植物種群動(dòng)力學(xué)演化機(jī)制

前言

當(dāng)前，由于人類(lèi)活動(dòng)而導(dǎo)致環(huán)境異變和物種滅絕等一系列重大問(wèn)題促使地理科學(xué)和宏觀生物學(xué)的聯(lián)合研究達(dá)到了一個(gè)新的深度和廣度。俄羅斯科學(xué)家提出了地一生態(tài)學(xué)；美國(guó)國(guó)家基金會(huì)在2000～2010年“地球科學(xué)規(guī)劃”中，已將有關(guān)“人類(lèi)活動(dòng)而導(dǎo)致生態(tài)異變”的研究列為支持的重點(diǎn)，有關(guān)的動(dòng)力學(xué)研究則為重點(diǎn)中的重點(diǎn)。而2001年美國(guó)景觀生態(tài)學(xué)年會(huì)則將“線(xiàn)性科學(xué)和非線(xiàn)性科學(xué)在景觀生態(tài)學(xué)中的應(yīng)用”、“把人類(lèi)和人類(lèi)活動(dòng)整合到景觀生態(tài)學(xué)”和“景觀水平的生物多樣性保護(hù)”列為21世紀(jì)景觀生態(tài)學(xué)的主題部分。國(guó)際上正醞釀著基于物種的景觀生態(tài)學(xué)。國(guó)內(nèi)有關(guān)該領(lǐng)域的研究則剛剛起步。國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目指南鼓勵(lì)探索人類(lèi)活動(dòng)影響下，地球表層的結(jié)構(gòu)功能變化機(jī)制及動(dòng)力學(xué)與可持續(xù)發(fā)展途徑的研究，國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)地球科學(xué)部將“生態(tài)系統(tǒng)分析與生物多樣性’’列為擬重點(diǎn)資助研究的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題。幾十年來(lái)，人類(lèi)正以前所未有的速度改變著地球的物種多樣性。集合種群在大面積的人類(lèi)干擾（如大范圍的森林砍伐、農(nóng)業(yè)活動(dòng)和城市化）所造成的殘留綴塊或破碎的生境片段的續(xù)存問(wèn)題、“子孫債”問(wèn)題、物種多樣性及其預(yù)測(cè)問(wèn)題，是當(dāng)前與地球科學(xué)和生態(tài)學(xué)有關(guān)的交叉學(xué)科的前沿研究方向和熱點(diǎn)問(wèn)題。鑒于種群演化的長(zhǎng)期性和生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)在的復(fù)雜性，諸如此類(lèi)的許多重要科學(xué)問(wèn)題僅靠傳統(tǒng)生態(tài)學(xué)的野外觀察、抽樣分析和基于經(jīng)驗(yàn)的統(tǒng)計(jì)分析是無(wú)法回答和解決的。當(dāng)前生態(tài)學(xué)發(fā)展的前沿方向之一就是有關(guān)生態(tài)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)機(jī)制研究和動(dòng)力學(xué)預(yù)測(cè)（如多樣性或多度的預(yù)測(cè)）。眾所周知，已知研究對(duì)象的某些現(xiàn)象或某些結(jié)果并不等于真正認(rèn)識(shí)、洞察該對(duì)象?；诤?jiǎn)單的假設(shè)和數(shù)值模擬的方法是當(dāng)今自然科學(xué)各學(xué)科解釋現(xiàn)象和結(jié)果的最有力、最科學(xué)的方法之一。但是，國(guó)際上有關(guān)宏觀生態(tài)動(dòng)力學(xué)、景觀生態(tài)動(dòng)力學(xué)和種群動(dòng)力學(xué)方面的研究則剛剛起步。作為科學(xué)家，重要的是向政府和大眾提供豐富的科學(xué)咨詢(xún)方案，告訴他們，在一種情況下是什么結(jié)果，在另一種情況下又是什么結(jié)果，而不是武斷地認(rèn)為只有一種情況或結(jié)果。所謂的大規(guī)模情景模擬就是要概括或通覽所有的各種可能的客觀情景，真正實(shí)現(xiàn)的某一客觀現(xiàn)實(shí)只是我們?nèi)f千情景模擬結(jié)果中的一種而已。在甲地A時(shí)段內(nèi)可能是某一種情景，在甲地B時(shí)段內(nèi)、乙地A時(shí)段內(nèi)、乙地B時(shí)段內(nèi)將完全是另外一些情景，但萬(wàn)千變化都將在我們的模擬結(jié)果（圖集）里。運(yùn)籌帷幄，決勝千里，是大規(guī)模情景模擬科學(xué)家的最真實(shí)寫(xiě)照，但前提是假設(shè)合理、參數(shù)完備、取值完備。

內(nèi)容概要

本書(shū)是作者負(fù)責(zé)的國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(40871083)“若干人類(lèi)景觀活動(dòng)對(duì)(植物)種群演化影響的數(shù)值模擬研究”的部分研究成果。內(nèi)容涉及人類(lèi)活動(dòng)環(huán)境效應(yīng)、種群入侵理論、理論生態(tài)學(xué)、種群多樣性，系統(tǒng)地研究了無(wú)性系外來(lái)植物物種的入侵機(jī)制、外來(lái)種子植物的入侵機(jī)制、棲息地毀壞時(shí)空異質(zhì)性對(duì)物種多樣性的影響。    本書(shū)觀點(diǎn)新穎獨(dú)特，方法科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，論述深刻透徹，所涉及的研究?jī)?nèi)容均為國(guó)際前沿或熱點(diǎn)問(wèn)題。本書(shū)可供地理科學(xué)、生命科學(xué)、生態(tài)學(xué)、環(huán)境科學(xué)以及有關(guān)學(xué)科的研究人員和教學(xué)人員參考，也可作為相關(guān)學(xué)科高年級(jí)本科生和研究生的教科書(shū)或參考書(shū)。

作者簡(jiǎn)介

林振山，男，漢族，1955年7月出生，福建省仙游縣人。北京大學(xué)地球物理系大氣環(huán)境與大氣物理專(zhuān)業(yè)博士、美國(guó)UNM生態(tài)專(zhuān)業(yè)博士后。1991年任南京大學(xué)講師，1992年任南京大學(xué)副教授，1993年12月～2001年4月任南京大學(xué)教授、博士生導(dǎo)師（氣候?qū)I(yè)），享受政府津貼。1996年7月～2001年2月任美國(guó)SUNY、UNM客座教授。2001年4月回國(guó)后受聘南京師范大學(xué)特聘教授、自然地理專(zhuān)業(yè)和環(huán)境地理專(zhuān)業(yè)博士生導(dǎo)師；2002年起任南京師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院院長(zhǎng)。2004年創(chuàng)建了江蘇省環(huán)境演變與生態(tài)建設(shè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，并任實(shí)驗(yàn)室主任。主要研究領(lǐng)域包括全球氣候變化、人類(lèi)活動(dòng)環(huán)境效應(yīng)、計(jì)量地理學(xué)、景觀生態(tài)學(xué)、理論生態(tài)學(xué)、非線(xiàn)性科學(xué)。1995年獲教育部“跨世紀(jì)優(yōu)秀人才基金”，1995～2000年任教育部大氣科學(xué)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)委員，1998年入選江蘇省“跨世紀(jì)學(xué)術(shù)帶頭人”。教育部長(zhǎng)江學(xué)者創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)核心成員?，F(xiàn)任Ecological Complexity（歐洲）、《自然資源學(xué)報(bào)》、《資源科學(xué)》、《地理科學(xué)學(xué)報(bào)》、《熱帶氣象》、《南京師范大學(xué)學(xué)報(bào)》等學(xué)報(bào)的編委?，F(xiàn)任教育部高職高專(zhuān)環(huán)境與氣象類(lèi)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)主任、中國(guó)自然資源學(xué)會(huì)常務(wù)理事、中國(guó)地理學(xué)會(huì)理事、中國(guó)濕地保護(hù)專(zhuān)業(yè)委員會(huì)主任委員、中國(guó)計(jì)量地理專(zhuān)業(yè)委員會(huì)副主任、中國(guó)統(tǒng)計(jì)氣候委員會(huì)副主任、中國(guó)地理學(xué)會(huì)江蘇省分會(huì)副理事長(zhǎng)。林振山教授自1992年負(fù)責(zé)國(guó)家首批“攀登項(xiàng)目”（國(guó)家基礎(chǔ)性重大關(guān)鍵項(xiàng)目）的有關(guān)專(zhuān)題和國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目以來(lái)，已主持國(guó)家“攀登項(xiàng)目”專(zhuān)題、國(guó)家“973"項(xiàng)目專(zhuān)題、國(guó)家“九五”攻關(guān)重中之重項(xiàng)目子課題、國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目等國(guó)家級(jí)課題10多項(xiàng)。2002年作為首席科學(xué)家負(fù)責(zé)國(guó)家“十五”“211”工程重大項(xiàng)目“不同時(shí)空尺度環(huán)境演變和生態(tài)建設(shè)”。有關(guān)成果2005年1月獲教育部提名國(guó)家科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)自然科學(xué)一等獎(jiǎng)（排名第一），2007年獲教育部高等學(xué)校科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)自然科學(xué)獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)（排名第一），2004年獲國(guó)家精品課程獎(jiǎng)（排名第四），2002年中國(guó)高校自然科學(xué)二等獎(jiǎng)（排名第一），1993年江西省科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)（排名第二）。已有9部專(zhuān)著問(wèn)世，已在國(guó)際SCI級(jí)學(xué)術(shù)期刊發(fā)表學(xué)術(shù)論文30余篇，在《地球物理學(xué)報(bào)》、《地理學(xué)報(bào)》、《氣象學(xué)報(bào)》、《生態(tài)學(xué)報(bào)》、《自然資源學(xué)報(bào)》等國(guó)家一級(jí)（學(xué)會(huì)）權(quán)威性學(xué)術(shù)期刊上發(fā)表論文50余篇，共發(fā)表核心期刊論文100余篇，論文被引用已達(dá)1000多篇次。

書(shū)籍目錄

前言第一章　集合種群第二章　基本模型與方法第三章　外來(lái)植物物種的入侵機(jī)制第四章　外來(lái)種子植物的的入侵機(jī)制第五章　物種多樣性對(duì)棲息地毀壞時(shí)間異質(zhì)性響應(yīng)第六章　物種多樣性對(duì)棲息地毀壞空間異質(zhì)性的響應(yīng)第七章　棲息地毀壞時(shí)空異質(zhì)性對(duì)物種多樣性的影響　第八章　討論參考文獻(xiàn)作者簡(jiǎn)介

章節(jié)摘錄

插圖：盡管Levins模型抓住了經(jīng)典集合種群動(dòng)態(tài)的關(guān)鍵屬性，但它是一種空間隱式模型，不考慮具體的空間格局及斑塊質(zhì)量，僅僅研究種群建立與滅絕之間的平衡，不能用于實(shí)際的集合種群和實(shí)際的管理。首先，該理論只能應(yīng)用于較大數(shù)目的生境斑塊網(wǎng)絡(luò)，而實(shí)際上，許多集合種群生存于斑塊較少的網(wǎng)絡(luò)中，在這樣的網(wǎng)絡(luò)里，隨機(jī)性會(huì)提高集合種群滅絕的可能性；其次，Levins模型假定局域種群在適宜斑塊中均質(zhì)地混合，而實(shí)際上一個(gè)斑塊的被占據(jù)就極大地依賴(lài)于其他特定斑塊的被占據(jù)與否，斑塊和種群的分布往往具有集群特征；再次，Levins模型假定集合種群達(dá)到了平衡態(tài)，但是在現(xiàn)今不斷破碎化的景觀中，居住其中的集合種群遠(yuǎn)未達(dá)到平衡態(tài)；最后，Levins模型還忽略了拯救效應(yīng)。20世紀(jì)80年代以后，自然生境日益加速地喪失和破碎，許多種群以前以連續(xù)種群的方式分布，目前卻以集合種群的方式分布，種群的滅絕往往也經(jīng)歷了集合種群的階段。棲息地破碎化程度越來(lái)越高導(dǎo)致的生態(tài)系統(tǒng)的嚴(yán)重退化，引起了人們對(duì)當(dāng)前集合種群動(dòng)態(tài)理論的濃厚興趣，近年來(lái)集合種群成為保護(hù)生物學(xué)所關(guān)注的研究熱點(diǎn)。人類(lèi)活動(dòng)所造成的種群滅絕，事實(shí)上是從種群的局部滅絕開(kāi)始的，局部滅絕的后果可能導(dǎo)致種群的最后滅絕。集合種群理論關(guān)注的恰恰是具有不穩(wěn)定局部種群的區(qū)域續(xù)存條件（Hanski，1998），避免種群的局部滅絕，乃至最后的滅絕。因此，隨著人類(lèi)和其他生物賴(lài)以生存的環(huán)境破碎化程度的加劇，遷移個(gè)體可以來(lái)自任何一個(gè)現(xiàn)存的局域種群，同時(shí)任何一個(gè)局域種群都有可能滅絕，顯然集合種群模型更具現(xiàn)實(shí)意義。在過(guò)去的幾年內(nèi)，集合種群動(dòng)態(tài)及其在破碎景觀中的續(xù)存等概念已在生態(tài)學(xué)中牢固地樹(shù)立起來(lái)。許多研究都證實(shí)，生存于很小生境片斷中的小種群具有很高的滅絕風(fēng)險(xiǎn)，如果人類(lèi)活動(dòng)導(dǎo)致分布區(qū)破碎，那么種群密度低得在每個(gè)片斷中只能夠保留下小規(guī)模的種群，有可能太小以致于無(wú)法繼續(xù)生存下去，最終在整個(gè)景觀中消失（Hanski，1994a；1994b）。在自然界中，許多瀕危的種群規(guī)模非常小，我們很難對(duì)這類(lèi)生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行大規(guī)模的研究（張大勇，2002），一個(gè)替代方法就是運(yùn)用集合種群理論和方法，尋找一個(gè)在生態(tài)學(xué)上與瀕危種類(lèi)似的常見(jiàn)種進(jìn)行研究，估計(jì)得出模型參數(shù)，然后再用于模擬瀕危的集合種群動(dòng)態(tài)，從而指導(dǎo)就地保護(hù)或易地保護(hù)。

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《植物種群動(dòng)力學(xué)演化機(jī)制》是由科學(xué)出版社出版的。

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