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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