Artificial Intelligence Methods in the Environmental Sciences pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:

作者:Haupt, Sue Ellen (EDT)/ Pasini, Antonello (EDT)/ Marzban, Caren (EDT)

出品人:

页数:432

译者:

出版时间:2008-11

价格:$ 179.67

装帧:

isbn号码:9781402091179

丛书系列:

图书标签:

Artificial Intelligence
Environmental Science
Machine Learning
Data Mining
Environmental Modeling
Sustainability
Remote Sensing
Water Resources
Air Quality
Ecology

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具体描述

How can environmental scientists and engineers use the increasing amount of available data to enhance our understanding of planet Earth, its systems and processes? This book describes various potential approaches based on artificial intelligence (AI) techniques, including neural networks, decision trees, genetic algorithms and fuzzy logic. Part I contains a series of tutorials describing the methods and the important considerations in applying them. In Part II, many practical examples illustrate the power of these techniques on actual environmental problems. International experts bring to life ways to apply AI to problems in the environmental sciences. While one culture entwines ideas with a thread, another links them with a red line. Thus, a 'red thread' ties the book together, weaving a tapestry that pictures the 'natural' data-driven AI methods in the light of the more traditional modeling techniques, and demonstrating the power of these data-based methods.

新视野：探索海洋生态系统中的复杂相互作用图书名称：海洋生态系统中的复杂相互作用：从微生物到巨型捕食者图书简介：本书深入探讨了海洋生态系统中错综复杂的关系网络，旨在为海洋生物学家、生态学家以及致力于海洋资源可持续管理的专业人士提供一个全面而深入的视角。我们认识到，海洋的健康依赖于其内部各个组成部分之间精妙的平衡和动态的相互作用。本书摒弃了传统的、孤立的物种研究方法，转而采用一种系统性的、跨尺度的分析框架，揭示了从分子层面到整个海洋盆地的能量流动、物质循环和物种动态的内在机制。第一部分：基础生物地球化学循环与微观世界本书的第一部分着重于海洋生态系统的基石——生物地球化学循环，并详细考察了微观生物群落在其中的核心作用。第一章：海洋碳循环的动态调控本章详细解析了海洋在调节全球气候变化中的关键角色。我们不仅回顾了传统的溶解无机碳（DIC）和溶解有机碳（DOC）循环，更侧重于新兴的“生物泵”效率及其驱动机制。研究聚焦于浮游植物的种类组成如何影响碳的垂直输送速率，以及深海沉积物对碳的长期封存能力。此外，我们引入了新兴的研究视角，即微生物群落如何通过代谢途径（如光驱动的微生物碳泵）加速或减缓碳的再矿化过程。本章利用最新的同位素示踪技术和高通量测序数据，重构了不同海洋区域（如热带涡流区、高营养性低叶绿素区）的碳通量差异。第二章：氮、磷及微量营养盐的限制与生态效应海洋初级生产力的限制因素远不止于氮和磷。本章全面回顾了铁、硅、硒等微量营养盐在特定海域对生态系统结构的影响。我们详细分析了“营养盐限制”在时间和空间上的变异性，例如，在亚极地海域，铁的限制如何影响硅藻的生长，进而影响食物网的能量传递效率。通过耦合海洋环流模型和生物地球化学过程模型，我们模拟了大型海洋事件（如风暴或上升流增强）如何瞬时改变局部营养盐的可用性，并引发浮游生物的爆发性增长或崩溃。第三章：海洋微生物群落结构与功能多样性微生物是海洋生态系统的主要驱动力。本章深入探讨了细菌、古菌、真菌和病毒群落在海洋食物网中的多重角色——它们既是分解者，也是生产者。利用宏基因组学和单细胞测序技术，我们揭示了深海热液喷口、深层海水以及表层浮游带中微生物群落的特有结构和功能潜力。特别关注了微生物如何参与氮固定、甲烷氧化以及硫循环等关键过程，这些过程直接影响了海洋的氧化还原状态和气体交换。病毒在控制细菌丰度和驱动元素循环方面的“病毒性分流”作用也得到了深入的阐述。第二部分：食物网动力学与物种间的相互作用第二部分将焦点从微观层面提升到中观和宏观层面，分析了不同营养级物种之间的直接和间接相互作用。第四章：浮游生物社区的垂直迁移与能量传递本书探讨了生物钟如何驱动大规模的昼夜垂直迁移（DVM），这是海洋生态系统中最大的生物量运动之一。我们分析了DVM如何影响食物网的能量传递效率、碳的垂直输送，以及对中层水体的氧气和营养盐再分配的影响。研究结合了声学遥感、荧光传感器和DNA追踪技术，量化了不同物种的迁移深度和时间的变化，并探讨了气候变暖背景下，水温和食物梯度变化对这些关键行为模式的潜在干扰。第五章：中层捕食者与上层生态系统的耦合本章重点研究了中层水域（如中层带）的鱼类、头足类和甲壳类生物群落。这些生物是连接表层生产力和深层生物量的关键环节。我们使用先进的声学成像技术，描绘了这些生物群落的三维分布和群集行为。讨论了捕食压力（例如，大型金枪鱼或鲨鱼的捕食）如何通过“营养级联”效应影响初级生产力。此外，我们还分析了人类活动，特别是过度捕捞对中层生物群落结构造成的系统性风险。第六章：生态系统工程者：珊瑚礁与海草床的结构性影响本章从栖息地角度分析了“生态系统工程者”物种的作用。珊瑚礁和海草床不仅提供了生物多样性的庇护所，更通过改变物理环境（如水流速度、沉积物稳定性和光照条件）来塑造其内部的生物相互作用。我们探讨了珊瑚的共生关系如何影响其对热应激的响应，以及海草的根系如何稳定海底，促进营养物质的截留。研究强调了这些关键栖息地在面对海洋酸化和海水温度上升时的抵抗力和恢复力机制。第三部分：环境压力下的生态系统响应与未来挑战本书的最后一部分关注日益加剧的人为压力，以及海洋生态系统如何适应或崩溃。第七章：海洋酸化对钙化生物的影响海洋酸化是当前最紧迫的威胁之一。本章集中分析了pH值下降对碳酸钙骨骼和外壳生物（如翼足类、有孔虫、珊瑚和贝类）的生理学和生态学影响。我们不仅评估了生物的生长速率和生存率，还深入研究了不同物种在适应性进化和表型可塑性方面的差异。利用实验室控制实验和自然碳酸盐梯度站点的长期监测数据，本章量化了酸化对食物网基部生物可利用性的连锁反应。第八章：全球变暖与物种地理分布的重塑气候变暖正在驱动物种的纬度迁移和深度变化，从而改变了现有生态系统的组成。本章使用生物地理模型和观测数据，预测了关键商业鱼类和旗舰物种的潜在栖息地变化。我们分析了“热带化”现象对温带生物多样性的冲击，以及物种迁移速度与海洋环流速度之间的耦合关系。重点讨论了“气候难民”的出现如何导致新群落的形成，以及这些新群落的稳定性如何受到原有物种间相互作用历史的制约。第九章：综合管理与生态系统方法本书以综合管理为收尾，强调理解复杂性是实现可持续性的前提。我们探讨了如何将生态系统方法（Ecosystem-Based Management, EBM）融入到渔业管理、海洋保护区（MPA）的规划和污染物负荷控制中。本章提出了多尺度、多指标的评估框架，用以监测生态系统的整体健康状况，而非仅仅关注单一的商业物种。讨论了整合社会经济因素与生物学模型的重要性，以制定出既能保护生态功能又能支持人类福祉的海洋政策。结论：《海洋生态系统中的复杂相互作用》为研究者提供了一个必要的工具箱，用以解析海洋中普遍存在的非线性关系和涌现性特征，为应对当代海洋危机提供了坚实的科学基础。