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商品簡介
作者簡介
名人/編輯推薦
目次
書摘/試閱
商品簡介
楊東方的《地球生態系統的硅動力》創新地從環 境學、生物學、生物地球化學、物理海洋學、氣象學 、氣候學和生態學的角度，定量化地研究了膠州灣浮 游植物生態變化過程，揭示了浮游植物的生長規律， 深入闡明了營養鹽硅的生物地球化學過程與營養鹽限 制的判斷方法、法則和唯一性，海洋環境與浮游植物 生長的生態學原理以及浮游植物與人類決定大氣碳的 變化和平衡過程。同時，提出地球生態系統的補充機 制、北太平洋的海洋生態動力和未來地球氣候變化模 式，創立地球生態系統的理論，展示人類與地球生態 系統的相互作用，剖析目前地球發生的現象，預測了 人類影響下的地球發展趨勢。
《地球生態系統的硅動力》共分為25章。主要內 容為生態數學模型的建立方法和應用，營養鹽、光照 時間和水溫對浮游植物生長的影響，以及浮游植物生 長規律、地球生態系統機制、大氣碳的變化和平衡等 。
本書適合海洋地質學、環境學、生物學、生物地 球化學、物理海洋學、氣象學、氣候學、生態學、海 灣生態學和河口生態學的有關科學工作者和相關學科 的專家參閱，適合高等院校師生作為教學和科研參考 。
作者簡介
楊東方 1984年畢業于延安大學數學系(學士)；1989年畢業丁大連理工大學應用數學研究所(碩士)：1999畢業于中國科學院青島海洋研究所(博士)；同年在中國海洋大學(青島海洋大學)、化學化工學院和環境科學與工程研究院做博士后研究工作，研宄方向：膠州灣浮游植物的生長過程的定量化初步研究。2001年在上海水產大學和國家海洋局北海監測中心工作，主要從事海洋生態學、生物學和數學等學科教學以及海洋生態學和生物地球化學領域的研究，后被國家海洋局北海監測中心聘為教授級高級工程師。2002年被國家海洋局第一海洋研究所聘為研究員。曾參加GLOBEC(全球海洋生態系統研究)的研究計劃中的由18個國家和地區聯合進行的南海考察；LOICZ(沿岸帶陸海相互作用研究)的研究計劃中在黃海東海的考察及JGOFS(全球海洋通量聯合研究)的研究計劃中在黃海東海的考察。并多次參加了青島膠州灣、煙臺近海的海上調查及獲取數據工作，參加了膠州灣等水域的生態系統動態過程和持續發展等課題的研究。目前，正在進行膠州灣和長江口的生態、環境、生物地球化學過程的研究。
名人/編輯推薦
《地球生態系統的硅動力》適合海洋地質學、環境學、生物學、生物地球化學、物理海洋學、氣象學、氣候學、生態學、海灣生態學和河口生態學的有關科學工作者和相關學科的專家參閱，適合高等院校師生作為教學和科研參考。
目次
第1章生態數學模型及其在海洋生態學中的應用
1.1生態數學模型的特點和類型
1.1.1 生態數學模型的構建
1.1.2模型的特點和類型
1.2舉例說明數學模型在生態學中的應用
1.2.1 DINT模型
1.2.2顆粒垂直通量模型
1.2.3剩余產量模式
1.2.4伯塔蘭菲生長方程式
1.2.5 海洋中懸浮物質再懸比率計算模式
1.2.6膠州灣北部水層生態動力學模型
1.3應用數學模型解決膠州灣的生態問題
1.4結論
參考文獻
第2章鐵對浮游植物生長與大氣碳沉降的作用
2.1鐵對浮游植物生長影響的研究進展
2.1.1鐵是浮游植物生長的限制因子的起源與證據
2.1.2最新研究結果與存在的問題
2.2刺激浮游植物生長的鐵對大氣碳沉降的影響
2.2.1 浮游植物與限制因子
2.2.2鐵對浮游植物生長的影響研究過程
2.2.3鐵是限制因子的探討
2.2.4鐵對大氣碳沉降的作用
2.3結論
參考文獻
第3章營養鹽對初級生產力的限制
3.1硅是浮游植物初級生產力的限制因子
3.1.1研究海區概況及數據來源
3.1.2硅酸鹽濃度和初級生產力
3.1.3硅酸鹽和水溫與初級生產力的關系
3.1.4硅酸鹽的來源
3.1.5初級生產力與硅酸鹽的分布特征
3.1.6模型的生態意義
3.1.7硅酸鹽與浮游植物優勢種
3.1.8海水的透明度與初級生產力的關系
3.1.9浮游植物的結構
3.1.10營養鹽硅的損耗過程
3.2淺析浮游植物生長的營養鹽限制及其判斷方法
3.2.1 目前哪種營養鹽可能成為限制因子
3.2.2營養鹽硅限制浮游植物生長的判斷方法
3.2.3 簡述作者的膠州灣研究結果
3.3硅限制和滿足浮游植物生長的閾值和閾值時間
3.3.1研究海區概況及數據來源
3.3.2 營養鹽
3.3.3 Si：N的比值與初級生產力
3.3.4膠州灣硅、氮、磷的動態變化的趨勢
3.3.5 Si：N比值與初級生產力的時空變化
3.3.6模型的生態意義
3.3.7硅酸鹽的閾值和閾值時間
3.3.8水流稀釋對浮游植物生長的影響
3.3.9營養鹽硅限制浮游植物初級生產力的動態過程
3.4結論
參考文獻
第4章營養鹽限制的判斷方法、法則和唯一性
4.1營養鹽限制的判斷法則和唯一性
4.1.1 營養鹽限制的判斷方法
4.1.2有關營養鹽限制結論的不足
4.1.3相應的研究結果
4.2氮、磷、硅營養鹽限制的唯一性
4.2.1研究海區概況及數據來源
4.2.2營養鹽的平面分布和季節變化
4.2.3 陸源對浮游植物生長的影響
4.2.4營養鹽的絕對、相對限制法則
4.2.5判斷營養鹽限制的方法和唯一性
4.2.6僅考慮氮、磷成為限制因子不準確
4.2.7營養鹽硅控制生態系統的機制
4.3結論
參考文獻
第5章硅的虧損過程
5.1硅的生物地球化學過程
5.1.1 海洋中浮游植物的優勢種——硅藻
5.1.2硅是硅藻必不可少的營養鹽
……
第6章膠州灣海水交換的時間
第7章膠州灣的浮游藻類生態現象
第8章光照時間對浮游植物生長的影響
第9章水溫對浮游植物生長的影響
第10章膠州灣環境變化對海洋生物資源的影響
第11章膠州灣水溫和營養鹽硅限制初級生產力的時空變化
第13章浮游植物的生態
第14章地球生態系統的機制
第15章海洋生態與沙漠化的耦合機制
第16章北太平洋海洋生態系統的動力
第17章海洋生態變化對氣候及農作物的影響
第18章未來的地球氣候模式
第19章浮游植物與人類共同決定大氣碳的變化
第20章人類排放與浮游植物吸收對大氣碳的平衡
第21章地球生態系統的理論創立
第22章地球生態系統的控制能力
第23章地球生態系統的精準性
第24章地球生態系統的硅動力
第25章人類與地球生態系統的相互作用
參考文獻
1.1生態數學模型的特點和類型
1.1.1 生態數學模型的構建
1.1.2模型的特點和類型
1.2舉例說明數學模型在生態學中的應用
1.2.1 DINT模型
1.2.2顆粒垂直通量模型
1.2.3剩余產量模式
1.2.4伯塔蘭菲生長方程式
1.2.5 海洋中懸浮物質再懸比率計算模式
1.2.6膠州灣北部水層生態動力學模型
1.3應用數學模型解決膠州灣的生態問題
1.4結論
參考文獻
第2章鐵對浮游植物生長與大氣碳沉降的作用
2.1鐵對浮游植物生長影響的研究進展
2.1.1鐵是浮游植物生長的限制因子的起源與證據
2.1.2最新研究結果與存在的問題
2.2刺激浮游植物生長的鐵對大氣碳沉降的影響
2.2.1 浮游植物與限制因子
2.2.2鐵對浮游植物生長的影響研究過程
2.2.3鐵是限制因子的探討
2.2.4鐵對大氣碳沉降的作用
2.3結論
參考文獻
第3章營養鹽對初級生產力的限制
3.1硅是浮游植物初級生產力的限制因子
3.1.1研究海區概況及數據來源
3.1.2硅酸鹽濃度和初級生產力
3.1.3硅酸鹽和水溫與初級生產力的關系
3.1.4硅酸鹽的來源
3.1.5初級生產力與硅酸鹽的分布特征
3.1.6模型的生態意義
3.1.7硅酸鹽與浮游植物優勢種
3.1.8海水的透明度與初級生產力的關系
3.1.9浮游植物的結構
3.1.10營養鹽硅的損耗過程
3.2淺析浮游植物生長的營養鹽限制及其判斷方法
3.2.1 目前哪種營養鹽可能成為限制因子
3.2.2營養鹽硅限制浮游植物生長的判斷方法
3.2.3 簡述作者的膠州灣研究結果
3.3硅限制和滿足浮游植物生長的閾值和閾值時間
3.3.1研究海區概況及數據來源
3.3.2 營養鹽
3.3.3 Si：N的比值與初級生產力
3.3.4膠州灣硅、氮、磷的動態變化的趨勢
3.3.5 Si：N比值與初級生產力的時空變化
3.3.6模型的生態意義
3.3.7硅酸鹽的閾值和閾值時間
3.3.8水流稀釋對浮游植物生長的影響
3.3.9營養鹽硅限制浮游植物初級生產力的動態過程
3.4結論
參考文獻
第4章營養鹽限制的判斷方法、法則和唯一性
4.1營養鹽限制的判斷法則和唯一性
4.1.1 營養鹽限制的判斷方法
4.1.2有關營養鹽限制結論的不足
4.1.3相應的研究結果
4.2氮、磷、硅營養鹽限制的唯一性
4.2.1研究海區概況及數據來源
4.2.2營養鹽的平面分布和季節變化
4.2.3 陸源對浮游植物生長的影響
4.2.4營養鹽的絕對、相對限制法則
4.2.5判斷營養鹽限制的方法和唯一性
4.2.6僅考慮氮、磷成為限制因子不準確
4.2.7營養鹽硅控制生態系統的機制
4.3結論
參考文獻
第5章硅的虧損過程
5.1硅的生物地球化學過程
5.1.1 海洋中浮游植物的優勢種——硅藻
5.1.2硅是硅藻必不可少的營養鹽
……
第6章膠州灣海水交換的時間
第7章膠州灣的浮游藻類生態現象
第8章光照時間對浮游植物生長的影響
第9章水溫對浮游植物生長的影響
第10章膠州灣環境變化對海洋生物資源的影響
第11章膠州灣水溫和營養鹽硅限制初級生產力的時空變化
第13章浮游植物的生態
第14章地球生態系統的機制
第15章海洋生態與沙漠化的耦合機制
第16章北太平洋海洋生態系統的動力
第17章海洋生態變化對氣候及農作物的影響
第18章未來的地球氣候模式
第19章浮游植物與人類共同決定大氣碳的變化
第20章人類排放與浮游植物吸收對大氣碳的平衡
第21章地球生態系統的理論創立
第22章地球生態系統的控制能力
第23章地球生態系統的精準性
第24章地球生態系統的硅動力
第25章人類與地球生態系統的相互作用
參考文獻
書摘/試閱
這樣，甲藻仍能在養料較低的海水中繁殖，直到養料幾乎完全被用光為止，這種藻類，甚至可以將海水中所含的最后一滴養料都用光（斯菲德魯普，1959）。因此，硅藻消失后留下的空間，由甲藻填充（楊東方等，2007a）。甲藻會迅速生長和繁殖旺盛，會利用每一點營養鹽氮、磷，容易形成甲藻等非硅藻赤潮。當硅突然提供，又會有硅藻赤潮，如膠州灣（楊東方等，2002；2007a；2007b）。
目前，在人類活動的影響下，大海中營養鹽氮、磷在迅速增長，水域呈現富營養化，浮游植物受到營養鹽硅的限制。在海洋中大部分水域，氮、磷豐富，在近岸水域，水體富營養化。氮、磷與硅的浮游植物吸收比例相比，高出許多量級，遠遠超過藻類的閾值。這樣，硅的補充造成浮游植物生長旺盛，硅的缺乏造成浮游植物大量沉降。于是，硅的變化決定海洋中碳的沉降變化。
14.3.3碳補充機制
14.3.3.1碳的補充起因
工業迅速發展，加大了向大氣排放二氧化碳，提高了大氣中二氧化碳的含量，在溫室效應的作用下，使大氣溫度升高。由于大氣環繞著地球的陸地和海洋，海洋占全球面積的70％，因此，海洋就出現了升溫。
由于浮游植物生長要吸收大量海水中的二氧化碳，并將碳隨著浮游植物的沉降帶到海底。這樣，海水中的二氧化碳下降，大氣的二氧化碳溶于大海進行補充，使得大氣的二氧化碳也下降。于是，氣溫下降，這又導致了水溫下降，使地球生態恢復健康平衡（楊東方等，2007c）。在海洋中浮游植物生長旺盛決定了大氣中二氧化碳的平衡，消除或放慢了由于人類活動給大氣帶來的二氧化碳的增長。換句話，浮游植物的生長決定著未來地球的氣溫或水溫的升降變化。而浮游植物的生長主要由營養鹽氮、磷、硅來控制。
在海洋中，由于人類的污染，氮、磷過剩，同時，由于人類從本身利益考慮，陸源輸送被破壞，如河流筑壩、改道、灌溉等原因，輸入到海洋的硅急劇減少，嚴重限制了浮游植物的生長。這樣，營養鹽硅成為海洋中浮游植物生長的限制因子。當缺硅時，海洋浮游植物減少，碳沉降在減少，碳沉降率在降低。那么，為了保持大氣碳的動態平衡，如何向海底補充碳的沉降，如何使硅藻會迅速生長和繁殖旺盛，于是，作者提出了地球生態系統啟動碳補充機制。
14.3.3.2碳的補充機制
地球生態系統的碳補充機制（楊東方等，2009）：借助浮游植物的迅速生長和繁殖旺盛，將大量碳從大氣遷移到海底，來消除大氣碳的增多，導致大氣溫度和水溫下降，恢復到動態平衡狀態。這樣，地球生態系統提高了碳的沉降率，增加了向海底碳的沉降量，保持了大氣碳的動態平衡，避免水溫和氣溫的提高給整個地球生態系統帶來的災難。
當硅限制硅藻時，大氣碳無法大量沉降就啟動了地球生態系統的碳補充機制。啟動地球生態系統的碳補充機制，分為兩種情況：（1）當海洋硅限制時，硅補充；（2）當海洋硅限制時，硅阻斷。
（1）硅補充。當硅限制硅藻時，需要硅的補充，啟動硅的補充機制。通過近岸的洪水、大氣的沙塵暴和海底的沉積物向缺硅的水體輸入大量的硅。這樣，由陸地、大氣、海底的3種途徑將陸地的硅輸人大海中，滿足浮游植物的生長（圖14—1）。
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