将探讨氮循环。氮是构成蛋白质和核酸的重要元素，但大气中以氮气（N2）形式存在的氮对绝大多数生物而言是不可直接利用的。本章将详述氮固定的过程，包括微生物固氮、闪电固氮以及工业固氮。我们还将解析硝化作用、反硝化作用、氨化作用等一系列复杂的微生物转化过程，以及氮在植物、动物和土壤之间的转移。氮的限制性在很多陆地生态系统中都至关重要，我们将分析其对植物生长和生态系统生产力的影响。 此外，磷循环也将被详细介绍。磷是核酸、ATP以及骨骼的重要组成部分，与碳、氮循环不同，磷循环主要是在岩石圈和生物圈之间进行，大气中的磷气相循环非常有限。我们将分析岩石风化释放磷元素，植物吸收磷，以及动物通过食物链摄取磷，分解者将有机磷转化为无机磷的过程。磷的有效性常常是限制某些陆地生态系统生产力的关键因素。 本书还会简要介绍水循环在陆地生态系统中的作用，包括蒸腾作用、降水、地表径流以及地下水等，以及水如何影响物质的迁移和生物的分布。 第四章：生物群落的结构与动态 在能量流动和物质循环的基础上，陆地生态系统孕育了丰富多彩的生物群落。本章将关注生物群落的结构和动态。我们将从物种组成、物种丰富度、优势种、群落垂直结构（如森林的林冠层、灌木层、草本层、地被层）和水平结构（如斑块化分布）等方面来描述群落的结构。 更重要的是，我们将深入探讨群落动态。我们将解释物种多样性的概念，以及高物种多样性通常意味着更稳定的生态系统和更强的生态系统功能。我们将探讨影响物种多样性的因素，如干扰、竞争、捕食等。 本章还将重点阐述群落演替的概念，即在一个区域内，生物群落随着时间的推移而发生的可预测性变化过程。我们将区分初生演替（从无生命的基质开始）和次生演替（在原有生物群落被干扰后发生的演替）。我们将详细介绍演替的各个阶段，从先锋群落到顶极群落，以及在演替过程中，物种组成、生物量、生产力、物质循环效率等指标的变化趋势。我们将通过具体的例子，如森林火灾后的草地演替，来生动地描绘这一动态过程。 第五章：陆地生态系统中的生物相互作用 构成陆地生态系统的生物并非孤立存在，它们之间通过各种各样的相互作用，形成了复杂的网络。本章将聚焦于这些生物相互作用。 首先，我们将详细讨论竞争。我们将区分种内竞争（同种个体之间的竞争）和种间竞争（不同物种个体之间的竞争）。我们将阐述竞争如何影响物种的分布、丰度以及进化，并介绍“生态位”的概念，以及“竞争排斥原理”。 其次，捕食作为一种重要的能量传递方式，也将被深入解析。我们将分析捕食者与被捕食者之间的动态关系，以及它们如何共同演化。我们会探讨捕食在维持物种多样性和调控种群数量中的作用。 共生关系也是陆地生态系统中普遍存在的现象。我们将重点介绍互利共生，例如植物根系中的菌根真菌，它们帮助植物吸收矿物质，同时从植物那里获得有机物。另外，寄生关系，即一方获利而另一方受损，也会被分析，例如植物上的病原体或动物体内的寄生虫。 此外，我们还将触及化感作用，即植物通过释放化学物质影响周围其他植物生长的现象。这些复杂的生物相互作用共同塑造着陆地生态系统的结构和功能，是理解生态系统稳定性和多样性的关键。 第六章：人为活动对陆地生态系统的影响 随着人类活动的日益广泛和深入，陆地生态系统正面临前所未有的挑战。本章将聚焦于人为活动对陆地生态系统的直接和间接影响。 我们将分析土地利用变化，如森林砍伐、农业扩张、城市化等，如何导致栖息地丧失和破碎化，进而影响生物多样性。污染，包括大气污染（酸雨、重金属）、土壤污染（农药、工业废物）和水体污染，对陆地生物和生态系统功能造成的破坏也将被详细讨论。 气候变化，尤其是全球变暖，将是本章的重点。我们将探讨气候变化如何影响温度、降水模式、极端天气事件的频率和强度，进而改变陆地生态系统的分布范围、物种组成和生态系统功能。例如，我们将会讨论永久冻土融化对碳循环的影响，森林火灾频发对森林生态系统的改变，以及物种分布范围北移或升高的问题。 此外，外来物种入侵也将被作为一个重要的议题来探讨。外来物种可能通过竞争、捕食或传播疾病等方式，对本地物种和生态系统结构造成毁灭性的影响。 最后，本章将简要提及生态系统恢复的理念和实践，强调保护和可持续利用陆地生态系统的紧迫性。 本书力求以清晰的逻辑、严谨的科学态度，以及丰富的实例，为读者呈现一幅关于陆地生态系统宏伟而又精妙的画卷。通过对能量流动、物质循环、生物相互作用以及人为影响的全面解读，读者将能够更深刻地理解这些生命共同体的运作机制，并认识到它们在我们星球健康运行中所扮演的不可或缺的角色。

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