Carbon-Oxygen and Nitrogen Cycles pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Heinemann/Raintree

作者:Harman, Rebecca

出品人:

页数:32

译者:

出版时间:2005-7

价格:$ 9.03

装帧:Pap

isbn号码:9781403470676

丛书系列:

图书标签:

• 碳循环
• 氧循环
• 氮循环
• 生物地球化学循环
• 地球系统科学
• 环境科学
• 生态系统
• 全球变化
• 生物学
• 化学

《地球生命物质的循环：碳、氧与氮的交响曲》 地球，我们赖以生存的蓝色星球，其生命得以繁荣昌盛，离不开一套精妙绝伦且持续不断的物质循环体系。在这其中，碳、氧和氮这三种元素扮演着至关重要的角色，它们如同地球生命体内的血液，穿梭于大气、水体、土壤和生物之间，维系着整个生态系统的动态平衡。本书《地球生命物质的循环：碳、氧与氮的交响曲》将带领读者深入探索这三大基本元素在地球系统中的复杂旅程，揭示它们如何相互作用，如何影响着气候变化、生物多样性乃至人类文明的未来。 碳：生命的骨架与气候的调控者 碳，作为有机生命的基本构建模块，构成了我们身体中的一切，从DNA到蛋白质，无处不在。本书将首先聚焦于碳循环。我们将追溯碳在大气中的存在形式——二氧化碳，它既是植物进行光合作用的原料，也是温室气体，对地球的温度有着至关重要的影响。我们将深入了解光合作用的奥秘，植物如何将二氧化碳转化为糖类，储存能量，并将氧气释放到大气中。 随后，我们将探讨碳如何在生态系统中流动。食草动物通过摄取植物来获取碳，而食肉动物则通过捕食其他动物来传递碳。当生物死亡后，它们的有机物会被分解者（如细菌和真菌）分解，其中的碳会重新释放到土壤或大气中。然而，碳的循环并非总是如此直接。地球历史上形成的化石燃料——煤炭、石油和天然气——正是古代生物体中储存的大量碳经过漫长地质作用的产物。 本书将详细阐述人类活动对碳循环的巨大影响。工业革命以来，燃烧化石燃料、大规模砍伐森林等行为，导致大量原本被封存的碳被释放到大气中，打破了自然碳循环的平衡，成为了当前气候变化的主要驱动力。我们将审视温室效应的原理，分析二氧化碳浓度升高对全球气温、海平面上升、极端天气事件的影响，并探讨减缓气候变化的科学路径和全球性挑战。 氧：生命的呼吸与生态的基石 与碳的流动相伴相随的，是氧气的供给。氧，对于绝大多数地球生命而言，是生命得以延续的必需品。本书将详细解析氧循环。我们首先会从光合作用的产物——氧气——谈起。正是植物和藻类日复一日的光合作用，不断地将氧气注入大气，为动物的呼吸提供源源不断的动力。 我们将深入了解呼吸作用的过程，生物体如何利用氧气分解有机物，释放能量，并将二氧化碳排放出去，从而完成能量的转化和物质的代谢。这个过程与光合作用构成了生命体系中最重要的能量和物质交换环节，两者相互依存，缺一不可。 本书还将探讨氧在其他地球系统中的角色。例如，在水体中，溶解氧的含量直接影响着水生生物的生存。在土壤中，土壤微生物的呼吸也消耗氧气。此外，我们还会提及地质过程中氧的参与，例如岩石的风化和矿物的形成。 同时，我们也会关注人类活动对氧循环的潜在影响。虽然目前看来，人类对氧气供应的影响不如对碳循环那样直接和剧烈，但例如大规模的森林破坏可能间接影响氧气的生产，而某些工业过程则会消耗大量的氧气。理解氧循环的动态变化，对于维护健康的生态系统和保障生命安全至关重要。 氮：生命的营养与生态的限制因子 氮，是构成氨基酸和核酸的关键元素，是生命体必不可少的营养物质。然而，大气中高达78%的氮气，却因其稳定的化学性质，大多数生物无法直接利用。因此，本书将重点阐述氮循环的复杂性，以及氮固定的重要性。 我们将介绍固氮作用，这是将大气中惰性氮气转化为生物可利用形态（如氨）的过程。这个过程主要由固氮微生物完成，它们存在于土壤、植物根部（如豆科植物的根瘤菌）以及水体中。我们将揭示不同固氮微生物的独特机制，以及它们在维持土壤肥力和支持植物生长中的关键作用。 随后，本书将追踪氮在生物体内的转化。植物通过根系吸收土壤中的铵盐和硝酸盐，将其转化为自身的蛋白质和核酸。动物通过摄取植物或动物来获取氮。当生物死亡，它们的含氮物质会被分解者分解，经过硝化作用、反硝化作用等一系列复杂的微生物过程，氮元素会重新回到大气中，或储存在土壤和水体中。 然而，氮循环同样受到人类活动的深刻影响。过量使用氮肥是当前农业生产中普遍存在的现象，这导致大量氮化合物进入水体和大气，引起水体富营养化（如藻类大量繁殖，导致水体缺氧）、温室气体（如氧化亚氮）排放增加等环境问题。本书将深入分析这些人为干扰对氮循环造成的后果，以及如何在保障粮食生产的同时，最大程度地减少对氮循环的负面影响。 交织的命运：碳、氧、氮的协同作用 《地球生命物质的循环：碳、氧与氮的交响曲》并非孤立地探讨这三种元素，而是着力于揭示它们之间错综复杂的相互作用。我们将看到，碳循环与氧循环是紧密相连的，光合作用同时产生有机碳和氧气，而呼吸作用则消耗氧气并释放二氧化碳。氮素作为植物生长的关键营养，其可用性直接影响着植物的生长速度，进而影响着碳的固定和氧气的产生。 本书还将探讨这些循环在不同时间尺度上的变化。从每天的光合作用和呼吸作用，到季节性的生物活动，再到地质时期碳的封存和释放，这些循环塑造了地球的过去、现在和未来。我们将理解，气候变化、生物多样性的丧失以及环境污染等一系列全球性挑战，都与这三大物质循环的失衡息息相关。 通过对碳、氧和氮循环的全面深入解析，本书旨在提升读者对地球生命系统运作机制的认识，培养科学的环保意识，并为应对当前和未来的环境挑战提供有力的知识支撑。这是一场关于生命如何在大地、海洋和空气中流转的宏大叙事，一个关于我们与地球生命系统之间不可分割联系的深刻洞察。

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这本《Carbon-Oxygen and Nitrogen Cycles》的书名听起来非常专业，让人不禁联想到高中生物课本里那些枯燥的化学方程式和复杂的生态系统图表。我原本抱着一种“不得不读”的心态翻开了它，心想大概又是一本充满了抽象概念和晦涩术语的学术著作。然而，出乎意料的是，作者在开篇就用一种近乎散文诗般的笔触，描绘了大气中碳、氧、氮元素在地球生命演化中扮演的“无形之舞”。书中没有急于抛出复杂的模型，而是通过生动的案例，比如探讨古代火山爆发对碳循环的影响，或是早期微生物如何“制造”了我们今天呼吸的氧气，将这些宏大的自然过程拉到了我们触手可及的层面。我特别欣赏作者对历史脉络的梳理，他没有将这些循环视为静止不变的系统，而是将其置于漫长的时间尺度下考察其动态变化，这使得原本冷冰冰的科学概念一下子充满了戏剧张力。阅读过程中，我仿佛成了一名地质时间的见证者，看着这些基本元素如何在不同的地质时期被重新配置、储存和释放，每一次转换都伴随着物种的兴衰和气候的巨变。这种叙事手法，极大地降低了阅读门槛，即使是对环境科学不甚了解的普通读者，也能被其中蕴含的地球生命力的磅礴气势所吸引。

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作为一本严肃的科学著作，它的结构组织虽然逻辑严密，但阅读体验上，我个人感觉其“可读性”的梯度变化比较剧烈。前半部分关于地球历史尺度的宏观叙事流畅自然，引人入胜，仿佛在听一位大师讲述地球的编年史。但一旦进入到关于现代农业实践、化肥生产（哈伯-博世法）对全球氮汇的影响及其随之而来的水体富营养化问题时，文字的风格变得异常紧凑和论证性强，信息密度瞬间暴增。这部分内容虽然无可指摘地重要，但对于想要在通勤路上轻松阅读的读者来说，可能需要频繁停下来查阅专业术语，甚至需要反复阅读才能完全消化其中关于化学计量学和生物地球化学通量的计算逻辑。可以说，它更像是一本工具书或参考书，而不是一本可以一气呵成的“畅销书”。如果作者能在处理现代人为干预的部分，增加一些更具教育意义的图示或数据可视化辅助理解，将会大大提升其作为教学参考材料的价值。

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这本书最让我眼前一亮的地方，在于它对“循环”的辩证思考，它成功地跳出了传统教材中将环境要素视为独立模块处理的窠臼。它并没有把碳循环和氮循环割裂开来讨论，而是花费了大量篇幅去论证两者之间微妙且关键的耦合关系。书中一个章节专门探讨了在特定气候条件下，土壤微生物对碳储存潜力的调控如何直接受到氮有效性的制约，这让我对“协同作用”有了更深层次的理解。这种跨学科的整合能力，使得全书的论述具有极强的整体性和洞察力。它不再仅仅是描述“是什么”，而是深入探究“为什么是这样”以及“如果发生变化会怎样”。尤其是关于气候反馈机制的讨论，作者没有简单地采用“变暖导致更多碳释放”的线性叙事，而是详细分析了微生物群落适应性、土壤有机质分解速率变化等非线性反馈回路，这使得讨论的深度远远超出了我以往接触到的同类书籍。阅读此书就像是参与了一场关于地球生命支持系统的深度研讨会，充满了新知和启发。

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我必须承认，这本书在深入探讨具体机制时，展现出了极高的学术严谨性，这一点让习惯了浅尝辄止的科普读物的人可能会感到一丝挑战。当章节进入到关于海洋酸化如何影响钙化生物的微观层面，以及工业革命以来人类活动对氮固定速率的剧烈干预时，书中引用的数据和图表密度骤然增加。不过，作者的功力在于，他总能在我快要迷失在专业名词和数据流中时，及时提供一个清晰的“锚点”——一个基于实际观测的案例研究或者一个简洁的类比。例如，在解释硝化作用和反硝化作用的复杂微生物群落时，他没有直接罗列酶促反应链，而是将其比喻成一个“地下生态工厂”，各个物种各司其职，缺一不可。这种将复杂系统“具象化”的处理方式，对于理解这些生物地球化学循环的精确控制机制至关重要。它要求读者不仅要有接收信息的能力，更要具备一定的逻辑推理能力去串联这些相互影响的子系统，显然，这本书的目标读者群更偏向于有一定背景知识的专业人士或是求知欲极强的学生，而非纯粹的休闲读者。

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最终，这本书给我的最大价值在于它重塑了我对“环境问题”的认知框架。它没有停留在“碳排放过多”或“氮污染严重”这种简单的口号层面，而是提供了一个极其详尽的、基于物质循环基础的运作机制图景。它教会我如何用更精细的“循环思维”去看待人类活动的影响——我们所做的任何改变，都不是孤立的，而是对一个极其精妙的、经过数十亿年演化而来的平衡系统的强行扰动。书中结尾部分关于未来可持续性的探讨，并非空泛的愿景，而是基于对现有循环系统承载力的精确计算和模型预测。这种基于扎实科学基础的未来展望，比任何政治口号都更有说服力。它让人深刻体会到，理解这些基本元素的流动规律，是制定任何有效环境政策的先决条件。这本书的重量感和深度，注定它将成为我书架上需要反复查阅和深入思考的重要参考读物，而不是一次性消费品。

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