The Biology of Polar Regions (Second Edition) pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:Oxford University Press

作者:D.N. Thomas

出品人:

页数:416

译者:

出版时间:2008-3-20

价格:GBP 34.95

装帧:Paperback

isbn号码:9780199298136

丛书系列:Biology of Habitats

图书标签:

极地生物学
极地生态系统
生物多样性
海洋生物学
陆地生物学
气候变化
极地研究
动物学
植物学
环境科学

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具体描述

There is now an increased awareness of the importance of polar regions in the Earth system, as well as their vulnerability to anthropogenic derived change, including of course global climate change. This new edition offers a concise but comprehensive introduction to polar ecology and has been thoroughly revised and updated throughout, providing expanded coverage of marine ecosystems and the impact of humans. It incorporates a detailed comparison of the Arctic and Antarctic systems, with a particular emphasis on the effects of climate change, and describes marine, freshwater, glacial, and terrestrial habitats. This breadth of coverage is unique in the polar biology literature.

As with other titles in the Biology of Habitats Series, particular emphasis is placed on the organisms that dominate these extreme environments although pollution, conservation and experimental aspects are also considered. This accessible text is suitable for both senior undergraduate and graduate students taking courses in polar ecology, often as part of a wider marine biology degree programme. It will also be of value and use to the many professional ecologists and conservation biologists requiring a concise overview of the topic.

极地生态系统中的生命：一个跨学科的综合视角 (The Biology of Polar Regions) 内容提要：本书深入探讨了地球上最严酷、最独特的生态系统——极地地区（包括北极和南极）的生物学、生态学及其演化适应。它不是一本针对特定物种的图鉴，而是一部宏大的、跨学科的综述，旨在揭示在极端低温、季节性光照剧变和高海拔/冰雪覆盖环境下，生命如何起源、维持并繁荣发展的复杂机制。本书将传统生物学分支与现代前沿研究相结合，为读者提供了一个理解极地生物圈的全面框架。 --- 第一部分：极地环境的物理与化学基础 (The Physical and Chemical Crucible) 极地生物学的研究，首先必须建立在对它们生存环境的深刻理解之上。本部分详细阐述了塑造极地生物群落的非生物因素，这些因素构成了生命演化的严苛边界条件。 1. 极端温度与冰冻生理学：本章详细分析了冰点、冰核形成过程，以及极地生物为应对细胞内冰晶形成这一致命威胁所发展出的精妙生理机制。我们将探讨不同生物群体（从微生物到大型哺乳动物）中抗冻蛋白（AFPs）的分子结构、功能多样性及其在维持细胞完整性中的关键作用。此外，还涵盖了休眠（Dormancy）策略，包括冰下休眠和耐冻（Freeze Tolerance）策略的生态适应性权衡。 2. 光照周期与能量预算：极地环境的标志性特征是极昼和极夜的极端交替。本章深入分析了这种剧烈的光照波动如何影响光合作用的效率、初级生产力的季节性高峰与低谷。对于依赖光合作用的藻类、地衣和植被，我们考察了它们对紫外线辐射的防御机制，以及如何最大化利用短暂的夏季光照窗口进行能量积累。 3. 水文与营养物质的循环：在冰冻的世界中，液态水是稀缺资源，营养物质的有效性受到极大的限制。本节讨论了海冰作为生态系统基质的重要性，特别是海冰下方（Ice-Water Interface）微生物群落的动态。我们探究了在冰冻融化循环中，氮、磷和微量元素（如铁）如何被固定、释放并最终被生物群落吸收的过程，以及永久冻土融化对碳循环的潜在影响。 --- 第二部分：生命在低温下的组织与功能 (Organization and Function Under Cold Stress) 本部分转向生物体内部，考察从分子水平到系统水平的复杂适应性。 4. 极地微生物群落：生态系统工程师：微生物是极地食物网的基石，也是最先适应极端低温的生命形式。本章侧重于地球微生物学（Geomicrobiology）的前沿发现，包括深层冰芯、沉积物以及冰川雪域中的“隐秘生物圈”（Cryptoendolithic Ecosystems）。我们分析了这些极端微生物如何通过独特的酶活性、膜脂组成和基因调控网络，维持代谢活性，并驱动关键的生物地球化学循环（如硫循环和甲烷氧化）。 5. 海洋无脊椎动物的生理适应：考察了南大洋和北冰洋中占据重要生态位的不等温动物群。重点分析了冷血动物（Poikilotherms）为保持酶的活性和膜的流动性所采取的分子策略，包括饱和脂肪酸比例的调整和特定分子伴侣蛋白的表达。对于具有血液循环的生物，如某些甲壳类和头足类，讨论了血淋巴特性如何适应高压和低温环境。 6. 脊椎动物的能量经济学与热调节：针对哺乳动物和鸟类，本章探讨了高效的隔热机制（如羽毛的结构、皮下脂肪层的厚度与代谢效率）与能量消耗之间的平衡。深入剖析了大型海洋哺乳动物的巡航能耗模型，以及它们如何通过行为策略（如深潜、迁徙）来优化能量摄入与散失。此外，还涵盖了极地鸟类对季节性食物短缺的繁殖策略和换羽模式。 --- 第三部分：极地食物网的结构与动力学 (Structure and Dynamics of Polar Food Webs) 极地生态系统虽然物种多样性相对较低，但其功能联系高度依赖少数关键物种，形成了独特的营养级联结构。 7. 海冰生态系统与初级生产力的驱动力：本章将海冰视为一个“浮动大陆”，详细描述了冰藻（Ice Algae）的生态学。研究了冰藻群落的垂直分层、它们对季节变化的响应，以及它们如何通过“生物泵”作用，将碳固定转移到水体中层和深层。分析了冰藻生物量对整个海洋食物网（特别是磷虾或桡足类）季节性丰度的决定性影响。 8. 关键物种的生态角色与相互作用：聚焦于生态系统中少数几个高影响力的物种，如南极磷虾（Krill）、北极的驯鹿/北美驯鹿（Reindeer/Caribou）和北极熊。对于磷虾，探讨其作为能量中转站的角色以及它们对海洋哺乳动物生存的不可替代性。对于陆地生物，分析了植被-食草动物-捕食者之间的反馈循环，特别是在苔原生态系统中，植被的结构如何决定食草动物的迁徙路径和健康状况。 9. 极端环境下的生物群落演化：考察了地理隔离（如大陆冰盖的扩张与收缩）在驱动物种分化中的作用。通过分子系统学和古生态学数据，重建了南极和北极特有生物群系的演化历史。讨论了物种如何通过生物地理学扩散和适应性辐射，在相对年轻或反复重塑的栖息地中建立稳定的种群。 --- 第四部分：人类影响与极地生物学的未来 (Anthropogenic Impacts and the Future of Polar Biology) 随着全球变化的加速，极地生物学已不再是纯粹的理论研究，而是应对全球性环境危机的关键领域。 10. 全球气候变化下的脆弱性评估：本章集中分析了当前最紧迫的威胁：快速升温、海洋酸化和海冰融化对极地生物的综合影响。详细评估了冰川退缩对高山物种和淡水生态系统的压力，以及海洋酸化对钙化生物（如翼足类）的生存挑战。强调了“北极放大效应”如何加速了生态系统的结构性转变。 11. 污染、入侵物种与生物安全：考察了全球污染物（如持久性有机污染物POPs和微塑料）在极地食物链中的生物放大作用。分析了这些污染物如何影响极地顶级捕食者的免疫系统、繁殖能力和内分泌功能。同时，讨论了随着航运和科研活动的增加，非本地物种（Invasive Species）引入对本土脆弱生态平衡的潜在破坏。 12. 极地生物学研究的前沿方法论：展望未来研究方向，重点介绍了利用遥感技术（如卫星追踪、高分辨率成像）、环境DNA（eDNA）分析来监测偏远地区生物多样性和种群动态的创新方法。探讨了如何结合气候模型与生态模型，更精确地预测未来几十年极地生物圈的响应轨迹，从而指导保护政策的制定。 --- 本书的特色：本书采用整合性的叙事方式，避免了简单的物种罗列，而是聚焦于适应性策略的普遍性与特异性。它要求读者从物理化学、分子生物学、生理学、生态学乃至地质学的交叉视角，来理解极地生命的非凡韧性与它们目前面临的空前挑战。本书适合高级本科生、研究生以及致力于环境科学、海洋生物学、寒带生态学和地球系统科学的专业研究人员阅读。

作者简介

D.N. Thomas, University of Wales, Bangor, UK, G.E. Fogg, University of Wales, Bangor, UK. Deceased 2005, P. Convey, British Antarctic Survey, Cambridge, UK, C.H. Fritsen, Desert Research Institute, Nevada, USA, J.-M. Gili, Institut de Ciències del Mar (CSIC), Spanish National Research Council, Spain, R. Gradinger, University of Fairbanks, Alaska, USA, J. Laybourn-Parry, University of Tasmania, Australia, K. Reid, Commission for the Conservation of Antarctic Marine Living Resources, Tasmania, Australia, and D.W.H. Walton, British Antarctic Survey, Cambridge, UK

目录信息

Preface
1: Introduction to the Polar Regions
2: Stress, Adaptation and Survival in Polar Regions
3: Periglacial and Terrestrial Habitats in Polar Regions
4: Glacial Habitats in Polar Regions
5: Inland Waters in Polar Regions
6: Open Oceans in Polar Regions
7: Frozen Oceans in Polar Regions
8: Marine Benthos in Polar Regions
9: Birds and Mammals in Polar Regions
10: Climate Change in Polar Regions
11: Human impacts on Polar Regions
12: Some Conclusions
Further Reading & Web Resources
References
Index
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