生物地球化学:科学基础与模型方法

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李长生 著
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  • 碳循环
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出版社: 清华大学出版社
ISBN:9787302412656
版次:1
商品编码:11896274
品牌:清华大学
包装:平装
开本:16
出版时间:2016-03-01
用纸:胶版纸

具体描述

内容简介

生物地球化学是一门以追踪化学元素的迁移转化为线索研究生命与环境相互关系的科学。地球上形形色色的生命活动受控于基本的动力学和热力学机制。本书基于量、群、流、场这四个概念重点讨论元素在地球系统中的丰度、形态、运动及各种驱动力场,探究自然环境如何影响生命的起源、进化和生存状况,分析生命改变自然环境的过程。书中还介绍了基于化学动力学和化学热力学机制所建立的一个生物地球化学模型DNDC,及其详细的科学原理和应用。读者只要具备中学化学知识就可很好地理解书中的内容。 本书可作为本科生和研究生的教材,也可为专业科研工作者提供参考。

前言/序言


《生态系统动力学:过程、反馈与整合》 本书深入探讨了现代生态学研究的核心——生态系统如何运作、演变以及它们如何对内外变化做出反应。我们关注的不是孤立的生物或化学过程,而是它们之间错综复杂的相互作用,以及这些相互作用如何塑造了从微小的土壤微生物群落到广阔的全球性海洋系统。 第一部分:核心过程与驱动力 本部分奠定了理解生态系统运作的基础,详细阐述了驱动生态系统变化的关键生物地球化学循环和能量流动。 碳循环的宏观视角: 我们从陆地到海洋,解析碳如何在生物体、大气、土壤和水体之间进行物质转化和能量交换。章节将重点关注光合作用、呼吸作用、分解作用等关键生物过程,并探讨人为活动(如燃烧化石燃料、土地利用变化)如何扰乱这一基本循环,从而对气候变化产生深远影响。我们将深入分析碳固定、碳储量以及碳汇与碳源的概念,并介绍用于量化这些过程的方法。 氮与磷的限制性作用: 尽管碳是能量流动的核心,但氮和磷往往是限制许多生态系统生产力的关键营养元素。本部分将细致分析氮循环的复杂性,包括固氮、硝化、反硝化等微生物过程,以及它们如何影响初级生产力、有机物分解和水体富营养化。磷循环的独特性质,特别是其沉积和溶解的模式,以及在土壤和水体中的不可再生性,也将被深入探讨。我们将考察这些营养素在不同生态系统类型(如森林、草原、湿地、湖泊)中的差异化行为。 能量流动与食物网结构: 生态系统的动力学本质上是能量流动的故事。本部分将系统阐述能量如何从太阳能(或化学能)通过生产者、初级消费者、次级消费者逐级传递,以及每一级传递过程中的能量损失。我们将分析食物网的复杂性,包括物种组成、营养级效率、以及能量在不同营养级之间的分配。生态系统的能量收支平衡概念及其重要性将被重点强调。 水文循环与生态系统连接: 水不仅是生命的必需品,更是驱动物质迁移和能量传输的重要载体。本部分将审视水文循环(降水、蒸发、径流、地下水)与生态系统过程的紧密联系。我们将分析不同生态系统对水资源可用性的响应,以及水流如何影响营养素的输送、土壤侵蚀和栖息地的形成。特别是,水文循环在连接陆地和水生生态系统中的作用将得到突出。 第二部分:反馈机制与系统响应 生态系统并非被动接受者,而是充满复杂的反馈机制,使其能够维持稳定或发生剧烈转变。本部分将聚焦于这些内部调节和外部响应机制。 正反馈与负反馈: 理解生态系统的稳定性和易变性,关键在于掌握其反馈回路。本部分将详细解析正反馈(放大效应)和负反馈(稳定效应)在生态系统中的表现形式,例如,气候变暖可能导致永久冻土融化释放更多温室气体(正反馈),而生物量增加则可能通过消耗更多CO2来减缓气候变暖(负反馈)。我们将通过实例分析,说明这些反馈如何影响种群动态、物种竞争和群落结构。 阈值效应与生态系统转变: 许多生态系统对环境变化的响应并非线性的。本部分将深入研究阈值效应(tipping points),即当环境压力超过一定临界值时,生态系统可能会发生快速、不可逆的转变。我们将分析导致生态系统崩溃或发生剧烈改变的潜在驱动因素,如森林火灾、过度捕捞、水体藻华爆发等,并探讨识别和预测这些转变的方法。 物种相互作用与群落动态: 从捕食、竞争到共生,物种间的直接和间接相互作用是塑造群落结构和动态的核心。本部分将系统梳理不同类型的物种相互作用,并分析它们如何影响种群数量、物种多样性以及生态系统的功能。我们将探讨群落演替理论,以及物种对环境变化的响应如何驱动群落的重塑。 非生物环境的变化与生态系统适应: 地球的非生物环境,如温度、降水、土壤pH值、光照强度等,持续发生着自然和人为的变化。本部分将考察这些非生物因素如何直接影响生物体的生理、行为和生存,以及生态系统作为一个整体如何通过进化、迁移或适应性反应来应对这些变化。 第三部分:整合性视角与未来展望 在理解了核心过程和反馈机制后,本部分将转向如何整合这些知识,以更全面地理解复杂的生态系统,并展望未来的研究方向。 生态系统服务与人类福祉: 生态系统并非仅仅是自然存在的实体,它们为人类提供了不可或缺的服务,如清洁的空气和水源、食物供应、气候调节、授粉等。本部分将系统介绍和量化这些生态系统服务,并阐述其与人类社会福祉的紧密联系。我们将讨论如何在生态系统退化的情况下,维持或恢复这些关键服务。 空间异质性与尺度效应: 生态系统的过程和模式在空间上表现出显著的异质性,并且在不同的尺度上(从微环境到全球)可能展现出不同的规律。本部分将强调在分析生态系统时考虑空间尺度和空间格局的重要性,以及如何通过多尺度分析来整合不同尺度下的生态过程。 整合模型方法: 本部分将介绍多种生态系统模型方法,用于模拟和预测生态系统的动态行为。我们将讨论不同类型模型的优缺点,例如,过程模型(process-based models)侧重于模拟具体的生物地球化学过程,而统计模型(statistical models)则侧重于识别变量间的相关性。我们将探讨如何利用这些模型来理解复杂的反馈机制、预测环境变化的影响,并为生态管理和保护提供科学依据。 未来研究前沿: 本部分将探讨当前生态学研究中最具挑战性和前瞻性的领域,包括应对气候变化、生物多样性丧失、全球变化下的生态系统韧性,以及如何更好地将科学研究成果应用于实际的生态保护和管理实践。我们将鼓励读者思考,如何通过跨学科的合作,构建更全面、更具预测性的生态系统理解框架。 本书旨在为读者提供一个深入、全面的生态系统动力学知识体系。我们鼓励读者批判性地思考,将所学知识应用于分析现实世界中的生态挑战,并积极参与到保护我们赖以生存的地球家园的努力中。

用户评价

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在浩瀚的科学图书海洋中,《生物地球化学:科学基础与模型方法》无疑是一颗璀璨的明珠。这本书的出版,对于任何对地球生命系统运作机制感兴趣的人来说,都是一份宝贵的礼物。我被书中对“相互作用”的深刻洞察所吸引,作者将生物、化学、地质和物理等多个学科的知识融会贯通,清晰地展示了它们之间如何相互影响,相互制约,共同塑造了我们赖以生存的地球。我尤其赞赏书中对于“反馈机制”的详细阐述,例如,气候变化如何影响植被生长,进而改变碳的吸收,这是一个典型的正反馈或负反馈例子,作者通过这些例子,让我对地球系统的复杂性和稳定性有了更深入的理解。书中关于模型方法的章节,更是将科学研究推向了一个新的高度。作者不仅仅是介绍模型,更是深入浅出地讲解了模型的构建原理、参数选择以及结果解释,这让我对如何利用数学工具来理解和预测复杂的地球系统有了全新的认识。我被书中关于地表水体中生物地球化学过程的模型所吸引,这些模型如何帮助我们评估水污染的扩散,预测藻类爆发的风险,以及制定有效的治理策略,都让我深感科学的实用价值。这本书的语言风格既有科学的严谨,又不失文学的优美,作者在描述复杂的科学概念时,总能找到最恰当的词语,让读者在享受阅读乐趣的同时,也能获得深刻的知识。它让我更加深刻地理解到,我们所做的每一个决定,都可能对地球的生物地球化学循环产生长远的影响。

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拿到《生物地球化学:科学基础与模型方法》这本书,我最先想到的是它是否会像我之前读过的某些科学书籍那样,充满冰冷的公式和难以理解的概念。然而,事实恰恰相反。这本书以一种令人惊叹的方式,将地球的生命系统与化学过程紧密联系起来,仿佛为我打开了一扇通往地球“心脏”的窗户。作者在介绍生物地球化学循环时,不仅仅是列举了循环的步骤,更是生动地描绘了这些循环在时间和空间尺度上的动态变化。我特别喜欢书中关于水循环与营养盐循环相互作用的章节,它清晰地展示了水如何作为溶剂和载体,将生命必需的元素输送到世界各地,又如何影响着生物的生长和死亡。而模型方法的部分,更是让我看到了将抽象理论转化为实际应用的巨大潜力。作者详细介绍了各种模型,例如质量平衡模型、动力学模型等,并以实际案例说明它们如何帮助科学家预测生态系统的响应,评估环境风险,甚至指导资源管理。我被书中关于土壤微生物群落对养分循环影响的模型所吸引,这种微观层面的研究如何影响宏观的生态平衡,让我对生命的复杂性有了新的认识。这本书的写作风格既严谨又充满人文关怀,作者在阐述科学原理的同时,也常常穿插一些引人深思的哲学思考,让我不仅学到了知识,更获得了启迪。它让我意识到,我们所处的地球是一个相互连接、生生不息的有机整体,而生物地球化学过程正是维系这一整体的关键。

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这本书的厚度一开始让我有些望而却步,但当我真正沉浸其中后,便深深被它所展现的科学魅力所折服。《生物地球化学:科学基础与模型方法》是一部关于地球生命与物质循环的百科全书式的著作,它以一种引人入胜的方式,将复杂的科学原理呈现给读者。我尤其赞赏作者对于“过程”的细致描绘,书中不仅介绍了生物地球化学循环的基本概念,更深入地探讨了驱动这些循环的物理、化学和生物过程。从光合作用如何固定碳,到微生物如何分解有机物释放营养,再到火山活动如何释放温室气体,每一个环节都被作者细致入微地剖析。我被书中关于全球碳循环的章节所吸引,作者清晰地展示了陆地生态系统、海洋和大气之间的碳交换,以及人类活动对这一平衡的干扰。书中关于生物地球化学模型的介绍更是让我大开眼界,作者不仅介绍了各种模型的类型,还详细阐述了它们在模拟不同地球过程中的优势和局限性。我被书中关于同位素示踪技术在生物地球化学研究中的应用所吸引,这种精密的分析手段如何帮助我们追溯物质的来源和转化路径,让我深感现代科学的强大。这本书的语言风格非常精炼,每个句子都充满了信息量,但又不会让人觉得晦涩难懂。作者在处理一些争议性研究课题时,也展现了平衡和客观的态度,提供了多种观点供读者思考。总而言之,这是一本极具启发性的著作,它不仅能够提升读者对生物地球化学领域的认知,更能激发读者对地球生命和环境问题的深度思考。

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《生物地球化学:科学基础与模型方法》这本书,绝不仅仅是一本关于自然科学的书籍,它更像是一场关于地球生命脉络的探索之旅。我被书中对“历史”的维度所深深吸引,作者将当前地球上的生物地球化学过程置于漫长的地质历史长河中进行考察,清晰地展示了生命如何影响地球,又如何被地球所塑造。我尤其赞赏书中关于早期地球大气演化的章节,从无氧到有氧的转变,生命是如何在其中扮演了关键角色,让我对地球生命的强大力量充满了敬畏。而模型方法的部分,更是让我看到了将抽象理论转化为实际应用的巨大潜力。作者详细地介绍了各种模型,例如模拟地球系统不同圈层相互作用的模型,以及基于过程的生物地球化学模型,并以实际案例说明它们如何帮助科学家理解地球系统的复杂性,预测未来气候变化的影响,以及为环境保护提供科学支持。我被书中关于陆地生态系统中生物地球化学循环的模型所吸引,这些模型如何帮助我们预测森林火灾对碳排放的影响,以及评估不同土地利用方式对养分循环的改变,都让我看到了科学在应对环境挑战中的关键作用。这本书的写作风格既有科学的严谨,又不失人文的温度,作者在阐述科学原理的同时,也常常穿插一些引人深思的故事,让我不仅学到了知识,更获得了对地球生命与环境之间关系的深刻理解。

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在阅读《生物地球化学:科学基础与模型方法》之前,我对这个领域知之甚少,但这本书却以其独到的视角和严谨的论述,彻底改变了我的看法。我被书中对“不确定性”的坦诚所打动,作者在介绍生物地球化学过程和模型时,并没有回避其中的复杂性和未知性,而是清晰地指出了科学研究的局限性,并鼓励读者进行批判性思考。我尤其赞赏书中关于生物地球化学循环中“阈值效应”的讨论,例如,当某个环境因子超过一定阈值时,可能会引发生态系统的剧烈变化,这让我对环境变化的潜在风险有了更深刻的认识。而模型方法的部分,更是让我看到了科学研究的严谨性和创新性。作者详细地介绍了各种模型,例如基于代理的模型、基于个体单位的模型以及集成模型,并以实际案例说明它们如何帮助科学家理解复杂的生态系统动力学,评估环境变化的潜在影响,以及为可持续发展提供科学依据。我被书中关于城市生物地球化学模型所吸引,这些模型如何帮助我们评估城市发展对水质和空气质量的影响,以及制定更有效的城市规划策略,都让我看到了科学在解决现实问题中的巨大力量。这本书的语言风格既有科学的深度,又不失文学的感染力,作者在阐述科学原理的同时,也常常穿插一些引人入胜的案例,让我不仅学到了知识,更获得了对地球生命系统复杂性和脆弱性的深刻认识。

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这本书绝对是一场智识的冒险,我是在一个偶然的机会下发现它的,当时我正着迷于地球如何运作,尤其是那些我们肉眼看不见的、却又深刻影响着我们生存环境的化学过程。翻开这本书,我立刻被它严谨的逻辑和广阔的视野所吸引。它不仅仅是罗列一堆枯燥的化学公式和地质术语,而是将这些元素巧妙地编织成一张关于生命与地球相互作用的宏大画卷。作者深入浅出地讲解了生物地球化学循环的核心概念,从碳、氮、磷等关键元素的循环机制,到这些循环如何被地质活动、气候变化以及生物过程所塑造和驱动,都进行了详尽的阐释。读到关于海洋中浮游生物如何调控大气二氧化碳含量的部分,我简直惊叹于大自然设计的精妙;而了解到土壤微生物在养分循环中扮演的关键角色时,我又对那些微小的生命充满了敬畏。书中的模型方法部分更是让我眼前一亮,作者并没有停留在理论层面,而是生动地展示了如何利用数学模型来模拟和预测生物地球化学过程,这对于理解复杂系统和应对环境挑战具有极其重要的实践意义。我尤其欣赏作者在处理一些前沿研究问题时所展现出的批判性思维,他不仅介绍了现有的模型,还指出了它们的局限性,并鼓励读者进行进一步的探索。这本书的语言风格非常专业,但又不失启发性,许多章节的引言都充满了哲学思辨,引发了我对生命起源、地球演化以及人类在其中角色的深刻反思。它让我对“地球是一个整体”有了更深刻的理解,也让我认识到,每一个看似微小的生物地球化学过程,都可能对整个星球产生蝴蝶效应般的影响。这是一本需要静下心来细细品味的著作,每次阅读都能有新的收获。

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《生物地球化学:科学基础与模型方法》这本书,为我打开了一扇通往地球运作奥秘的大门。我被书中对“系统性”的强调所深深吸引,作者将生物、化学、地质、物理以及人类活动等多个因素纳入考量,清晰地展示了它们之间如何相互作用,形成一个复杂而又动态的整体。我尤其赞赏书中关于河流和湖泊中生物地球化学循环的章节,从有机物的分解到营养盐的富集,再到藻类的大量繁殖,每一个环节都被作者细致入微地描绘,让我对水体生态系统的变化有了更深刻的理解。而模型方法的部分,更是让我看到了科学研究的精准性和前瞻性。作者详细地介绍了各种模型,例如水文模型、水质模型以及生态系统模型,并以实际案例说明它们如何帮助科学家预测水体污染的扩散,评估水资源的可持续利用,以及为水环境保护提供科学支持。我被书中关于全球碳循环模型所吸引,这些模型如何帮助我们预测气候变化的长期影响,以及评估不同减排策略的效果,都让我看到了科学在应对全球性挑战中的关键作用。这本书的写作风格既有科学的严谨,又不失人文的关怀,作者在阐述科学原理的同时,也常常穿插一些引人入胜的故事,让我不仅学到了知识,更获得了对地球生命系统 interconnectedness 的深刻理解。

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当我翻开《生物地球化学:科学基础与模型方法》这本书时,我原本以为自己会遇到一些晦涩难懂的专业术语和枯燥的理论。然而,这本书却以一种令人惊艳的方式,将科学的魅力展现得淋漓尽致。我被书中对“尺度”的深入探讨所深深吸引,作者不仅分析了微观层面的生物化学反应,还将其置于宏观的全球尺度下进行考察,清晰地展示了不同尺度下生物地球化学过程的独特性和联动性。我尤其赞赏书中关于土壤生物地球化学过程的章节,从土壤微生物的代谢活动到有机物的分解,再到养分的矿化和淋溶,每一个环节都被作者细致入微地描绘,让我对土壤这个看似平凡的介质有了全新的认识。而书中关于模型方法的介绍,更是让我看到了科学研究的未来方向。作者详细地介绍了各种模型,例如描述性模型、预测性模型以及优化模型,并以实际案例说明它们如何帮助科学家理解生态系统的动态,评估环境变化的潜在影响,以及为可持续发展提供科学依据。我被书中关于海洋生物地球化学循环的模型所吸引,这些模型如何帮助我们预测海洋酸化对珊瑚礁的影响,以及评估海洋渔业资源的承载能力,都让我看到了科学解决现实问题的巨大力量。这本书的语言风格既严谨又富有启发性,作者在阐述科学原理的同时,也常常穿插一些引人深思的案例,让我不仅学到了知识,更获得了对地球生命系统运作机制的深刻洞察。

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坦白说,在拿到这本书之前,我对“生物地球化学”这个概念的理解还停留在非常基础的层面,觉得大概就是关于土壤、水和生物之间的一些化学反应吧。但《生物地球化学:科学基础与模型方法》彻底颠覆了我的认知。它以一种令人难以置信的清晰度和系统性,为我打开了一个全新的世界。我最喜欢的部分是它如何将看似孤立的科学领域——生物学、地质学、化学、物理学——融汇贯通,展示出它们之间错综复杂的联系。作者花了大量篇幅来阐述“循环”的概念,这不仅仅是文字上的描述,而是通过生动的图表和案例,将碳、氮、硫、磷等元素的宏观迁移和转化过程,以及它们如何与生物圈、岩石圈、水圈和大气圈相互作用,展示得淋漓尽致。我被书中关于地球早期生命如何改变大气成分的章节深深吸引,那是一种跨越亿万年的宏大叙事,让我对地球生命的韧性和演化力量有了全新的认识。而模型方法的部分,更是让我看到了科学研究的未来方向。作者不仅仅是给出了几个模型的公式,而是详细解释了这些模型是如何被构建出来的,它们背后的假设是什么,以及在实际应用中能解决哪些问题。我印象特别深刻的是关于“生物地球化学循环模型”在气候变化研究中的应用,它如何帮助我们理解温室气体的来源和汇,以及预测未来气候情景。这本书的写作风格非常严谨,但同时又不乏科学的浪漫主义色彩。作者在阐述复杂概念时,总能找到恰当的比喻和类比,让即使是对相关领域不太熟悉的读者也能产生共鸣。读完这本书,我感觉自己对地球系统有了更全面、更深刻的理解,也更加意识到环境保护的紧迫性和复杂性。

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自从读了《生物地球化学:科学基础与模型方法》之后,我对地球生命系统的理解提升到了一个全新的维度。这本书不仅仅是在介绍科学知识,它更是在构建一种关于地球的“思维方式”。我被书中对“过程”的深刻描绘所吸引,作者将生物地球化学循环的每一个环节,从微观的酶促反应到宏观的板块运动,都进行了清晰而详尽的阐述。我尤其赞赏书中关于大气化学与生物地球化学循环相互作用的章节,从火山喷发释放温室气体,到植物的光合作用吸收二氧化碳,这些看似孤立的事件,在书中被巧妙地联系起来,形成了一幅生动的地球气候演变图景。而模型方法的部分,更是让我看到了将抽象理论转化为实际应用的巨大潜力。作者详细地介绍了各种模型,例如物质传输模型、反应动力学模型以及生态系统模型,并以实际案例说明它们如何帮助科学家理解复杂的地球过程,预测环境变化的潜在影响,以及为可持续发展提供科学依据。我被书中关于土壤养分循环的模型所吸引,这些模型如何帮助我们评估化肥使用的效率,预测土壤侵蚀的后果,以及制定更有效的土地管理策略,都让我看到了科学在解决现实问题中的巨大力量。这本书的语言风格既有科学的深度,又不失文学的感染力,作者在阐述科学原理的同时,也常常穿插一些引人入胜的案例,让我不仅学到了知识,更获得了对地球生命系统协同演进的深刻认识。

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书很好,可惜就是印刷质量一般

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很好很喜欢

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怀念李老师……

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李老师的心血

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印刷用纸质量太差!!

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……

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能不能学好就看他的了,希望能有所帮助

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……

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李老师的心血

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