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第1章 生态数学模型及其在海洋生态学中的应用1

1.1生态数学模型的特点和类型1

1.1.1生态数学模型的构建1

1.1.2模型的特点和类型2

1.2举例说明数学模型在生态学中的应用3

1.2.1 DINT模型3

1.2.2颗粒垂直通量模型4

1.2.3剩余产量模式4

1.2.4伯塔兰菲生长方程式5

1.2.5海洋中悬浮物质再悬比率计算模式5

1.2.6胶州湾北部水层生态动力学模型5

1.3应用数学模型解决胶州湾的生态问题6

1.4结论7

参考文献7

第2章 铁对浮游植物生长与大气碳沉降的作用9

2.1铁对浮游植物生长影响的研究进展9

2.1.1铁是浮游植物生长的限制因子的起源与证据9

2.1.2最新研究结果与存在的问题10

2.2刺激浮游植物生长的铁对大气碳沉降的影响11

2.2.1浮游植物与限制因子11

2.2.2铁对浮游植物生长的影响研究过程13

2.2.3铁是限制因子的探讨14

2.2.4铁对大气碳沉降的作用15

2.3结论15

参考文献16

第3章 营养盐对初级生产力的限制18

3.1硅是浮游植物初级生产力的限制因子18

3.1.1研究海区概况及数据来源18

3.1.2硅酸盐浓度和初级生产力19

3.1.3硅酸盐和水温与初级生产力的关系22

3.1.4硅酸盐的来源24

3.1.5初级生产力与硅酸盐的分布特征25

3.1.6模型的生态意义26

3.1.7硅酸盐与浮游植物优势种30

3.1.8海水的透明度与初级生产力的关系31

3.1.9浮游植物的结构31

3.1.10营养盐硅的损耗过程31

3.2浅析浮游植物生长的营养盐限制及其判断方法34

3.2.1目前哪种营养盐可能成为限制因子34

3.2.2营养盐硅限制浮游植物生长的判断方法35

3.2.3简述作者的胶州湾研究结果37

3.3硅限制和满足浮游植物生长的阈值和阈值时间38

3.3.1研究海区概况及数据来源39

3.3.2营养盐Si： N[Si（OH） 4： NO3]的比值40

3.3.3 Si： N的比值与初级生产力41

3.3.4胶州湾硅、氮、磷的动态变化的趋势43

3.3.5 Si： N比值与初级生产力的时空变化44

3.3.6模型的生态意义45

3.3.7硅酸盐的阈值和阈值时间47

3.3.8水流稀释对浮游植物生长的影响50

3.3.9营养盐硅限制浮游植物初级生产力的动态过程51

3.4结论53

参考文献54

第4章 营养盐限制的判断方法、法则和唯一性58

4.1营养盐限制的判断法则和唯一性59

4.1.1营养盐限制的判断方法60

4.1.2有关营养盐限制结论的不足60

4.1.3相应的研究结果60

4.2氮、磷、硅营养盐限制的唯一性62

4.2.1研究海区概况及数据来源63

4.2.2营养盐的平面分布和季节变化63

4.2.3陆源对浮游植物生长的影响68

4.2.4营养盐的绝对、相对限制法则70

4.2.5判断营养盐限制的方法和唯一性73

4.2.6仅考虑氮、磷成为限制因子不准确74

4.2.7营养盐硅控制生态系统的机制75

4.3结论76

参考文献78

第5章 硅的亏损过程82

5.1硅的生物地球化学过程82

5.1.1海洋中浮游植物的优势种——硅藻82

5.1.2硅是硅藻必不可少的营养盐82

5.1.3硅藻的沉降84

5.1.4硅的生物地球化学过程84

5.1.5营养盐硅和浮游植物的动态平衡86

5.1.6胶州湾的研究结果86

5.2硅酸盐的起源、生物地球化学过程和归宿87

5.2.1研究海区概况及数据来源87

5.2.2硅酸盐浓度远离带有河口海岸的横断面变化88

5.2.3硅酸盐浓度与黄海水的交换93

5.2.4河流的硅酸盐与初级生产力的基本特征94

5.2.5硅酸盐的起源101

5.2.6硅、浮游植物和浮游动物的食物链过程103

5.2.7硅酸盐的归宿105

5.3生态系统中硅的作用108

5.3.1硅的迁移过程108

5.3.2全球硅的亏损110

5.3.3营养盐硅和浮游植物的动态平衡112

5.4结论112

参考文献113

第6章 胶州湾海水交换的时间118

6.1研究方法的建立118

6.1.1海区概况及数据来源118

6.1.2硅酸盐与硝酸盐的比值起因119

6.1.3硅酸盐与硝酸盐的比值指标120

6.1.4硅的生物地球化学过程120

6.2海水交换的计算过程121

6.2.1 Si： N的比值与初级生产力121

6.2.2 Si ： N比值的时间区间122

6.3海水交换的计算原理及应用123

6.3.1原理123

6.3.2应用124

6.4计算过程的正确性125

6.4.1浮游植物初级生产力的支持125

6.4.2营养盐硅阈值的支持125

6.4.3营养盐硅时空分布的支持125

6.4.4箱式模型和数值模型的支持126

6.5计算过程的创新126

6.5.1海湾水交换时间的定义126

6.5.2海湾水交换时间的计算方法127

6.5.3海湾水交换时间的参数127

6.6结论128

参考文献128

第7章 胶州湾的浮游藻类生态现象132

7.1胶州湾生态现象132

7.1.1浮游植物的生长132

7.1.2浮游植物的结构133

7.2胶州湾生态现象的剖析135

7.2.1地点135

7.2.2时间136

7.2.3结论137

7.3用定量化生态位研究环境影响生物物种的变化过程137

7.3.1生态位的概念138

7.3.2多维生态位和生态系统的量化的定义139

7.3.3胶州湾的生态位研究139

7.3.4生态位的观点142

7.4结论143

参考文献143

第8章 光照时间对浮游植物生长的影响145

8.1光辐射、光照时间对浮游植物生长的影响145

8.2光照时间对水温的影响146

8.2.1构建水温变化的模型框图147

8.2.2光照时间通过水温影响初级生产力149

8.3胶州湾的光照时间、水温对浮游植物生长的影响151

8.3.1研究海区概况及数据来源152

8.3.2光照时间与水温的关系153

8.3.3光辐射、光照时间对浮游植物生长的影响156

8.3.4光照时间、水温和营养盐对初级生产力的影响162

8.4结论163

参考文献164

第9章 水温对浮游植物生长的影响166

9.1浮游植物增殖能力166

9.1.1生态现象166

9.1.2生物因子166

9.1.3浮游植物的增殖能力167

9.1.4增殖能力的应用167

9.1.5浮游植物增殖能力的重要性168

9.2胶州湾水温对浮游植物增殖能力的影响169

9.2.1研究海区概况及数据来源170

9.2.2浮游植物的增殖能力171

9.2.3增殖能力与水温的动态模型172

9.2.4水温影响增殖能力176

9.2.5增殖能力—水温的动态模型的生态意义177

9.2.6增殖能力与初级生产力的差异178

9.2.7胶州湾的单（双）峰型的增殖机制178

9.3结论180

参考文献180

第10章 胶州湾环境变化对海洋生物资源的影响182

10.1胶州湾环境的变化182

10.1.1研究海区概况182

10.1.2营养盐183

10.1.3气温和水温183

10.2胶州湾海洋生物资源的变化184

10.2.1浮游植物生态变化184

10.2.2物种的变化184

10.3水温、营养盐硅是浮游植物生长的动力185

10.3.1营养盐硅为主要发动机185

10.3.2水温为次要发动机185

10.4人类影响环境186

10.5结论186

参考文献187

第11章 胶州湾水温和营养盐硅限制初级生产力的时空变化189

11.1胶州湾浮游植物的研究基础190

11.1.1研究海区概况及数据来源190

11.1.2序列成果191

11.2限制初级生产力的时空变化191

11.2.1限制因子191

11.2.2在时间尺度上192

11.2.3在空间尺度上194

11.3初级生产力的变化规律196

11.4结论196

参考文献196

第12章 营养盐硅和水温影响浮游植物的机制200

12.1营养盐影响浮游植物200

12.1.1营养盐影响浮游植物的生长200

12.1.2营养盐影响浮游植物的集群结构变化202

12.1.3营养盐影响浮游植物的机制202

12.2水温影响浮游植物204

12.2.1水温影响浮游植物的生长204

12.2.2水温影响浮游植物的集群结构变化204

12.2.3水温影响浮游植物的机制205

12.3结论206

参考文献206

第13章 浮游植物的生态208

13.1光照、水温和营养盐对浮游植物的影响208

13.1.1光照影响浮游植物的生长208

13.1.2水温影响浮游植物的生长210

13.1.3营养盐影响浮游植物的生长211

13.1.4硅酸盐和水温对初级生产力的影响212

13.1.5光、水温和营养盐的综合影响顺序213

13.1.6结论214

13.2营养盐硅在全球海域中限制浮游植物的生长214

13.2.1全球浮游植物优势种——硅藻214

13.2.2限制全球浮游植物生长的营养盐硅217

13.2.3硅造成死亡空间219

13.2.4结论220

13.3浮游植物生态规律221

13.3.1研究海区胶州湾概况221

13.3.2浮游植物生长的理想状态与赤潮222

13.3.3初级生产力的控制因子223

13.3.4初级生产力的受控原理223

13.3.5浮游植物生长的发动机224

13.3.6人类对环境的影响225

13.3.7结论225

参考文献226

第14章 地球生态系统的机制232

14.1地球生态系统的营养盐硅补充机制232

14.1.1人类活动对生态环境的影响233

14.1.2生态环境变化对海洋生态系统的影响235

14.1.3地球生态系统对海洋生态系统的响应238

14.1.4结论240

14.2地球生态系统的气温和水温补充机制240

14.2.1人类对生态环境的影响241

14.2.2生态环境变化对地球生态系统的影响242

14.2.3地球生态系统对生态环境变化的响应242

14.2.4结论245

14.3地球生态系统的碳补充机制246

14.3.1碳沉降246

14.3.2浮游植物与环境因子247

14.3.3碳补充机制250

14.3.4赤潮的作用252

14.3.5结论254

参考文献254

第15章 海洋生态与沙漠化的耦合机制259

15.1海洋生态和沙漠化的桥梁——沙尘暴259

15.1.1沙漠化的目前状态260

15.1.2海洋中浮游植物的硅需要260

15.1.3人类对营养盐硅输入的改变261

15.1.4缺硅对海洋生物造成的结果262

15.1.5营养盐硅的补充263

15.1.6沙尘暴变化263

15.1.7结论265

15.2沙漠化与海洋生态和人类生存的关系265

15.2.1沙漠状况与起因266

15.2.2沙漠化维持海洋生态266

15.2.3沙漠化危害人类生存268

15.2.4沙漠化在海洋生态和人类生存之间的平衡269

15.2.5结论269

参考文献270

第16章 北太平洋海洋生态系统的动力273

16.1北太平洋硅限制时间273

16.1.1种群结构273

16.1.2硅的重要性274

16.1.3浮游植物的硅限制275

16.1.4北太平洋的硅补充275

16.2北太平洋硅输入方式275

16.2.1风场的方向276

16.2.2风场的速度276

16.2.3风场的时间277

16.2.4风场的季节277

16.3北太平洋硅来源277

16.3.1易发区277

16.3.2时间和强度277

16.3.3沙漠化278

16.4北太平洋海洋生态系统动力278

16.4.1亏硅状况278

16.4.2输送系统279

16.4.3生态动力279

16.4.4沙漠化的原因280

16.5结论281

参考文献282

第17章 海洋生态变化对气候及农作物的影响285

17.1灾害发生285

17.1.1农作物285

17.1.2全球变暖286

17.1.3二氧化碳浓度升高286

17.2海洋生态286

17.2.1限制浮游植物生长286

17.2.2硅的生物地球化学过程288

17.2.3人类活动的影响288

17.2.4硅输送288

17.3未来陆地生态289

17.3.1气候变化289

17.3.2农作物290

17.4总结291

参考文献292

第18章 未来的地球气候模式295

18.1地球生态系统的营养盐硅补充机制295

18.1.1硅的补充起因295

18.1.2营养盐硅的补充途径296

18.1.3营养盐硅的补充机制296

18.2未来地球气候变化的模式297

18.2.1模式种类297

18.2.2模式内容297

18.2.3模式特征297

18.2.4模式分布298

18.2.5模式功能298

18.3 2010年天气变化对模式的支持299

18.3.1近岸地区299

18.3.2流域盆地299

18.3.3大暴雨300

18.3.4内陆地区300

18.3.5高温300

18.3.6台风301

18.4结论302

参考文献302

第19章 浮游植物与人类共同决定大气碳的变化303

19.1研究概况303

19.1.1海区概况303

19.1.2浮游植物数据来源303

19.1.3监测站点的地理气候特征304

19.1.4大气碳数据来源305

19.1.5夏威夷和胶州湾的背景305

19.2大气碳的变化305

19.2.1增加变化305

19.2.2周期变化305

19.3初级生产力的变化307

19.3.1浮游植物结构307

19.3.2初级生产力季节变化307

19.4大气碳与初级生产力的关系308

19.4.1大气碳和初级生产力的相关性308

19.4.2建立大气碳与初级生产力的方程309

19.4.3方程检验310

19.4.4模型的应用310

19.5人类对大气碳变化的影响311

19.5.1人类的二氧化碳排放311

19.5.2大气的二氧化碳趋势变化312

19.5.3大气的温度趋势变化312

19.6浮游植物对大气碳变化的影响313

19.6.1初级生产力与大气碳的关系313

19.6.2初级生产力对大气碳的影响过程313

19.7模型的生态意义314

19.7.1周期和振幅314

19.7.2初级生产力吸收大气碳的量314

19.7.3大气碳消耗初级生产力的量315

19.8结论316

参考文献317

第20章 人类排放与浮游植物吸收对大气碳的平衡319

20.1研究概况319

20.1.1海区概况319

20.1.2浮游植物数据来源319

20.1.3监测站点的地理气候特征320

20.1.4大气碳数据来源321

20.2初级生产力与大气碳的变化321

20.2.1大气碳的季节变化321

20.2.2初级生产力的季节变化322

20.2.3初级生产力的月平均值322

20.2.4初级生产力与大气碳的平衡点323

20.2.5初级生产力与大气碳的平衡量323

20.3人类排放与浮游植物吸收324

20.3.1大气的二氧化碳增加324

20.3.2初级生产力吸收大气碳325

20.3.3 5月的平衡点325

20.3.4 10月的平衡点325

20.3.5初级生产力与大气碳的平均值326

20.3.6初级生产力与大气碳的平衡量326

20.4结论327

参考文献328

第21章 地球生态系统的理论创立330

21.1地球生态系统理论提出的重要性330

21.2地球生态系统理论的建立330

21.2.1地球生态系统的定义、结构和目标330

21.2.2地球生态系统的功能、内容和意义330

21.2.3地球生态系统的特征331

21.3地球生态系统理论与前人的概念及假说不同331

21.3.1与前人的概念不同331

21.3.2与前人的假说不同332

21.4地球生态系统理论的应用332

21.4.1地球生态系统的营养盐硅补充机制332

21.4.2地球生态系统的气温和水温补充机制333

21.4.3地球生态系统的碳补充机制334

21.4.4地球生态系统的硅轨迹334

21.4.5未来的气候预测及证实335

21.5结论336

参考文献337

第22章 地球生态系统的控制能力339

22.1地球生态系统的目标339

22.2地球生态系统的北太平洋输送系统339

22.3地球生态系统的控制能力340

22.3.1在时间的尺度上340

22.3.2在空间的尺度上342

22.4全球的环境变化与生态安全342

22.5结论343

参考文献343

第23章 地球生态系统的精准性345

23.1地球生态系统的功能345

23.2地球大气碳的平衡345

23.2.1初级生产力与大气碳的平衡量345

23.2.2地球生态系统的精准性346

23.3地球硅的输送346

23.3.1北太平洋水域硅的提供系统346

23.3.2地球生态系统的精准性347

23.4地球自转的平衡348

23.4.1南极环极海流348

23.4.2地球生态系统的精准性348

23.5结论349

参考文献349

第24章 地球生态系统的硅动力351

24.1地球生态系统的内容351

24.2生物地球化学过程352

24.2.1硅352

24.2.2碳352

24.3地球生态系统的动力353

24.3.1地球的动态平衡353

24.3.2人类的影响354

24.4气候变化355

24.4.1温度动态加剧355

24.4.2未来地球气候变化的模式355

24.4.3地球生态系统的可持续发展356

24.5结论357

参考文献358

第25章 人类与地球生态系统的相互作用360

25.1人类与生态环境360

25.1.1胶州湾浮游植物生态变化360

25.1.2水温、营养盐硅是浮游植物生长的动力361

25.1.3人类影响浮游植物361

25.2人类对生态环境的影响362

25.2.1人类对营养盐硅的影响362

25.2.2人类对水温的影响363

25.3生态环境变化对地球生态系统的影响364

25.3.1营养盐硅的缺乏364

25.3.2水温的上升365

25.4地球生态系统对生态环境变化的响应365

25.4.1营养盐硅的补充365

25.4.2水温的补充366

25.5地球生态系统的补充机制366

25.5.1营养盐硅的补充机制366

25.5.2水温的补充机制367

25.5.3碳沉降的补充机制367

25.6地球发生的现象369

25.6.1厄尔尼诺与拉尼娜的现象成因369

25.6.2人类灾害370

25.6.3气候突变的未来预测371

25.7结论371

参考文献372