中国学科发展战略 地球生物学PDF电子书下载

第一章 地球生物学概述 1

第一节 地球生物学的定义、学科地位与发展现状 1

一、地球生物学的定义 1

二、地球生物学的研究对象 3

三、地球生物学的学科地位 4

四、地球生物学的特点 4

五、国际地球生物学的发展现状 5

六、中国地球生物学的发展现状 11

第二节 地球生物学的主要研究进展、重大科学问题和研究内容 15

一、地球生物学的主要研究进展 15

二、地球生物学要解决的重大科学问题 23

三、地球生物学的主要研究内容、发展重点和应用前景 25

参考文献 29

第二章 早期生命起源、演化及其环境背景 38

第一节 宜居行星的形成与地球生命起源 38

一、早期地球环境与生命起源 39

二、氢、氮、磷和金属蛋白等生源要素的形成环境 44

三、最早的生命记录与早期生物圈 46

第二节 前寒武纪主要的微生物功能群及其演化 51

一、厌氧微生物与化能自养微生物群 52

二、光合自养微生物的出现及其对大气-海洋系统的影响 54

三、真核生物的起源与早期演化 57

第三节 大气成氧、海洋化学演化与微生物相互作用 60

一、大气成氧事件与大气圈演化阶段 60

二、海洋氧化与海水化学条件演变 67

三、大气-海洋系统演化与微生物相互作用 73

第四节 未来突破方向 80

一、大气成氧机制及其对地球环境的影响过程 80

二、海洋化学转换对元素化学循环的影响机制 81

三、地球早期环境演变对生命演化的控制机制 81

参考文献 82

第三章 新元古代以来生态系统的演变和环境背景 102

第一节 新元古代地球环境与后生动物起源、辐射 103

一、新元古代环境背景 103

二、埃迪卡拉纪动物起源与寒武纪生物大爆发 104

三、埃迪卡拉纪与寒武纪生物演化与环境的关系 109

第二节 古生代-三叠纪海洋生态系统演变与环境背景 112

一、古生代-三叠纪构造演化与环境背景 113

二、海洋生态系统演变与生物辐射事件 115

第三节 古生代-三叠纪海洋生物灭绝事件 122

一、奥陶纪末期生物灭绝事件 125

二、泥盆纪生物灭绝事件 127

三、石炭纪中期生物灭绝事件 128

四、二叠纪-三叠纪之交生物集群灭绝事件 130

五、三叠纪末期生物灭绝事件 131

第四节 未来突破方向 132

一、高精度年代地层框架 132

二、生物多样性的定量统计 132

三、地质事件过程的异同对比和模式分析 133

四、生物灭绝的环境机制 133

参考文献 136

第四章 地质微生物功能群及其生物地球化学过程对环境变化的响应与反馈 149

第一节 重大地质突变期的生物地球化学异常及其对环境的响应 149

一、碳循环异常 149

二、硫循环异常 156

三、氮循环异常 163

四、碳-氮-硫循环异常记录的生物与大气、海洋环境之间的相互作用 168

第二节 地质微生物对地质环境的分子响应 169

一、重建古温度的微生物指标 170

二、指示古水文事件的微生物指标 175

三、重建古大气CO2分压的微生物同位素组成 177

第三节 地质微生物功能群通过生物地球化学过程对地质环境的作用 177

一、与甲烷循环有关的地质微生物功能群的地质作用 178

二、与硫代谢相关的微生物功能群及其地质作用 180

三、与氮代谢相关的微生物功能群的地质作用 183

四、参与铁氧化还原的微生物功能群的地质作用 190

第四节 未来突破方向 194

一、重大地质突变期的生物地球化学循环 194

二、地质微生物通过生物地球化学过程对地质环境的响应 195

三、地质微生物通过生物地球化学过程对地质环境的作用 196

参考文献 198

第五章 微生物地质作用 229

第一节 微生物与矿物的相互作用 229

一、矿物与生物的协同演化 230

二、微生物与矿物相互作用的模式 232

三、半导体矿物与非光合微生物的相互作用 232

四、白云石的微生物成因 233

五、微生物与黏土矿物的相互作用 234

六、矿物治理环境 237

第二节 微生物的沉积成岩作用 238

一、磷块岩 239

二、微生物碳酸盐岩 241

第二节 未来突破方向 244

一、矿物-微生物的地质历史意义 245

二、在治理污染环境中的应用 246

三、微生物通过矿物如何调控全球气候 246

参考文献 247

第六章 极端环境微生物与深部生物圈 254

第一节 微生物对极端物理环境因子的响应 254

一、微生物对高温的响应 254

二、微生物对高压的响应 259

三、微生物对辐射的响应 262

第二节 微生物对极端化学环境因子的响应 265

一、缺氧环境 265

二、高盐环境 265

三、高酸环境 271

四、碱性环境 273

第三节 生命的边际 274

一、能量代谢是生命与环境协同演化的桥梁 275

二、生命演化的分子基础来源于对温度的适应性 276

参考文献 278

第七章 太空环境对地球生命的影响及地外生命探测 293

第一节 太空环境对地球环境和生命的影响 293

一、宇宙射线对地球环境及生命的影响 293

二、太阳活动对地球环境及生命的影响 298

三、小天体撞击对地球环境及生命的影响 304

第二节 地外生命探测技术 306

一、轨道器探测 306

二、原位探测技术 309

三、地外样品研究 314

四、地外智能生命探测技术 315

五、地外生命的相似性研究技术 316

第三节 识别生命在地球以外环境存在的可能性和特征 319

一、前生命物质的形成与演化 319

二、宇宙宜居住环境的特征分布与探测 322

三、火星的可能生命标志信息 323

四、木卫二的可能生命标志信息 331

五、土卫六的可能生命标志信息 333

六、土卫二的可能生命标志信息 334

参考文献 335

第八章 中国地球生物学发展的建议与措施 350

一、尽快建立深时环境变化与生物演化中国研究计划 350

二、加强中国地圈-生物圈观测网的地球生物学特色 356

三、加强地球生物学的学科建设和创新人才的培养 358

四、创建有中国特色的地球生物学 359

参考文献 360

关键词索引 362

彩图 369