湖泊水生态系统模拟研究 [Dynamic Modeling of Aquatic Ecosystem in Lakes] pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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于革 等 著

图书标签:

• 湖泊生态系统
• 生态模型
• 水动力学
• 水质模拟
• 营养盐循环
• 浮游生物
• 生态系统管理
• 环境科学
• 湖泊富营养化
• 动态模型

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030541314

版次：1

商品编码：12193975

包装：平装

外文名称：Dynamic Modeling of Aquatic Ecosystem in Lakes

开本：16开

出版时间：2017-09-01

用纸：胶版纸

页数：194

字数：300000

正文语种：中文

内容简介

　　《湖泊水生态系统模拟研究》针对气候变化下湖泊生态灾害发生和生态系统退化的现象和过程，介绍了在气候、水文和生态系统多因子影响下湖泊长期演变系统模式构建。通过对长江中下游鄱阳湖、太湖、巢湖等8个典型湖泊和53个湖泊群组成的湖泊进行水文-生态系统近现代和历史时期的模拟，以反演湖泊长期变化过程的视角，从动力学机制诊断湖泊生态系统演变，进而诊断湖泊生态系统的变化归因。

内页插图

目录

目录
前言
第一篇 模型构建原理和方法
第1章 概述 3
第2章 气候与流域水文模型 9
2.1 全球气候模式在湖泊流域模拟中的应用 9
2.2 流域水文模式及千年长度模拟的可行性 10
第3章 湖泊生态系统模型 14
3.1 描述生态系统方程的有关变量、参数和公式 14
3.2 生态系统模型和结构 18
3.3 湖泊生态系统外强迫作用和反馈模式 19
3.4 模型结构、求解和运行 21
第4章 湖泊水文-营养盐沉积模型 25
4.1 基本物质平衡公式 25
4.2 湖泊生态系统-营养盐沉积模型 27
4.3 湖泊营养态演变模拟设计 30
第5章 湖泊生态系统湖泊空间模型 33
5.1 湖泊流域自然地理要素在空间模型中界定和设置 33
5.2 空间模型的状态变量 34
5.3 空间模型构建和运行 35
第二篇 近现代模拟
第6章 长江中下游湖泊模拟基础 39
6.1 区域湖泊特征和变化 39
6.2 区域气候变化 41
6.3 湖泊水质营养态 42
6.4 湖泊营养盐的主要来源 43
第7章 太湖营养盐沉积模拟 45
7.1 湖泊气候水文特征 45
7.2 湖泊水文因子计算 47
7.3 太湖流域入湖总磷负荷 50
7.4 湖泊营养态发展 52
第8章 巢湖营养盐模拟 54
8.1 巢湖流域气候水文 54
8.2 水文因子计算 56
8.3 巢湖流域入湖总磷负荷 59
8.4 湖泊营养态发展 61
第9章 鄱阳湖营养盐模拟 63
9.1 鄱阳湖自然地理背景 63
9.2 湖泊水文因子计算 67
9.3 湖泊总磷负荷模拟计算 70
9.4 湖泊营养态发展 72
第10章 长江中下游湖泊群营养盐模拟(1) 74
10.1 典型湖泊的选择 74
10.2 数据和分析计算 75
10.3 模式和模拟 76
10.4 模拟结果和分析 80
第11章 长江中下游湖泊群营养盐模拟(2) 84
11.1 湖泊群模拟试验设置 84
11.2 模拟试验 91
11.3 结语 97
第12章 鄱阳湖生态系统模拟 99
12.1 湖泊生物群落和环境因子 99
12.2 湖泊生态动力模型 103
12.3 模拟方案、输入和输出 103
12.4 模拟结果和分析 106
12.5 敏感因子试验(试验3) 108
12.6 讨论和结语 111
第13章 鄱阳湖水文和生态系统的空间变化模拟 113
13.1 湖泊植物群落空间模拟基础 113
13.2 鄱阳湖水位变化下生物量响应模拟 117
13.3 湖泊底形与水位控制下生物量空间模拟 119
13.4 湖泊生物量空间变化模拟 122
第三篇 历史演化模拟
第14章 鄱阳湖历史时期流域水文模拟 127
14.1 鄱阳湖长期气候水文及生态系统变化 127
14.2 历史时期湖泊水文模拟 128
14.3 模拟方法和步骤 129
14.4 模拟结果分析 131
14.5 讨论和结语 136
第15章 鄱阳湖营养盐演化模拟 138
15.1 模型和模拟试验 138
15.2 资料与参数 138
15.3 模拟结果分析 140
15.4 试验3和敏感试验 145
15.5 讨论和结语 147
第16章 鄱阳湖生物量演化模拟 149
16.1 过去1000年资料与参数 149
16.2 模拟分析 151
16.3 驱动生物量变化因子分析 156
第17章 长江中下游湖泊群营养盐演化模拟 160
17.1 数据和资料 160
17.2 试验设置和模拟结果 161
17.3 分析和讨论 162
第18章 长江中下游湖泊群生物量演化模拟 166
18.1 控制实验 166
18.2 历史时期湖泊生物量 167
18.3 历史时期湖泊生物量与营养盐关系 169
第19章 历史模拟的对比检验 171
19.1 历史文档和湖泊沉积记录 171
19.2 区域气候演化对比 171
19.3 流域水文演化对比 172
19.4 湖泊营养盐演化对比 176
19.5 生物量变化 178
参考文献 181
致谢 194

前言/序言

　　长江中下游地区聚集了我国五分之四的淡水湖泊，既包括了鄱阳湖、洞庭湖、太湖、洪泽湖、巢湖等大型浅水湖泊，也包括了700多个湖泊构成的长江中游江汉一洞庭湖平原湖泊群、长江下游鄱阳湖一江北平原湖泊群、太湖一河口三角洲平原湖泊群，它们构成了我国最大的淡水湖泊群。根据历史文献记载和湖泊沉积记录的研究，在过去历史时期这些湖泊和湖？白群经历了巨大变化。由于这些浅水湖泊是在长江中下游洪泛平原上发育形成，它们具有高营养盐沉积背景且水力停留时间较短的特征，且与长江有密切的水力联系。然而在湖泊长期的演化过程中，外源磷负荷的增加极大地加快了湖泊营养态的演化速率和湖泊向富营养态的演化进程；同时洪泛平原的地质地貌特征决定了浅水型湖泊发育的几何形态，由于湖泊库容量小而面积大，较之深水湖泊，其对流域气候变化的响应更为强烈和显著。然而，由于缺乏长期连续性湖泊营养负荷的监测资料，使得在长时间尺度上认识湖泊的富营养化演化规律变得困难。欧洲和北美湖泊研究已构建了湖泊总磷计算模式，可以较好地解释一些深水湖泊的营养态变化量级、速度和趋势，反映出湖泊水文和沉积特征对营养态演化的制约。而目前针对亚欧大陆东岸的长江中下游浅水型湖泊的营养态演化和模拟研究仍是一个盲区。
　　富营养化是湖泊分类和演化学的一个概念，氮磷等营养物质的大量输入是水体富营养化的物质基础，是造成水体富营养化的必要条件。但湖泊营养物质的变化（如总磷水平）并非呈线性响应，它与气候变化以及与湖泊生态系统中浮游植物、高等水生植物、水生动物等的作用和反馈密切相关。这种复杂关系表征的湖泊生态系统食物链的维系、水体营养盐的平衡既有渐变也有突变现象，反映了在非线性系统中存在一定的临界域，超过这个临界阈值，即使受到很小触发可引起重大变化。然而以中国湖泊近几十年器测历史资料以及依据短期验证和率定的营养盐模型难以获得可靠的认识。为此，本书从湖泊营养态演化不同层次的驱动机制考虑，构建了多因子和多时间尺度下湖泊生态系统初级生产者与顶级捕食者的关系和结构动力模型以及湖泊营养盐变化动力模型进行长时间的计算机数值模拟，对认识气候水文因子在年际。年代际时间尺度下变化，湖泊生态系统和湖泊营养态从渐变到突变的演化过程，探索触发湖泊突变的关键因子和机制，对精确预测由人类排放活动导致的湖泊富营养化有着重要作用，也对湖泊生态系统的长期营养态变化过程认识有所突破。

远航者之歌：深海巨兽的生态史诗 内容简介 本书是一部宏大而精微的海洋生态学著作，它将带领读者潜入地球上最神秘、最广袤的疆域——深海，揭示那些在永恒黑暗中进化的生命奇迹，以及支撑着这一极端环境的复杂物理、化学和生物过程。我们不再关注表层的阳光普照，而是深入到海平面以下数千米的幽暗深渊，探讨那里的生态系统如何维持其令人难以置信的稳定性和适应性。 第一部分：幽暗王国的地质与物理基石 本书的开篇致力于勾勒出深海环境的独特物理画卷。我们首先考察大洋深处的地质构造，包括海沟的形成、海底火山活动与热液喷口的地理分布。这部分详细阐述了深海平原、洋中脊和海山在水文动力学中的作用，这些巨大的海底构造如何影响全球热盐环流，进而塑造了深海的温度、盐度和溶解氧梯度。 重点章节将深入分析“海洋泵”的机制。尽管缺乏光合作用，深海生态系统却依赖于来自上层水体的有机物沉降——即“海洋雪”。我们利用最新的海洋观测数据和沉积物捕集技术，量化了不同纬度和季节的物质通量，并探讨了颗粒物在降解过程中的生物化学转化路径。对于深度超过2000米的中层带（Mesopelagic Zone），我们详细考察了生物钟的错位性适应，以及“垂直迁移生物群落”在碳循环中的关键角色。 第二部分：深渊生物的极端生理学与适应策略 本书的核心部分聚焦于深海生物的非凡生命策略。在持续的冰冷（通常低于4°C）和极高静水压（可达1000个大气压以上）的环境下，生命如何维持其结构完整性和生化活性？ 我们深入解析了深海鱼类、无脊椎动物以及微生物群落的分子适应机制。生理学章节详细讨论了渗透调节物质（如三甲胺氧化物，TMAO）在稳定蛋白质结构中的作用，以及细胞膜脂质组的特殊调控以维持流动性。对于生活在热液喷口附近的极端微生物，本书系统梳理了化能合成（Chemosynthesis）的生化通路，对比了硫氧化、甲烷氧化等不同能量获取路径的效率与生态意义。 在形态学层面，我们考察了深海巨型化现象（Deep-sea Gigantism）的进化驱动力，并分析了生物体为适应光线稀缺而发展的特殊感官系统，例如对化学信号的超灵敏捕获、大型侧线系统对微弱水流的感知，以及不同生物发光模式的功能性分类（如反向照明、诱捕、物种识别）。 第三部分：生态互作与生物多样性热点 深海生态系统的生物多样性虽然看似稀疏，但在局部热点区域却呈现出令人震惊的集中性。本书将深海生态系统的互作关系划分为三大主要类型： 1. 沉积物生态系统（Benthic Ecosystems）： 探讨了海星、海参、管状蠕虫等底栖生物如何利用“海洋雪”和沉积物有机质，以及它们在沉积物扰动和营养物质再循环中的作用。特别关注了深海生物如何应对极低食物供应下的能量吝啬策略。 2. 水柱生态系统（Pelagic Ecosystems）： 聚焦于中层带和渊层带的浮游生物群落。我们比较了捕食性水母、栉水母与小型甲壳类动物之间的能量传递效率，并评估了这些生物在将上层水体碳转移到深处的重要性。 3. 化能自养群落（Chemosynthetic Communities）： 这是深海生态研究中最引人入胜的领域之一。我们详细描述了热液喷口（黑烟囱与白烟囱）和冷泉群落的结构特征。通过对共生关系的深入剖析，揭示了宿主生物如何与化能细菌形成互利共生的关系，从而建立起完全脱离太阳能的复杂食物网。对这些独特生态系统的长期监测数据进行了梳理，评估了其生命周期和对地质事件的抵抗力。 第四部分：人类活动影响与未来保育挑战 本书的最后一部分将视线转向快速发展的人类活动对深海的潜在威胁。我们对深海采矿（Deep-Sea Mining）的生态足迹进行了前瞻性评估，特别是对多金属结核、富钴结壳和海底硫化物开采可能造成的沉积物扰动、噪音污染以及生物群落破坏的长期影响进行了建模分析。 此外，本书还讨论了深海渔业（如深海延绳捕捞）对脆弱的古老生物（如深海珊瑚群落）的物理破坏。针对气候变化，我们分析了海洋酸化和深海氧气最低层（Oxygen Minimum Zones, OMZs）的扩张对深海生物呼吸生理和分布范围的胁迫。 最终，本书提出了一系列基于生态系统服务的科学保育策略，强调了在缺乏完整生物学数据的情况下，如何利用空间生态学和遗传学工具来划定“深海保护区”（MPAs），以确保这一地球上最大生态系统的长期可持续性。 《远航者之歌》不仅是海洋科学家的专业参考，更是对所有热爱地球自然奇观的读者发出的邀请——共同探索那片沉默、宏伟而又极度脆弱的蓝色领域。

评分☆☆☆☆☆

这本书的标题让我联想到一种科学的严谨性和探索精神。我一直认为，理解自然界的奥秘，尤其是一些庞大而复杂的生态系统，需要借助科学的工具和方法。湖泊作为地球上重要的淡水资源，其生态系统的健康状况直接关系到人类的可持续发展。我希望这本书能够揭示湖泊生态系统在受到外界干扰时，其内部的响应机制和演变规律。例如，当水温升高或氮磷输入增加时，湖泊会发生怎样的变化？这些变化又会对哪些物种产生最显著的影响？书中是否会讨论一些经典的生态模型，比如Lotka-Volterra模型在湖泊生态中的应用，或者更复杂的DEB模型（动态能量预算模型）？我也很想知道，科学家们是如何通过模拟来预测未来气候变化对湖泊生态系统的潜在威胁，并提出相应的应对策略的。这本书给我的感觉，是关于如何运用科学的力量，去理解、去预测、去保护这些宝贵的蓝色星球上的生命摇篮。

评分☆☆☆☆☆

我是一名环境科学专业的学生，正在为我的毕业论文寻找灵感和理论支持。这本书的书名“湖泊水生态系统模拟研究”恰好是我研究方向的核心。我目前正在考虑建立一个湖泊水质的模型，来评估不同排污口对湖泊水体的影响。我希望能在这本书中找到相关的建模理论、常用的模型软件介绍，以及如何进行模型参数的校正和验证。我尤其关注那些能够模拟营养物质循环和藻类爆发的模型，因为这些是我论文的关键部分。同时，我也对如何将模型结果与实际观测数据相结合，以得出更可靠的结论有所期待。如果书中能够分享一些研究者在实际应用中遇到的挑战以及他们的解决方案，那对我来说将是宝贵的经验。这本书不仅仅是一份研究报告，更可能是我学术旅途中的一份珍贵资。

评分☆☆☆☆☆

翻阅这本书的目录，我被其中涵盖的广度和深度所吸引。从基础的水化学参数到复杂的生物群落演替，再到宏观的流域水文过程，似乎无所不包。我个人对湖泊中不同营养级生物之间的能量流动特别感兴趣，比如浮游植物如何转化太阳能，以及它们如何支撑起整个食物网。我希望书中能够提供详细的模型构建方法，以及如何利用这些模型来预测不同情境下的生态系统响应。毕竟，在面对日益严峻的环境挑战时，科学的预测和有效的干预手段至关重要。我也对书中可能涉及到的遥感和GIS技术在湖泊监测和管理中的应用感到好奇，这些技术手段能够极大地拓展我们的观测范围和分析能力。如果书中能够提供一些代码示例或者数据处理的技巧，那就更贴心了，能够帮助我将书本知识转化为实际操作。我期待这本书能够在我对湖泊生态系统知识的探索之路上，成为一位引路人，带我走进一个更专业、更系统的研究领域。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计就吸引了我，湖泊的深邃蓝色和水面上泛起的涟漪，营造出一种宁静而神秘的氛围，让我迫不及待地想翻开一探究竟。我一直对大自然的水体有着浓厚的兴趣，尤其是湖泊，它们是生命的重要孕育之地，承载着丰富的生物多样性。我希望这本书能够深入浅出地讲解湖泊水生态系统的奥秘，比如它们是如何运作的，各种生物之间又是如何相互影响的，以及人类活动对这些微妙平衡可能造成的影响。我尤其期待书中能够介绍一些前沿的研究方法和技术，能够帮助我们更清晰地认识和理解这些复杂的生态系统。如果书中能提供一些案例分析，讲述一些具体的湖泊生态恢复的故事，那就更好了，这会让我对科学研究如何服务于现实问题有更深刻的体会，也能够给我一些启发，思考在我的生活中，我能为保护水生态做些什么。总之，这本书在我看来，不仅仅是一本学术著作，更是一扇了解生命与自然之间深刻联系的窗口。

评分☆☆☆☆☆

作为一个对自然科学充满好奇心的业余爱好者，我一直对湖泊的生态环境着迷。我经常去家附近的湖泊散步，看着水中的鱼虾游弋，岸边的植物摇曳，总会思考这些生命是如何在这样一个相对封闭的环境中生存和繁衍的。这本书的名字听起来就非常专业，虽然我可能无法完全理解其中所有的复杂公式和模型，但我相信它能够让我以一种全新的视角去审视我所观察到的湖泊现象。我期待书中能够用通俗易懂的语言，解释一些基本的生态学概念，比如生物地球化学循环，能量流动，以及物种之间的竞争与合作。如果书中能配上精美的插图和图表，那就更好了，能够帮助我更好地理解抽象的科学原理。我希望这本书能让我对湖泊生态系统有一个更宏观、更系统的认识，就像打开了一个微观世界的潘多拉魔盒，让我看到背后隐藏的巨大能量和精妙的生命哲学。