近海生物地球化学的基本原理

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页数:278
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出版时间:2009-6
价格:38.00元
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isbn号码:9787040266238
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  • P天文学地球科学
  • 海洋生物地球化学
  • 生物地球化学
  • 近海环境
  • 海洋化学
  • 生物地质学
  • 地球化学
  • 海洋生物学
  • 环境科学
  • 海岸带
  • 生物地球循环
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具体描述

《近海生物地球化学的基本原理》在陆-海相互作用的框架范围之下,分析陆地上积水盆地中的风化作用特点以及与之相伴的重要化学反应类型对元素迁移的不同贡献;近海生态系统中生源要素、痕量元素、稳定和放射性同位素的生物地球化学循环的重要过程与影响因素的甄别。考虑到学生的复杂专业背景,在书中将与海洋生物地球化学相关的一些重要基础知识与技术进行了回顾,目的在于学生可利用书中介绍的比较实际的方法进行研究工作。《近海生物地球化学的基本原理》在海洋学这一广阔的学科领域中着重介绍在近海环境中的生物地球化学的基本科学问题与近期的发展,强调进行过程研究和将研究成果的定量化。另外,在每一章的后面都提供研究成果作为实例,便于学生理解。

《近海生物地球化学的基本原理》可作为高年级本科生与研究生的教学用书,也可供专业人员参考。

《深海生态系统中的极端环境微生物群落研究》 图书简介 本书聚焦于地球上最神秘、条件最极端的生境——深海,深入探讨了其中独特的微生物生态系统、生物地球化学循环及其对全球环境的深远影响。全书基于最新的海洋生物学、微生物学、地球化学和深海工程技术成果,构建了一个多学科交叉的研究框架,旨在揭示生命在极端压力、绝对黑暗和低温条件下如何适应、演化并驱动关键的物质循环。 第一部分:深海环境的物理与化学特征 深海环境是地球上体积最大的单一生态系统,其物理和化学条件与表层海洋截然不同,为生命演化提供了独特的“自然实验室”。 第一章:深海物理环境的极端性 本章详细阐述了深海水体的物理特性,包括水深与静水压力的关系。压力效应是理解深海微生物生理机制的基础。我们将分析水体分层的过程,特别是深海平流层(Bathypelagic Zone)的稳定性和低能量输入特点。同时,对深海温度的梯度变化(从上层温跃层到深海低温区)及其对微生物代谢速率的影响进行量化分析。此外,本书也将关注深海声学特性,以及深海热液喷口和冷泉区独特的热力学和流体动力学特征。 第二章:深海的化学梯度与营养盐格局 深海的化学环境由有机碳的沉降和氧化作用主导。本章将深入剖析溶解氧的深度分布(氧最小带的成因与变化),以及溶解性无机氮、磷、硅等营养盐在深水层的累积机制。我们将特别关注溶解氧的长期消耗过程,这直接关联到深海微生物的呼吸作用强度。此外,章节还将探讨深海水的酸化趋势,以及高压环境下溶解气体的溶解度变化,这对深海微生物的细胞结构和酶活性提出了独特的挑战。 第二部分:极端生境下的微生物生命形式 深海的生命依赖于独特的化学能量来源,催生了适应性极强的微生物群落。 第三章:热液喷口生态系统的微生物驱动力 热液喷口是深海中化学能支持生命的最典型范例。本章将详述不同类型热液活动(如蛇纹石化反应产生的深层流体)的化学特征,特别是硫化物、甲烷和氢气的释放。我们将重点介绍深海化能合成微生物(Chemoautotrophs)的生理学和分子生物学特性,包括硫氧化菌、甲烷氧化菌和铁氧化菌的代谢途径。通过对热液羽流中微生物群落结构(基于16S rRNA和宏基因组学数据)的分析,揭示这些初级生产者如何支撑周围宏观生物群落的能量基础。 第四章:冷泉与渗漏区的微生物学 冷泉和天然气渗漏区代表了一种长期、低速率的化学物质释放模式。本章将对比热液喷口与冷泉的微生物生态学差异。重点讨论厌氧甲烷氧化(AOM)过程在冷泉沉积物中的关键作用,及其与硫酸盐还原菌之间的协同关系。同时,我们将分析这些区域中,微生物如何利用碳酸钙的沉淀或溶解过程来调节局部环境的地球化学平衡。对这些生态系统中微生物的基因组分化和代谢适应性进行深入探讨。 第五章:深海中层带(Mesopelagic and Bathypelagic)的微生物群落 中层和底层水体是全球海洋生物地球化学循环的关键区域,特别是碳泵的“生物泵”作用。本章关注那些在水中悬浮或缓慢下沉的微生物,以及它们在有机质降解中的作用。我们将分析异养细菌在有机质“雪”(Marine Snow)分解中的代谢速率与效率。此外,本书将探讨深海生物发光机制,以及细菌如何利用光信号进行种群内或种群间的交流(Quorum Sensing)。 第三部分:微生物在深海生物地球化学循环中的作用 深海微生物不仅是生态系统的基础,更是调控全球元素循环的核心驱动力。 第六章:深海的氮、磷循环微生物过程 深海中的营养盐循环过程常常受到低氧或无氧条件的限制。本章详细阐述深海沉积物和水体中存在的完全脱氮作用(Anammox)和硝化作用的耦合机制。我们将量化深海中的氮固定作用,评估其对深层水体营养盐输入的重要性。对于磷循环,本书将关注微生物如何驱动磷酸盐的释放与固定,以及海洋雪中携带的有机磷的分解速率。 第七章:深海甲烷循环与温室气体通量 甲烷作为一种强效温室气体,其在深海的生物地球化学循环至关重要。本章系统回顾了深海中甲烷的生成(产甲烷作用)与消耗(甲烷氧化作用)过程。我们将重点分析海洋沉积物中微生物甲烷氧化菌的分布深度、活性以及其对进入水体的甲烷通量的调控能力。同时,本书将结合地球化学模型,探讨气候变化背景下,深海甲烷水合物的稳定性及其潜在的微生物介导的释放风险。 第八章:深海金属的生物地球化学行为 许多重金属和微量元素在深海的生物地球化学循环中扮演重要角色,它们通常以溶解态或颗粒态存在,并被微生物介导。本章将重点分析铁、锰、铜等关键金属在热液区、冷泉区和深海平原的氧化还原循环。通过微生物对金属的生物吸附、沉淀或生物还原作用,探讨它们对深海生态系统结构和微生物群落多样性的影响。 第四部分:前沿技术与未来展望 第九章:深海微生物研究的新兴技术 本书的最后一部分聚焦于推动深海微生物学研究的先进技术。我们将介绍深海原位(in-situ)采样和培养技术,包括高压培养系统和深海着陆器技术。重点阐述宏基因组学、宏转录组学和蛋白质组学在解析复杂深海群落功能方面的应用,以及同位素示踪技术如何精确测量深海代谢速率。 第十章:深海微生物生态系统的脆弱性与保护 深海生态系统正面临深海采矿、气候变化和污染等新兴威胁。本章评估了这些人类活动对极端环境微生物群落稳定性的潜在影响。我们将讨论如何利用微生物生态学知识来制定深海资源可持续开发的政策,并强调保护深海生物多样性,特别是关键的化能自养生态系统的紧迫性。 本书结构严谨,内容翔实,适合海洋生物学、微生物生态学、地球化学、环境科学及深海资源开发领域的科研人员、研究生及相关领域决策者阅读参考。通过本书,读者将全面掌握深海微生物在全球物质循环中的核心地位及其在极端环境下的非凡生命策略。

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老实说,我一开始对《近海生物地球化学的基本原理》抱有的期待,更多的是希望了解一些基础的化学知识,如何应用于海洋。然而,这本书带给我的,远不止这些。它是一场关于“系统思维”的启蒙。书中对“反馈机制”的强调,让我看到了近海生态系统并非简单的线性因果关系,而是充满了复杂的反馈回路。例如,浮游生物的生长会消耗营养盐,但同时也会产生有机物,有机物的分解又会释放营养盐,这种正负反馈交织在一起,维持着生态系统的动态平衡。作者在讲解这些反馈机制时,总是会引入一些具体的例子,让我能够清晰地看到,一个微小的变化,是如何通过一系列的连锁反应,最终影响到整个系统的稳定性。这种对系统复杂性的深入揭示,让我开始反思,我们在解决海洋问题时,是否过于简单化,而忽略了其中盘根错节的内在联系。

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阅读《近海生物地球化学的基本原理》的过程,更像是一场智力上的冒险。作者巧妙地将那些看似互不相关的科学分支,如海洋学、生物学、化学和地质学,有机地编织在一起,构建了一个宏大的叙事框架。我原本以为自己能理解其中的某个部分,但没想到,当这些知识点被串联起来时,所产生的洞见是如此震撼。书中对于不同尺度过程的分析,让我印象深刻。从微观的微生物代谢,到宏观的洋流输运,再到区域性的水文变化,作者都能够精准地把握并阐释它们之间的联系。例如,书中对底部的沉积物与上层水体之间物质交换的探讨,让我看到了看似平静的海底,实际上是一个活跃的反应中心,它储存着大量的有机物和营养盐,并且在特定的条件下会将这些物质释放到水体中,影响着整个近海的生产力。这种跨尺度的视角,让我能够跳出单一学科的局限,从一个更广阔、更整体的层面去理解近海生物地球化学的运作机制。这本书不仅提供了知识,更重要的是,它教会了我如何去思考,如何去建立不同概念之间的联系,这对于我今后的学习和研究,都将是宝贵的财富。

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这本书,我必须说,它在很大程度上颠覆了我对于“近海”这一概念的认知。我一直以为近海就是海边那些能看到鱼虾、海草的地方,最多也就是水质好坏的问题。但《近海生物地球化学的基本原理》却让我看到了一个截然不同的图景。它描绘了一个充满活力的、瞬息万变的化学实验室,在这里,无数的化学反应如同无声的交响乐,驱动着整个生态系统的运转。作者在书中反复强调了物质循环的重要性,尤其是那些关键的营养盐,比如氮、磷、硅。我以前只知道它们对植物生长很重要,但这本书让我了解到,在近海区域,这些元素的浓度、形态以及它们之间的转化速度,直接决定了浮游生物的种类和数量,进而影响了整个食物网的结构。更让我吃惊的是,书中还详细阐述了溶解氧、pH值、有机物的分解等因素,是如何与生物活动相互作用,形成复杂的反馈回路。这些细节的描绘,让我看到了近海生态系统并非静态的,而是时刻处于动态平衡之中,任何一个环节的微小变化,都可能引发连锁反应,最终影响到海洋的整体健康。这种对“看不见的化学”的深入剖析,让我对近海环境的复杂性和脆弱性有了全新的认识。

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这本书,哦,我得承认,一开始吸引我的是它那简洁而富有深度的书名:《近海生物地球化学的基本原理》。读起来就透着一股学术的严谨和对某一特定领域的专注,让人立刻联想到那些埋首于实验室,或是漂浮于广阔海面进行研究的科学家们。我一直对海洋世界怀揣着一份孩童般的好奇,尤其是在那些与人类活动息息相关的沿海区域。它们不仅是生命的摇篮,更是地球碳循环、营养盐流动等宏大过程的重要节点。然而,对于“生物地球化学”这个略显专业化的词汇,我的理解还停留在表层,知道它与生物、地质和化学的相互作用有关,但具体到近海区域,那些精妙的联动机制是如何运作的,又为何如此关键,我心里并没有一个清晰的图景。于是,这本书在我心中播下了一颗求知的种子。它似乎承诺了一次深入浅出的探索,将那些复杂而抽象的科学概念,转化为能够被理解、被感知,甚至是被应用于现实的知识。我期待着它能带我穿越迷雾,揭示出近海生态系统那精巧的运作逻辑,理解那些看不见的化学变化如何驱动着生命的繁荣,以及这些过程对我们赖以生存的地球环境又意味着什么。这本书的名字本身就像一扇门,门后是无尽的海洋奥秘,而我,迫不及待地想推开它,一探究竟。

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《近海生物地球化学的基本原理》这本书,带给我的,不仅仅是知识的增长,更是一种思维方式的转变。我以前可能更关注近海的生物多样性,或者水污染的直接表现。但这本书让我明白,这些现象的背后,往往隐藏着更深层次的生物地球化学过程。比如,书中对溶解有机碳(DOC)的详细阐述,就让我大开眼界。我之前以为有机碳就是简单的“养分”,但书中却揭示了DOC的多样性、其在微生物群落中的竞争以及它在海洋碳循环中的复杂角色。它既可以被微生物分解产生CO2,也可以参与形成难以降解的碳库。这种对一个看似简单物质的深入挖掘,让我意识到,即使是最基础的元素,在海洋环境中也能展现出令人惊叹的复杂性。书中对不同区域(如河口、大陆架、近岸水域)的生物地球化学特性的对比分析,也让我对近海的多样性有了更深的理解。它们各自拥有独特的物质输入、循环和储存方式,共同构成了地球上最富庶但也最受人类活动影响的生态系统。

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《近海生物地球化学的基本原理》这本书,可以说是给了我一个全新的视角来观察和理解我们身边的海洋。我曾经去海边旅游,看到那些潮间带的生物,觉得它们只是顽强地生存着。但这本书让我明白,它们的生存,背后是无数精妙的生物地球化学过程在支撑。书中对氧气循环的阐述,就让我感到无比震撼。我只知道生物需要呼吸氧气,但这本书让我了解到,在近海区域,溶解氧的浓度受到光合作用、呼吸作用、有机物分解等多种因素的影响,而这些过程又与浮游生物的活动、水温、水流等密切相关。当有机物大量输入导致耗氧量过大时,就会出现“缺氧区”,这对海洋生物来说是致命的。这种对“呼吸”这一基本生理过程在宏观生态系统层面上的解读,让我对海洋生态系统的脆弱性有了更深的认识,也让我开始思考,我们人类的活动,是如何悄无声息地影响着这些看不见的化学平衡。

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老实说,当我翻开《近海生物地球化学的基本原理》时,心中多少有些忐忑。毕竟,“生物地球化学”这个词本身就自带一种高冷的学术光环,我担心书中的内容会过于晦涩难懂,充斥着各种复杂的公式和专业术语,最终让我望而却步。然而,出乎意料的是,这本书的叙述方式却相当吸引人。它并非直接抛出冰冷的理论,而是通过一系列生动形象的例子,将那些抽象的化学反应和生物过程娓娓道来。例如,在讲述氮循环时,作者没有简单地罗列各种化学式,而是详细描述了浮游植物如何吸收溶解的硝酸盐,然后又通过死亡、沉降将氮带入深层海洋,在这个过程中,我仿佛看到了一个微观的生命循环在眼前展开,清晰地感受到了生物与无机物之间那不可分割的联系。又比如,在探讨碳汇功能时,书中不仅仅分析了浮游植物的光合作用,还深入挖掘了底栖生物、微生物以及沉积物在碳储存中的作用,让我意识到近海生态系统并非简单的“生产者”和“消费者”的线性关系,而是一个错综复杂、相互制约的巨型化学反应器。这种“润物细无声”的讲解方式,让我在不知不觉中吸收了大量知识,并且对这些看似枯燥的科学原理产生了浓厚的兴趣,开始思考它们在更宏观层面的意义。

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这本书,我得承认,它在某些方面,确实触及到了我之前从未想过的问题。比如,书中关于“自养生物”和“异养生物”在近海碳循环中的作用的讨论,就让我重新审视了物质来源和能量流动的概念。我一直以为海洋的生产力主要来自于光合作用,但这本书却详细阐述了,在一些缺乏光照的近海区域,例如深层水体或沉积物中,异养微生物通过分解有机物,也在维持着物质的循环和能量的流动。这种对“生命能量”来源的多样性的理解,让我感到十分新奇。书中对于“生物地球化学标志物”的运用,也让我印象深刻。它不仅仅是简单地介绍一些化学指标,而是将其作为工具,来解读海洋的过去和现在,预测海洋的未来。这种将抽象理论与实际应用相结合的方式,让这本书的知识更具生命力,也更能激发我的思考。

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这本书的结构设计,堪称精妙。作者在《近海生物地球化学的基本原理》中,并没有采用传统的按章节划分主题的方式,而是将不同主题巧妙地融合在一起,形成了一个逻辑严谨的整体。例如,在探讨“生物泵”这一概念时,书中并没有孤立地讲解浮游植物的光合作用,而是将其与有机物的沉降、底栖生物的摄食以及沉积物的固碳作用联系起来,构成了一个完整的物质循环链条。这种“全局观”的叙述方式,让我能够清晰地看到,近海生物地球化学并非孤立的化学反应,而是相互关联、相互影响的复杂系统。书中对于不同化学指标(如叶绿素a、营养盐浓度、溶解氧)的解读,也十分到位。它们不再是冰冷的数字,而是生态系统健康状况的晴雨表,每一次变化都蕴含着丰富的生态信息。作者在解释这些指标时,总是会将其置于更宏观的背景下,让我能够理解它们是如何受到外部因素(如季节变化、人类活动)的影响,以及它们又如何反过来影响着近海生态系统的演替。

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不得不说,《近海生物地球化学的基本原理》在概念的引入和解释上,展现出了极高的艺术造诣。作者并非一开始就抛出晦涩难懂的理论,而是循序渐进,从最基础的元素循环入手,逐步深入到更加复杂的过程。例如,在介绍磷的生物地球化学循环时,书中并没有直接讲解各种矿物形态和溶解度,而是先从浮游生物对磷的强烈需求讲起,再引出磷在不同生物间的传递,以及最终通过沉降和再矿化过程的回归。这种“以终为始”的叙述方式,让我能够更容易地理解磷在近海生态系统中的关键作用,以及其循环过程的复杂性。书中对于“限制性营养盐”概念的解释,也十分到位。它通过对比不同区域的浮游生物生长状况,清晰地说明了,并非所有营养盐都能够无限供应,当某种关键营养盐的浓度不足时,就会限制整个生态系统的生产力。这种深入浅出的讲解,让原本抽象的科学原理变得生动而具体,仿佛我亲身经历了一场场发生在近海的化学实验,每一个数据,每一次变化,都充满了科学的魅力。

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