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第1章 湖泊学：过去、现在和将来 1

1.0概述 1

1.1早期的湖泊学 2

1.2美国的湖泊学发展 3

1.3联合国经济合作与发展组织对湖泊学的研究 4

1.4中国湖泊科学面临的挑战 6

1.5湖泊学的将来 8

1.5.1湖泊是有限资源 8

1.5.2长期数据的统计分析和大尺度的整湖实验 9

1.5.3景观湖泊学 12

1.5.4气候变化对湖泊的影响 14

第2章 湖泊的起源、富营养化过程和古湖泊学 17

2.0概述 17

2.1湖泊的起源 17

2.1.1构造湖 18

2.1.2火山湖 21

2.1.3冰川湖 21

2.1.4其他起源产生的湖泊 23

2.1.5中国的湖泊 25

2.2湖泊营养状态 26

2.2.1湖泊营养状态的早期概念 26

2.2.2湖泊营养状态分级 27

2.3湖泊演替与湖泊富营养化过程 29

2.3.1湖泊演替和富营养化 29

2.3.2人为富营养化 31

2.3.3湖泊富营养化过程的逆转 33

2.4古湖沼学 36

第3章 湖泊水生态系统的结构 39

3.0概述 39

3.1湖泊 39

3.1.1形态学 39

3.1.2光和温度 44

3.1.3化学因素 48

3.1.4生物分区 50

3.1.5流域和大气环境 51

3.2池塘与湖泊 52

3.3溪流与河流 53

3.4河口 54

3.5湿地 55

第4章 湖泊中的水、光与热 57

4.0概述 57

4.1水 58

4.1.1全球水和中国水的分布 58

4.1.2水在湖泊学上的特殊意义 60

4.2光 62

4.2.1光照测量 63

4.2.2大气层中的光 65

4.2.3水下光照：光合作用有效辐射 66

4.2.4湖水的颜色 67

4.2.5湖水反射光线作用 69

4.3热 72

4.3.1湖泊中热的重要性 72

4.3.2湖泊热量的测量和计算 73

4.3.3湖泊的热分层 74

第5章 湖泊中水的运动 79

5.0概述 79

5.1水流运动的重要性 80

5.1.1层流和紊流 81

5.1.2动力学能谱 82

5.2能量的对流和扩散 85

5.3表水层的水流运动 87

5.3.1表面流 87

5.3.2表面波 89

5.4温跃层的水流运动 91

5.4.1内部重力波 91

5.4.2短周期内部重力波 93

5.4.3长周期内部重力波：Kelvin波和Poincare波 93

5.5底水层的水流运动 94

第6章 湖泊中的氧和二氧化碳 96

6.0概述 96

6.1氧和二氧化碳测定 97

6.2湖泊中的氧和二氧化碳 98

6.3氧和二氧化碳的来源 98

6.3.1大气的扩散：气体的溶解作用 99

6.3.2光合作用与呼吸作用 99

6.3.3 pH与CO 2- 3--HCO -3 -CO2碳酸平衡 101

6.4温度、海拔和盐度对溶解氧的影响 103

6.5溶解氧-深度曲线 104

6.6溶解氧和二氧化碳的季节变化与日变化 105

6.6.1溶解氧和二氧化碳的季节变化 105

6.6.2溶解氧和二氧化碳的日变化 108

6.7限制性营养物：二氧化碳 109

6.8氧化还原电位 110

第7章 湖泊中的氮 112

7.0概述 112

7.1氮的测定 113

7.2氮循环 114

7.3湖泊中的氮形态及其季节性循环 117

7.3.1硝酸盐和亚硝酸盐 117

7.3.2硝酸盐氮的季节循环 120

7.3.3游离氨和离子铵 120

7.3.4氨的季节循环 122

7.3.5溶解性有机氮 123

7.3.6气态氮 123

7.4氮的转化 123

7.4.1生物固氮作用 123

7.4.2反硝化和硝化 126

第8章 湖泊中的磷 130

8.0概述 130

8.1磷的测定 132

8.2磷循环 133

8.2.1流域的磷循环 133

8.2.2湖泊敞水带的磷循环 134

8.2.3沉积物中的磷循环 137

8.3磷吸收和磷酸酶诱导 138

8.4水体中的磷循环 139

8.4.1浮游动物与鱼类的作用 139

8.4.2有根大型水生植物和藻类分解的作用 140

8.4.3浮游细菌的作用 140

8.5湖泊中的磷限制与氮限制 142

8.6磷限制的相对重要性 145

8.7磷限制和氮限制的争议 145

第9章 湖泊中的其他营养物质 148

9.0概述 148

9.1硅和二氧化硅 149

9.1.1二氧化硅的循环 150

9.1.2二氧化硅和硅藻 151

9.2铁（生物需要量较大的微量元素） 153

9.2.1铁循环 154

9.2.2铁对蓝藻固氮作用的影响 155

9.3钙 156

9.4镁 159

9.5钠和钾 159

9.6硫 159

9.7其他微量元素 160

9.7.1锰 161

9.7.2锌 161

9.7.3铜 162

9.7.4钼 162

9.7.5钴 163

第10章 湖泊、溪流和河口中的生物 164

10.0概述 164

10.1微生物 164

10.1.1病毒 164

10.1.2细菌 165

10.1.3真菌与类似真菌生物 168

10.2绿色植物：藻类和大型水生植物 170

10.2.1浮游藻类 170

10.2.2附着藻类 175

10.2.3大型植物 175

10.3原生动物 178

10.4轮虫 180

10.5甲壳类动物 181

10.6水生昆虫 182

10.7蠕虫和软体动物 183

10.8鱼类 185

第11章 浮游藻类与周丛藻类 187

11.0概述 187

11.1测量 189

11.2藻类在水体中的运动 191

11.2.1细胞形态的作用 191

11.2.2密度变化 191

11.2.3尺寸（粒径）大小的影响 194

11.2.4鞭毛和纤毛 194

11.3浮游藻类季节变化规律 194

11.3.1硅藻水华 197

11.4蓝藻的季节变化特征 201

11.4.1美国镜湖的蓝藻水华 201

11.4.2中国太湖的蓝藻水华 203

11.5甲藻和赤潮 205

11.6浮游藻类空间分布：垂直与水平斑块 206

11.6.1垂直分布的变化 206

11.6.2水平分布的变化 206

11.7藻类成功的主要策略 209

11.7.1能量利用策略（1）：细胞壁 209

11.7.2能量利用策略（2）：游泳和浮力调节机制 210

11.7.3能量利用策略（3）：光 210

11.7.4防牧食策略：化学防御机制 211

11.8着生的周丛藻类 212

11.8.1周丛藻类的运动 213

11.8.2周丛藻类的季节演替 213

11.8.3周丛藻类在基质上的定植 216

第12章 浮游动物与底栖动物 217

12.0引言 217

12.1浮游动物的测量 218

12.2浮游动物群落结构 220

12.2.1体积选择性捕食、营养级联与周期变形现象 221

12.2.2空间变化：垂直迁移与滨岸带逃避策略 224

12.3浮游动物的年度和季节变化 228

12.3.1浮游动物与浮游藻类的相互依存关系 228

12.3.2影响浮游动物季节循环的其他因子 230

12.4摄食 234

12.4.1食物质量与选择性滤食 234

12.4.2摄食与滤食机制 235

12.4.3浮游动物对营养物质循环的作用 236

12.5浮游动物的繁殖 236

12.5.1繁殖策略 236

12.5.2种群动态变化 237

12.6底栖环境和底栖动物 238

12.6.1底栖环境 238

12.6.2对氧含量变化的适应 239

12.6.3底栖生物的摄食 240

12.6.4底栖动物的生命周期 242

第13章 鱼类 243

13.0概述 243

13.1鱼类监测 246

13.2摄食特征与资源分配 249

13.3鱼类分布和栖息地选择 253

13.4鱼类种群的季节变化 255

13.5热带河流鱼类与泛滥平原的功能 257

13.6北美五大湖渔业的衰退与局部恢复 258

13.7形态土壤指数、湖泊肥沃度和生物能量模型 260

13.8环境问题与渔业 262

13.8.1水资源开发：大坝与洪水控制工程 262

13.8.2外来捕食者对当地鱼类群落的影响 262

13.8.3化学污染和热污染 263

13.8.4中国的渔业管理 264

第14章 食物链动力学 267

14.0概述 267

14.1测量 267

14.2食物网中的营养和能量流动 268

14.3混合层中的微生物食物圈和营养再生 271

14.4生长动力学及其对浮游藻类物种竞争的预测 274

14.4.1生长动力学 274

14.4.2预测藻类物种竞争结果 277

14.5初级生产力 279

第15章 比较湖泊学 283

15.0概述 283

15.1温带地区的湖泊 283

15.1.1英格兰湖区 283

15.1.2五大湖 286

15.2位于热带或干旱气候地带的湖泊 290

15.2.1乌干达的乔治湖 290

15.2.2极地湖泊和高山湖泊 293

15.3盐湖和非海盐型盐湖 295

15.4美国湖泊营养物生态分区及营养物投入响应的差异 298

15.4.1营养物生态区域的划分 298

15.4.2营养物投入响应指标的选取 299

15.4.3制定湖泊营养物基准的方法学 300

15.4.4不同生态分区的湖泊营养物基准 301

第16章 应用湖泊学 302

16.0概述 302

16.1应用（1）：污染物移除 303

16.1.1污水截流：华盛顿湖 303

16.1.2污水除磷：莎迦瓦湖 306

16.1.3疏浚：楚门湖及其他湖泊 308

16.2应用（2）：水力学方法 309

16.2.1调水稀释 309

16.2.2水库分层泄水 310

16.3应用（3）：湖内营养物和污染物的控制 312

16.3.1湖泊的主要问题和修复技术选择 312

16.3.2控制湖内营养物和藻类过度增长的若干单项技术及其优缺点 314

16.3.3物理法例举：曝气或充氧 320

16.3.4化学法例举：磷钝化剂 322

16.3.5生物法例举：沉水植物恢复 324

16.3.6湖泊前置系统例举：自然处理系统 327

参考文献 330

附录 353

后记 358