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出版者:Prentice Hall

作者:Strier, Karen B.

出品人:

页数:452

译者:

出版时间:2006

价格:$64.60

装帧:Pap

isbn号码:9780205444328

丛书系列:

图书标签:

• 灵长类动物学
• 行为生态学
• 动物行为
• 生态学
• 进化生物学
• 野生动物
• 生物学
• 保护生物学
• 社会行为
• 灵长类动物

《生态系统动力学：生物多样性、物种相互作用与环境变异》 内容提要 本书深入探讨了生态系统层面的复杂动态，聚焦于物种多样性如何受制于不同尺度的环境变异，以及生物种群间相互作用（如捕食、竞争、共生）如何塑造群落结构和功能。全书以跨学科的视角，整合了经典生态学理论、前沿的计算模型和大量的实地研究案例，旨在揭示生态系统稳定性和韧性的基本机制。 本书共分为六大部分，共十八章，结构严谨，逻辑清晰，适合高等院校生态学、生物多样性保护、环境科学等专业的高年级本科生、研究生及相关领域的研究人员阅读和参考。 --- 第一部分：生态系统框架与基础概念 (共三章) 第一章：生态系统的边界与尺度 本章首先界定了“生态系统”这一核心概念的理论边界，讨论了从微观的土壤微生物群落到宏观的全球生物地球化学循环等不同尺度的研究方法论差异。重点分析了空间尺度（如局部与景观尺度）和时间尺度（如季节性变化与地质变迁）对生态过程解释力的影响。引入了“功能性群落”的概念，强调生物多样性不仅是物种数量的体现，更是功能性状分布的集合。讨论了如何利用遥感技术和地理信息系统（GIS）来界定和量化不同尺度的生态系统单元。 第二章：物种多样性与群落结构 本章系统梳理了描述物种多样性的核心指标，包括丰富度、均匀度、香农-威纳指数和辛普森指数，并讨论了它们在不同环境下的适用性。深入探讨了物种格局形成的驱动力，着重分析了中性理论（Neutral Theory）与基于竞争的理论（如竞争排斥原理）之间的辩证关系。通过对森林、珊瑚礁和草原生态系统的案例分析，阐明了群落结构如何通过生物自身的相互作用（如自疏、扩散限制）而非仅仅环境过滤而形成复杂的层级结构。 第三章：环境异质性与生态位理论 环境异质性被视为维持高生物多样性的关键因素。本章详细阐述了如何量化环境的异质性（如土壤化学梯度、微气候变异）。核心内容集中于生态位理论的演进，从早期的Hutchinson的“n维生态位”概念，到资源分配理论和表型可塑性对生态位重叠和共存的调节作用。特别关注了在异质性环境中，物种如何通过利用不同的资源状态来避免直接竞争，实现高密度的共存。 --- 第二部分：生物相互作用的动态机制 (共四章) 第四章：捕食关系与食物网的结构 本章以动力学模型为基础，分析捕食者-猎物种群的周期性波动（如Lotka-Volterra模型及其修正版）。探讨了功能反应曲线（Type I, II, III）对食物网稳定性的影响。重点分析了“营养级联效应”在不同生态系统中的表现，以及通过“中间捕食者”调节底层物种竞争的机制。案例研究聚焦于入侵捕食者对本地食物网的重塑作用。 第五章：竞争理论与资源限制 本章深入探讨了物种间竞争的数学模型，从竞争排斥原则到资源有限竞争（Resource-Limited Competition）。区分了可再生资源（如光照、营养盐）与不可再生资源（如空间）的竞争动态。讨论了竞争性排斥阈值（Competitive Exclusion Threshold）的确定方法，以及群落中存在大量相似物种的“共存悖论”的可能解释，如频率依赖选择和动态非平衡过程。 第六章：共生与互利作用的生态经济学 互利共生（如传粉、植物-微生物固氮）对生态系统能量流和物质循环至关重要。本章从博弈论角度分析互利关系的演化稳定性，探讨了互惠行为在不同环境压力下的稳定性。重点关注了传粉网络中的关键物种识别和保护策略，以及土壤真菌在植物营养获取中的关键作用及其对群落结构的影响。 第七章：植物与食草动物的化感与防御 植物防御机制是物种间冲突的焦点。本章详细考察了物理防御（如次生代谢产物、结构性防御）与化学防御（如毒素、抗营养因子）的权衡（Trade-off）。引入了“被咬信号”（Herbivory-Induced Plant Volatiles, HIPVs）在植物间信号传递中的作用，以及食草动物对植物群落构成的选择压力，这如何驱动植物群落的“防御军备竞赛”。 --- 第三部分：生物地球化学循环与生态系统功能 (共四章) 第八章：初级生产力的驱动力与限制 本章聚焦于生态系统能量输入的限制因子。详细讨论了光合作用效率、水分有效性（水分利用效率）和营养盐（氮、磷）在决定初级生产力中的相对重要性。通过全球数据模型，分析了气候变化背景下，不同生态系统（如热带雨林与苔原）对碳汇能力变化的响应机制。 第九章：物质循环的微生物中介 微生物群落在碳、氮、硫等关键元素的生物地球化学循环中起核心作用。本章深入剖析了固氮菌、反硝化细菌等关键功能群体的代谢途径和环境响应。讨论了土壤有机质的形成、分解速率以及微生物群落结构如何通过改变电子传递速率来影响整个生态系统的物质流。 第十章：营养级联与生态系统碳汇 本章将捕食动态与碳循环相结合。分析了上营养级捕食者通过调节食草动物数量，间接促进植被生长（“食草动物效应”）并增加碳截存的复杂路径。对比了不同生态系统（如河流系统与森林）中营养级联对沉积物有机碳积累的影响差异。 第十一章：干扰生态学与生态系统扰动 干扰（如火灾、风暴、病虫害爆发）是塑造生态系统的主要外源因素。本章系统分类了不同强度的干扰，并分析了生态系统对干扰的恢复力（Resistance）和恢复速度（Resilience）。引入了“重置点”（Tipping Points）的概念，探讨了系统在何种干扰强度下会发生不可逆转的相变。 --- 第四部分：景观生态学与生物多样性维持 (共三章) 第十二章：景观异质性与斑块动态 本章将生态学原理扩展到景观尺度。阐述了景观格局指数（如斑块密度、连通性指数）的计算与生态学意义。重点讨论了岛屿生物地理学理论（MacArthur & Wilson）在景观破碎化研究中的应用，以及走廊和栖息地改善对物种扩散和基因流的实际影响。 第十三章：物种迁移与气候变化响应 随着全球气候变暖，物种的地理分布正在快速调整。本章分析了物种的迁移速率、气候区划（Climatic Niche Modeling）的预测模型，以及栖息地破碎化对物种迁移的阻碍作用。讨论了“气候适应区”（Refugia）的识别及其在生物多样性保护中的战略意义。 第十四章：生态系统服务与人类影响 本章将生态系统功能转化为人类可量化的“服务”。详细分类了供给服务、调节服务和文化服务，并探讨了生物多样性丧失对这些服务强度的量化影响。案例聚焦于湿地对水质净化的服务价值评估，以及农业集约化对授粉服务的负面挤压效应。 --- 第五部分：退化、恢复与人为干预 (共二章) 第十五章：生态系统退化与生物多样性丧失 本章分析了人类活动（如污染、过度开发、栖息地丧失）如何系统性地降低生态系统的功能性多样性。探讨了“功能冗余度”的降低如何使生态系统更容易遭受未来环境冲击，并引入了“陷阱”（Ecological Traps）的概念来描述误导物种的退化环境。 第十六章：生态系统恢复生态学 生态恢复的理论基础和实践策略。本章比较了“自然演替驱动恢复法”与“主动干预式恢复法”（如物种播种、基质改良）的优劣。重点讨论了在高度退化区域，如何利用“先锋物种”建立初始的生物群落结构，并管理后续的次生演替过程，以实现长期可持续的生态功能恢复。 --- 第六部分：建模、预测与未来挑战 (共二章) 第十七章：生态系统动态的数学建模 本章面向定量分析，介绍用于模拟复杂生态系统的主要建模工具，包括基于主体的模型（ABM）、微分方程模型和随机过程模型。通过具体的捕食者-猎物种群波动模拟实例，展示如何利用模型来检验理论假设和预测长期趋势。 第十八章：前沿研究方向与跨尺度整合 本书的总结部分，指出了当前生态系统研究面临的挑战，包括如何有效地整合分子生物学数据（宏基因组学）到传统的种群和群落动态研究中。探讨了大数据分析、机器学习在生态系统预测中的潜力，并展望了未来在理解极端环境（如深海、高山）生态学动态中的研究方向。 --- 附录：关键术语汇编与数据分析方法简述 附录A： 核心生态学和动力学术语的精确定义。 附录B： 生态数据分析中常用的统计方法简介（如广义线性模型、时间序列分析）。

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