植物種群動力學演化機制

前言

當前，由于人類活動而導致環(huán)境異變和物種滅絕等一系列重大問題促使地理科學和宏觀生物學的聯(lián)合研究達到了一個新的深度和廣度。俄羅斯科學家提出了地一生態(tài)學；美國國家基金會在2000～2010年“地球科學規(guī)劃”中，已將有關“人類活動而導致生態(tài)異變”的研究列為支持的重點，有關的動力學研究則為重點中的重點。而2001年美國景觀生態(tài)學年會則將“線性科學和非線性科學在景觀生態(tài)學中的應用”、“把人類和人類活動整合到景觀生態(tài)學”和“景觀水平的生物多樣性保護”列為21世紀景觀生態(tài)學的主題部分。國際上正醞釀著基于物種的景觀生態(tài)學。國內(nèi)有關該領域的研究則剛剛起步。國家自然科學基金資助項目指南鼓勵探索人類活動影響下，地球表層的結構功能變化機制及動力學與可持續(xù)發(fā)展途徑的研究，國家自然科學基金委員會地球科學部將“生態(tài)系統(tǒng)分析與生物多樣性’’列為擬重點資助研究的關鍵科學問題。幾十年來，人類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干擾（如大范圍的森林砍伐、農(nóng)業(yè)活動和城市化）所造成的殘留綴塊或破碎的生境片段的續(xù)存問題、“子孫債”問題、物種多樣性及其預測問題，是當前與地球科學和生態(tài)學有關的交叉學科的前沿研究方向和熱點問題。鑒于種群演化的長期性和生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)在的復雜性，諸如此類的許多重要科學問題僅靠傳統(tǒng)生態(tài)學的野外觀察、抽樣分析和基于經(jīng)驗的統(tǒng)計分析是無法回答和解決的。當前生態(tài)學發(fā)展的前沿方向之一就是有關生態(tài)系統(tǒng)的動力學機制研究和動力學預測（如多樣性或多度的預測）。眾所周知，已知研究對象的某些現(xiàn)象或某些結果并不等于真正認識、洞察該對象。基于簡單的假設和數(shù)值模擬的方法是當今自然科學各學科解釋現(xiàn)象和結果的最有力、最科學的方法之一。但是，國際上有關宏觀生態(tài)動力學、景觀生態(tài)動力學和種群動力學方面的研究則剛剛起步。作為科學家，重要的是向政府和大眾提供豐富的科學咨詢方案，告訴他們，在一種情況下是什么結果，在另一種情況下又是什么結果，而不是武斷地認為只有一種情況或結果。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，真正實現(xiàn)的某一客觀現(xiàn)實只是我們?nèi)f千情景模擬結果中的一種而已。在甲地A時段內(nèi)可能是某一種情景，在甲地B時段內(nèi)、乙地A時段內(nèi)、乙地B時段內(nèi)將完全是另外一些情景，但萬千變化都將在我們的模擬結果（圖集）里。運籌帷幄，決勝千里，是大規(guī)模情景模擬科學家的最真實寫照，但前提是假設合理、參數(shù)完備、取值完備。

內(nèi)容概要

本書是作者負責的國家自然科學基金資助項目(40871083)“若干人類景觀活動對(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)容涉及人類活動環(huán)境效應、種群入侵理論、理論生態(tài)學、種群多樣性，系統(tǒng)地研究了無性系外來植物物種的入侵機制、外來種子植物的入侵機制、棲息地毀壞時空異質性對物種多樣性的影響。    本書觀點新穎獨特，方法科學嚴謹，論述深刻透徹，所涉及的研究內(nèi)容均為國際前沿或熱點問題。本書可供地理科學、生命科學、生態(tài)學、環(huán)境科學以及有關學科的研究人員和教學人員參考，也可作為相關學科高年級本科生和研究生的教科書或參考書。

作者簡介

林振山，男，漢族，1955年7月出生，福建省仙游縣人。北京大學地球物理系大氣環(huán)境與大氣物理專業(yè)博士、美國UNM生態(tài)專業(yè)博士后。1991年任南京大學講師，1992年任南京大學副教授，1993年12月～2001年4月任南京大學教授、博士生導師（氣候專業(yè)），享受政府津貼。1996年7月～2001年2月任美國SUNY、UNM客座教授。2001年4月回國后受聘南京師范大學特聘教授、自然地理專業(yè)和環(huán)境地理專業(yè)博士生導師；2002年起任南京師范大學地理科學學院院長。2004年創(chuàng)建了江蘇省環(huán)境演變與生態(tài)建設重點實驗室，并任實驗室主任。主要研究領域包括全球氣候變化、人類活動環(huán)境效應、計量地理學、景觀生態(tài)學、理論生態(tài)學、非線性科學。1995年獲教育部“跨世紀優(yōu)秀人才基金”，1995～2000年任教育部大氣科學教學指導委員會委員，1998年入選江蘇省“跨世紀學術帶頭人”。教育部長江學者創(chuàng)新團隊核心成員?，F(xiàn)任Ecological Complexity（歐洲）、《自然資源學報》、《資源科學》、《地理科學學報》、《熱帶氣象》、《南京師范大學學報》等學報的編委。現(xiàn)任教育部高職高專環(huán)境與氣象類教學指導委員會主任、中國自然資源學會常務理事、中國地理學會理事、中國濕地保護專業(yè)委員會主任委員、中國計量地理專業(yè)委員會副主任、中國統(tǒng)計氣候委員會副主任、中國地理學會江蘇省分會副理事長。林振山教授自1992年負責國家首批“攀登項目”（國家基礎性重大關鍵項目）的有關專題和國家自然科學基金項目以來，已主持國家“攀登項目”專題、國家“973"項目專題、國家“九五”攻關重中之重項目子課題、國家自然科學基金項目等國家級課題10多項。2002年作為首席科學家負責國家“十五”“211”工程重大項目“不同時空尺度環(huán)境演變和生態(tài)建設”。有關成果2005年1月獲教育部提名國家科學技術獎自然科學一等獎（排名第一），2007年獲教育部高等學?？茖W技術獎自然科學獎二等獎（排名第一），2004年獲國家精品課程獎（排名第四），2002年中國高校自然科學二等獎（排名第一），1993年江西省科技進步二等獎（排名第二）。已有9部專著問世，已在國際SCI級學術期刊發(fā)表學術論文30余篇，在《地球物理學報》、《地理學報》、《氣象學報》、《生態(tài)學報》、《自然資源學報》等國家一級（學會）權威性學術期刊上發(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1000多篇次。

書籍目錄

前言第一章　集合種群第二章　基本模型與方法第三章　外來植物物種的入侵機制第四章　外來種子植物的的入侵機制第五章　物種多樣性對棲息地毀壞時間異質性響應第六章　物種多樣性對棲息地毀壞空間異質性的響應第七章　棲息地毀壞時空異質性對物種多樣性的影響　第八章　討論參考文獻作者簡介

章節(jié)摘錄

插圖：盡管Levins模型抓住了經(jīng)典集合種群動態(tài)的關鍵屬性，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量，僅僅研究種群建立與滅絕之間的平衡，不能用于實際的集合種群和實際的管理。首先，該理論只能應用于較大數(shù)目的生境斑塊網(wǎng)絡，而實際上，許多集合種群生存于斑塊較少的網(wǎng)絡中，在這樣的網(wǎng)絡里，隨機性會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地混合，而實際上一個斑塊的被占據(jù)就極大地依賴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未達到平衡態(tài)；最后，Levins模型還忽略了拯救效應。20世紀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越高導致的生態(tài)系統(tǒng)的嚴重退化，引起了人們對當前集合種群動態(tài)理論的濃厚興趣，近年來集合種群成為保護生物學所關注的研究熱點。人類活動所造成的種群滅絕，事實上是從種群的局部滅絕開始的，局部滅絕的后果可能導致種群的最后滅絕。集合種群理論關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，隨著人類和其他生物賴以生存的環(huán)境破碎化程度的加劇，遷移個體可以來自任何一個現(xiàn)存的局域種群，同時任何一個局域種群都有可能滅絕，顯然集合種群模型更具現(xiàn)實意義。在過去的幾年內(nèi)，集合種群動態(tài)及其在破碎景觀中的續(xù)存等概念已在生態(tài)學中牢固地樹立起來。許多研究都證實，生存于很小生境片斷中的小種群具有很高的滅絕風險，如果人類活動導致分布區(qū)破碎，那么種群密度低得在每個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法繼續(xù)生存下去，最終在整個景觀中消失（Hanski，1994a；1994b）。在自然界中，許多瀕危的種群規(guī)模非常小，我們很難對這類生態(tài)系統(tǒng)進行大規(guī)模的研究（張大勇，2002），一個替代方法就是運用集合種群理論和方法，尋找一個在生態(tài)學上與瀕危種類似的常見種進行研究，估計得出模型參數(shù)，然后再用于模擬瀕危的集合種群動態(tài)，從而指導就地保護或易地保護。

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《植物種群動力學演化機制》是由科學出版社出版的。

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