生物地球化學:科學基礎與模型方法

生物地球化學:科學基礎與模型方法 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

李長生 著
圖書標籤:
  • 生物地球化學
  • 地球化學
  • 生物學
  • 環境科學
  • 模型方法
  • 科學基礎
  • 生態係統
  • 碳循環
  • 氮循環
  • 水循環
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齣版社: 清華大學齣版社
ISBN:9787302412656
版次:1
商品編碼:11896274
品牌:清華大學
包裝:平裝
開本:16
齣版時間:2016-03-01
用紙:膠版紙

具體描述

內容簡介

生物地球化學是一門以追蹤化學元素的遷移轉化為綫索研究生命與環境相互關係的科學。地球上形形色色的生命活動受控於基本的動力學和熱力學機製。本書基於量、群、流、場這四個概念重點討論元素在地球係統中的豐度、形態、運動及各種驅動力場,探究自然環境如何影響生命的起源、進化和生存狀況,分析生命改變自然環境的過程。書中還介紹瞭基於化學動力學和化學熱力學機製所建立的一個生物地球化學模型DNDC,及其詳細的科學原理和應用。讀者隻要具備中學化學知識就可很好地理解書中的內容。 本書可作為本科生和研究生的教材,也可為專業科研工作者提供參考。

前言/序言


《生態係統動力學:過程、反饋與整閤》 本書深入探討瞭現代生態學研究的核心——生態係統如何運作、演變以及它們如何對內外變化做齣反應。我們關注的不是孤立的生物或化學過程,而是它們之間錯綜復雜的相互作用,以及這些相互作用如何塑造瞭從微小的土壤微生物群落到廣闊的全球性海洋係統。 第一部分:核心過程與驅動力 本部分奠定瞭理解生態係統運作的基礎,詳細闡述瞭驅動生態係統變化的關鍵生物地球化學循環和能量流動。 碳循環的宏觀視角: 我們從陸地到海洋,解析碳如何在生物體、大氣、土壤和水體之間進行物質轉化和能量交換。章節將重點關注光閤作用、呼吸作用、分解作用等關鍵生物過程,並探討人為活動(如燃燒化石燃料、土地利用變化)如何擾亂這一基本循環,從而對氣候變化産生深遠影響。我們將深入分析碳固定、碳儲量以及碳匯與碳源的概念,並介紹用於量化這些過程的方法。 氮與磷的限製性作用: 盡管碳是能量流動的核心,但氮和磷往往是限製許多生態係統生産力的關鍵營養元素。本部分將細緻分析氮循環的復雜性,包括固氮、硝化、反硝化等微生物過程,以及它們如何影響初級生産力、有機物分解和水體富營養化。磷循環的獨特性質,特彆是其沉積和溶解的模式,以及在土壤和水體中的不可再生性,也將被深入探討。我們將考察這些營養素在不同生態係統類型(如森林、草原、濕地、湖泊)中的差異化行為。 能量流動與食物網結構: 生態係統的動力學本質上是能量流動的故事。本部分將係統闡述能量如何從太陽能(或化學能)通過生産者、初級消費者、次級消費者逐級傳遞,以及每一級傳遞過程中的能量損失。我們將分析食物網的復雜性,包括物種組成、營養級效率、以及能量在不同營養級之間的分配。生態係統的能量收支平衡概念及其重要性將被重點強調。 水文循環與生態係統連接: 水不僅是生命的必需品,更是驅動物質遷移和能量傳輸的重要載體。本部分將審視水文循環(降水、蒸發、徑流、地下水)與生態係統過程的緊密聯係。我們將分析不同生態係統對水資源可用性的響應,以及水流如何影響營養素的輸送、土壤侵蝕和棲息地的形成。特彆是,水文循環在連接陸地和水生生態係統中的作用將得到突齣。 第二部分:反饋機製與係統響應 生態係統並非被動接受者,而是充滿復雜的反饋機製,使其能夠維持穩定或發生劇烈轉變。本部分將聚焦於這些內部調節和外部響應機製。 正反饋與負反饋: 理解生態係統的穩定性和易變性,關鍵在於掌握其反饋迴路。本部分將詳細解析正反饋(放大效應)和負反饋(穩定效應)在生態係統中的錶現形式,例如,氣候變暖可能導緻永久凍土融化釋放更多溫室氣體(正反饋),而生物量增加則可能通過消耗更多CO2來減緩氣候變暖(負反饋)。我們將通過實例分析,說明這些反饋如何影響種群動態、物種競爭和群落結構。 閾值效應與生態係統轉變: 許多生態係統對環境變化的響應並非綫性的。本部分將深入研究閾值效應(tipping points),即當環境壓力超過一定臨界值時,生態係統可能會發生快速、不可逆的轉變。我們將分析導緻生態係統崩潰或發生劇烈改變的潛在驅動因素,如森林火災、過度捕撈、水體藻華爆發等,並探討識彆和預測這些轉變的方法。 物種相互作用與群落動態: 從捕食、競爭到共生,物種間的直接和間接相互作用是塑造群落結構和動態的核心。本部分將係統梳理不同類型的物種相互作用,並分析它們如何影響種群數量、物種多樣性以及生態係統的功能。我們將探討群落演替理論,以及物種對環境變化的響應如何驅動群落的重塑。 非生物環境的變化與生態係統適應: 地球的非生物環境,如溫度、降水、土壤pH值、光照強度等,持續發生著自然和人為的變化。本部分將考察這些非生物因素如何直接影響生物體的生理、行為和生存,以及生態係統作為一個整體如何通過進化、遷移或適應性反應來應對這些變化。 第三部分:整閤性視角與未來展望 在理解瞭核心過程和反饋機製後,本部分將轉嚮如何整閤這些知識,以更全麵地理解復雜的生態係統,並展望未來的研究方嚮。 生態係統服務與人類福祉: 生態係統並非僅僅是自然存在的實體,它們為人類提供瞭不可或缺的服務,如清潔的空氣和水源、食物供應、氣候調節、授粉等。本部分將係統介紹和量化這些生態係統服務,並闡述其與人類社會福祉的緊密聯係。我們將討論如何在生態係統退化的情況下,維持或恢復這些關鍵服務。 空間異質性與尺度效應: 生態係統的過程和模式在空間上錶現齣顯著的異質性,並且在不同的尺度上(從微環境到全球)可能展現齣不同的規律。本部分將強調在分析生態係統時考慮空間尺度和空間格局的重要性,以及如何通過多尺度分析來整閤不同尺度下的生態過程。 整閤模型方法: 本部分將介紹多種生態係統模型方法,用於模擬和預測生態係統的動態行為。我們將討論不同類型模型的優缺點,例如,過程模型(process-based models)側重於模擬具體的生物地球化學過程,而統計模型(statistical models)則側重於識彆變量間的相關性。我們將探討如何利用這些模型來理解復雜的反饋機製、預測環境變化的影響,並為生態管理和保護提供科學依據。 未來研究前沿: 本部分將探討當前生態學研究中最具挑戰性和前瞻性的領域,包括應對氣候變化、生物多樣性喪失、全球變化下的生態係統韌性,以及如何更好地將科學研究成果應用於實際的生態保護和管理實踐。我們將鼓勵讀者思考,如何通過跨學科的閤作,構建更全麵、更具預測性的生態係統理解框架。 本書旨在為讀者提供一個深入、全麵的生態係統動力學知識體係。我們鼓勵讀者批判性地思考,將所學知識應用於分析現實世界中的生態挑戰,並積極參與到保護我們賴以生存的地球傢園的努力中。

用戶評價

評分

這本書絕對是一場智識的冒險,我是在一個偶然的機會下發現它的,當時我正著迷於地球如何運作,尤其是那些我們肉眼看不見的、卻又深刻影響著我們生存環境的化學過程。翻開這本書,我立刻被它嚴謹的邏輯和廣闊的視野所吸引。它不僅僅是羅列一堆枯燥的化學公式和地質術語,而是將這些元素巧妙地編織成一張關於生命與地球相互作用的宏大畫捲。作者深入淺齣地講解瞭生物地球化學循環的核心概念,從碳、氮、磷等關鍵元素的循環機製,到這些循環如何被地質活動、氣候變化以及生物過程所塑造和驅動,都進行瞭詳盡的闡釋。讀到關於海洋中浮遊生物如何調控大氣二氧化碳含量的部分,我簡直驚嘆於大自然設計的精妙;而瞭解到土壤微生物在養分循環中扮演的關鍵角色時,我又對那些微小的生命充滿瞭敬畏。書中的模型方法部分更是讓我眼前一亮,作者並沒有停留在理論層麵,而是生動地展示瞭如何利用數學模型來模擬和預測生物地球化學過程,這對於理解復雜係統和應對環境挑戰具有極其重要的實踐意義。我尤其欣賞作者在處理一些前沿研究問題時所展現齣的批判性思維,他不僅介紹瞭現有的模型,還指齣瞭它們的局限性,並鼓勵讀者進行進一步的探索。這本書的語言風格非常專業,但又不失啓發性,許多章節的引言都充滿瞭哲學思辨,引發瞭我對生命起源、地球演化以及人類在其中角色的深刻反思。它讓我對“地球是一個整體”有瞭更深刻的理解,也讓我認識到,每一個看似微小的生物地球化學過程,都可能對整個星球産生蝴蝶效應般的影響。這是一本需要靜下心來細細品味的著作,每次閱讀都能有新的收獲。

評分

在浩瀚的科學圖書海洋中,《生物地球化學:科學基礎與模型方法》無疑是一顆璀璨的明珠。這本書的齣版,對於任何對地球生命係統運作機製感興趣的人來說,都是一份寶貴的禮物。我被書中對“相互作用”的深刻洞察所吸引,作者將生物、化學、地質和物理等多個學科的知識融會貫通,清晰地展示瞭它們之間如何相互影響,相互製約,共同塑造瞭我們賴以生存的地球。我尤其贊賞書中對於“反饋機製”的詳細闡述,例如,氣候變化如何影響植被生長,進而改變碳的吸收,這是一個典型的正反饋或負反饋例子,作者通過這些例子,讓我對地球係統的復雜性和穩定性有瞭更深入的理解。書中關於模型方法的章節,更是將科學研究推嚮瞭一個新的高度。作者不僅僅是介紹模型,更是深入淺齣地講解瞭模型的構建原理、參數選擇以及結果解釋,這讓我對如何利用數學工具來理解和預測復雜的地球係統有瞭全新的認識。我被書中關於地錶水體中生物地球化學過程的模型所吸引,這些模型如何幫助我們評估水汙染的擴散,預測藻類爆發的風險,以及製定有效的治理策略,都讓我深感科學的實用價值。這本書的語言風格既有科學的嚴謹,又不失文學的優美,作者在描述復雜的科學概念時,總能找到最恰當的詞語,讓讀者在享受閱讀樂趣的同時,也能獲得深刻的知識。它讓我更加深刻地理解到,我們所做的每一個決定,都可能對地球的生物地球化學循環産生長遠的影響。

評分

《生物地球化學:科學基礎與模型方法》這本書,絕不僅僅是一本關於自然科學的書籍,它更像是一場關於地球生命脈絡的探索之旅。我被書中對“曆史”的維度所深深吸引,作者將當前地球上的生物地球化學過程置於漫長的地質曆史長河中進行考察,清晰地展示瞭生命如何影響地球,又如何被地球所塑造。我尤其贊賞書中關於早期地球大氣演化的章節,從無氧到有氧的轉變,生命是如何在其中扮演瞭關鍵角色,讓我對地球生命的強大力量充滿瞭敬畏。而模型方法的部分,更是讓我看到瞭將抽象理論轉化為實際應用的巨大潛力。作者詳細地介紹瞭各種模型,例如模擬地球係統不同圈層相互作用的模型,以及基於過程的生物地球化學模型,並以實際案例說明它們如何幫助科學傢理解地球係統的復雜性,預測未來氣候變化的影響,以及為環境保護提供科學支持。我被書中關於陸地生態係統中生物地球化學循環的模型所吸引,這些模型如何幫助我們預測森林火災對碳排放的影響,以及評估不同土地利用方式對養分循環的改變,都讓我看到瞭科學在應對環境挑戰中的關鍵作用。這本書的寫作風格既有科學的嚴謹,又不失人文的溫度,作者在闡述科學原理的同時,也常常穿插一些引人深思的故事,讓我不僅學到瞭知識,更獲得瞭對地球生命與環境之間關係的深刻理解。

評分

《生物地球化學:科學基礎與模型方法》這本書,為我打開瞭一扇通往地球運作奧秘的大門。我被書中對“係統性”的強調所深深吸引,作者將生物、化學、地質、物理以及人類活動等多個因素納入考量,清晰地展示瞭它們之間如何相互作用,形成一個復雜而又動態的整體。我尤其贊賞書中關於河流和湖泊中生物地球化學循環的章節,從有機物的分解到營養鹽的富集,再到藻類的大量繁殖,每一個環節都被作者細緻入微地描繪,讓我對水體生態係統的變化有瞭更深刻的理解。而模型方法的部分,更是讓我看到瞭科學研究的精準性和前瞻性。作者詳細地介紹瞭各種模型,例如水文模型、水質模型以及生態係統模型,並以實際案例說明它們如何幫助科學傢預測水體汙染的擴散,評估水資源的可持續利用,以及為水環境保護提供科學支持。我被書中關於全球碳循環模型所吸引,這些模型如何幫助我們預測氣候變化的長期影響,以及評估不同減排策略的效果,都讓我看到瞭科學在應對全球性挑戰中的關鍵作用。這本書的寫作風格既有科學的嚴謹,又不失人文的關懷,作者在闡述科學原理的同時,也常常穿插一些引人入勝的故事,讓我不僅學到瞭知識,更獲得瞭對地球生命係統 interconnectedness 的深刻理解。

評分

在閱讀《生物地球化學:科學基礎與模型方法》之前,我對這個領域知之甚少,但這本書卻以其獨到的視角和嚴謹的論述,徹底改變瞭我的看法。我被書中對“不確定性”的坦誠所打動,作者在介紹生物地球化學過程和模型時,並沒有迴避其中的復雜性和未知性,而是清晰地指齣瞭科學研究的局限性,並鼓勵讀者進行批判性思考。我尤其贊賞書中關於生物地球化學循環中“閾值效應”的討論,例如,當某個環境因子超過一定閾值時,可能會引發生態係統的劇烈變化,這讓我對環境變化的潛在風險有瞭更深刻的認識。而模型方法的部分,更是讓我看到瞭科學研究的嚴謹性和創新性。作者詳細地介紹瞭各種模型,例如基於代理的模型、基於個體單位的模型以及集成模型,並以實際案例說明它們如何幫助科學傢理解復雜的生態係統動力學,評估環境變化的潛在影響,以及為可持續發展提供科學依據。我被書中關於城市生物地球化學模型所吸引,這些模型如何幫助我們評估城市發展對水質和空氣質量的影響,以及製定更有效的城市規劃策略,都讓我看到瞭科學在解決現實問題中的巨大力量。這本書的語言風格既有科學的深度,又不失文學的感染力,作者在闡述科學原理的同時,也常常穿插一些引人入勝的案例,讓我不僅學到瞭知識,更獲得瞭對地球生命係統復雜性和脆弱性的深刻認識。

評分

坦白說,在拿到這本書之前,我對“生物地球化學”這個概念的理解還停留在非常基礎的層麵,覺得大概就是關於土壤、水和生物之間的一些化學反應吧。但《生物地球化學:科學基礎與模型方法》徹底顛覆瞭我的認知。它以一種令人難以置信的清晰度和係統性,為我打開瞭一個全新的世界。我最喜歡的部分是它如何將看似孤立的科學領域——生物學、地質學、化學、物理學——融匯貫通,展示齣它們之間錯綜復雜的聯係。作者花瞭大量篇幅來闡述“循環”的概念,這不僅僅是文字上的描述,而是通過生動的圖錶和案例,將碳、氮、硫、磷等元素的宏觀遷移和轉化過程,以及它們如何與生物圈、岩石圈、水圈和大氣圈相互作用,展示得淋灕盡緻。我被書中關於地球早期生命如何改變大氣成分的章節深深吸引,那是一種跨越億萬年的宏大敘事,讓我對地球生命的韌性和演化力量有瞭全新的認識。而模型方法的部分,更是讓我看到瞭科學研究的未來方嚮。作者不僅僅是給齣瞭幾個模型的公式,而是詳細解釋瞭這些模型是如何被構建齣來的,它們背後的假設是什麼,以及在實際應用中能解決哪些問題。我印象特彆深刻的是關於“生物地球化學循環模型”在氣候變化研究中的應用,它如何幫助我們理解溫室氣體的來源和匯,以及預測未來氣候情景。這本書的寫作風格非常嚴謹,但同時又不乏科學的浪漫主義色彩。作者在闡述復雜概念時,總能找到恰當的比喻和類比,讓即使是對相關領域不太熟悉的讀者也能産生共鳴。讀完這本書,我感覺自己對地球係統有瞭更全麵、更深刻的理解,也更加意識到環境保護的緊迫性和復雜性。

評分

當我翻開《生物地球化學:科學基礎與模型方法》這本書時,我原本以為自己會遇到一些晦澀難懂的專業術語和枯燥的理論。然而,這本書卻以一種令人驚艷的方式,將科學的魅力展現得淋灕盡緻。我被書中對“尺度”的深入探討所深深吸引,作者不僅分析瞭微觀層麵的生物化學反應,還將其置於宏觀的全球尺度下進行考察,清晰地展示瞭不同尺度下生物地球化學過程的獨特性和聯動性。我尤其贊賞書中關於土壤生物地球化學過程的章節,從土壤微生物的代謝活動到有機物的分解,再到養分的礦化和淋溶,每一個環節都被作者細緻入微地描繪,讓我對土壤這個看似平凡的介質有瞭全新的認識。而書中關於模型方法的介紹,更是讓我看到瞭科學研究的未來方嚮。作者詳細地介紹瞭各種模型,例如描述性模型、預測性模型以及優化模型,並以實際案例說明它們如何幫助科學傢理解生態係統的動態,評估環境變化的潛在影響,以及為可持續發展提供科學依據。我被書中關於海洋生物地球化學循環的模型所吸引,這些模型如何幫助我們預測海洋酸化對珊瑚礁的影響,以及評估海洋漁業資源的承載能力,都讓我看到瞭科學解決現實問題的巨大力量。這本書的語言風格既嚴謹又富有啓發性,作者在闡述科學原理的同時,也常常穿插一些引人深思的案例,讓我不僅學到瞭知識,更獲得瞭對地球生命係統運作機製的深刻洞察。

評分

拿到《生物地球化學:科學基礎與模型方法》這本書,我最先想到的是它是否會像我之前讀過的某些科學書籍那樣,充滿冰冷的公式和難以理解的概念。然而,事實恰恰相反。這本書以一種令人驚嘆的方式,將地球的生命係統與化學過程緊密聯係起來,仿佛為我打開瞭一扇通往地球“心髒”的窗戶。作者在介紹生物地球化學循環時,不僅僅是列舉瞭循環的步驟,更是生動地描繪瞭這些循環在時間和空間尺度上的動態變化。我特彆喜歡書中關於水循環與營養鹽循環相互作用的章節,它清晰地展示瞭水如何作為溶劑和載體,將生命必需的元素輸送到世界各地,又如何影響著生物的生長和死亡。而模型方法的部分,更是讓我看到瞭將抽象理論轉化為實際應用的巨大潛力。作者詳細介紹瞭各種模型,例如質量平衡模型、動力學模型等,並以實際案例說明它們如何幫助科學傢預測生態係統的響應,評估環境風險,甚至指導資源管理。我被書中關於土壤微生物群落對養分循環影響的模型所吸引,這種微觀層麵的研究如何影響宏觀的生態平衡,讓我對生命的復雜性有瞭新的認識。這本書的寫作風格既嚴謹又充滿人文關懷,作者在闡述科學原理的同時,也常常穿插一些引人深思的哲學思考,讓我不僅學到瞭知識,更獲得瞭啓迪。它讓我意識到,我們所處的地球是一個相互連接、生生不息的有機整體,而生物地球化學過程正是維係這一整體的關鍵。

評分

這本書的厚度一開始讓我有些望而卻步,但當我真正沉浸其中後,便深深被它所展現的科學魅力所摺服。《生物地球化學:科學基礎與模型方法》是一部關於地球生命與物質循環的百科全書式的著作,它以一種引人入勝的方式,將復雜的科學原理呈現給讀者。我尤其贊賞作者對於“過程”的細緻描繪,書中不僅介紹瞭生物地球化學循環的基本概念,更深入地探討瞭驅動這些循環的物理、化學和生物過程。從光閤作用如何固定碳,到微生物如何分解有機物釋放營養,再到火山活動如何釋放溫室氣體,每一個環節都被作者細緻入微地剖析。我被書中關於全球碳循環的章節所吸引,作者清晰地展示瞭陸地生態係統、海洋和大氣之間的碳交換,以及人類活動對這一平衡的乾擾。書中關於生物地球化學模型的介紹更是讓我大開眼界,作者不僅介紹瞭各種模型的類型,還詳細闡述瞭它們在模擬不同地球過程中的優勢和局限性。我被書中關於同位素示蹤技術在生物地球化學研究中的應用所吸引,這種精密的分析手段如何幫助我們追溯物質的來源和轉化路徑,讓我深感現代科學的強大。這本書的語言風格非常精煉,每個句子都充滿瞭信息量,但又不會讓人覺得晦澀難懂。作者在處理一些爭議性研究課題時,也展現瞭平衡和客觀的態度,提供瞭多種觀點供讀者思考。總而言之,這是一本極具啓發性的著作,它不僅能夠提升讀者對生物地球化學領域的認知,更能激發讀者對地球生命和環境問題的深度思考。

評分

自從讀瞭《生物地球化學:科學基礎與模型方法》之後,我對地球生命係統的理解提升到瞭一個全新的維度。這本書不僅僅是在介紹科學知識,它更是在構建一種關於地球的“思維方式”。我被書中對“過程”的深刻描繪所吸引,作者將生物地球化學循環的每一個環節,從微觀的酶促反應到宏觀的闆塊運動,都進行瞭清晰而詳盡的闡述。我尤其贊賞書中關於大氣化學與生物地球化學循環相互作用的章節,從火山噴發釋放溫室氣體,到植物的光閤作用吸收二氧化碳,這些看似孤立的事件,在書中被巧妙地聯係起來,形成瞭一幅生動的地球氣候演變圖景。而模型方法的部分,更是讓我看到瞭將抽象理論轉化為實際應用的巨大潛力。作者詳細地介紹瞭各種模型,例如物質傳輸模型、反應動力學模型以及生態係統模型,並以實際案例說明它們如何幫助科學傢理解復雜的地球過程,預測環境變化的潛在影響,以及為可持續發展提供科學依據。我被書中關於土壤養分循環的模型所吸引,這些模型如何幫助我們評估化肥使用的效率,預測土壤侵蝕的後果,以及製定更有效的土地管理策略,都讓我看到瞭科學在解決現實問題中的巨大力量。這本書的語言風格既有科學的深度,又不失文學的感染力,作者在闡述科學原理的同時,也常常穿插一些引人入勝的案例,讓我不僅學到瞭知識,更獲得瞭對地球生命係統協同演進的深刻認識。

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很有意思的書

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李老師的心血

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大師的著作,怎能不買呢,懷念大師!

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生物地球化學:科學基礎與模型方法

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大師的著作,怎能不買呢,懷念大師!

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很有意思的書

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很好很喜歡

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能不能學好就看他的瞭,希望能有所幫助

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