湖泊学是揭示湖泊生态系统演变过程与机理的科学,是涉及物理学、化学、生物学和地质学等诸多学科的交叉学科。我国湖泊分布广泛,很多位于亚热带,且多属浅水湖泊,其起源、理化性质和生物群落特征等方面与其他国家存在差别。
《湖泊学》在丰富国际湖泊学理论的同时,主要依据我国湖泊研究成果进行撰写,从湖泊学的基本概念和发展历史着手,介绍了湖泊的形成与演化历史、湖泊类型以及空间分布特征。在此基础上分章阐述湖泊地质、湖泊物理学、湖泊化学、湖泊生物学的主要内容,并针对我国湖泊的特征,列举了部分应用案例。最后介绍了我国近年来主要实施的湖泊污染治理和生态修复工程。
《湖泊学》可作为湖泊学、生态、环境、地理及地质等相关专业高校师生的专业课学习用书,也可供相关科研人员和管理人员参考。
湖泊具有的经济价值和文化价值与生产力发展、人类社会的经济需要密切相关,值得进行必要的研究。随着社会向更高的发展阶段过渡,产生了日益广泛的对于自然资源利用的要求,其中当然也包括湖泊。湖泊的使用价值是多方面的,这就使得人们有必要了解关于这类水体的各方面情况。早在湖泊学成为一门独立的学科之前,湖泊就已经从两个方面引起了人们的注意。一方面,淡水湖提供捕鱼的场地;另一方面,盐湖可以发展采盐业。湖泊不仅是人类生存与发展所必需的重要水源之一,也是兴农兴渔和水上交通的物质基础,一些湖泊还是重要的文化遗产,给人类提供了超物质的精神享受。
湖泊学的发展密切联系着其他相关学科,首先是生物学、自然地理学和水文学,之后又与水化学、水物理学、地质学的发展有密切的联系。当研究某一门学科的发展历史时,首先须了解这门学科各个时期在方法上和理论上的发展,了解其发展历史、经典理论、主要学术组织和代表人物等。但是,全面地讲述湖泊学发展历史乃是专门著作的任务。在本书有限的篇幅中,我们不可能充分地按照年代序列进行说明,只能局限于对湖泊学不同发展阶段的主要方向和研究成果做出概述,列举一些最杰出的、对湖泊学有重要推动作用的工作。
湖泊学界曾因大量的经费被投入应用领域而引发了一场大辩论。辩论范围极其广泛,从科学研究的目的、基础与应用科学的优缺点,到长期生态系统监测与短期简化的基础科学研究的重要性等,都囊括其中。令人鼓舞的是,因为此番辩论,湖泊学的内涵得以丰富,发展得更加生机勃勃。此外,投入应用研究的经费也被允许进行部分基础科学研究。基础与应用研究的结合对湖泊学的发展具有里程碑式的意义。一方面,关于应用问题的研究有助于湖泊学家从中推导归纳出普适性原理;另一方面,基础研究是应用研究与技术开发的源泉,如基于食物网研究发展起来的生物操纵在湖泊、湿地、水库等水体的管理工作中得到了广泛的应用。
但是,我国湖泊学研究起步较晚,缺少系统性论著,目前国内教学使用的大多是国外生态学家与湖泊学家所出版书籍的译著。同时,国内高校与研究所尚未设置湖泊学专业,一定程度上阻碍了我国湖泊学的发展、人才培养与学科建设。因此,十分有必要编写一部湖泊学著作。本书需要提请读者注意以下几个问题:
第一,湖泊学仍是一门发展中的学科。学者对湖泊学的认识是一个逐步发展的过程,研究对象从水生生物个体到种群、群落,再到整个生态系统,包含了生物、气候、水文、地质、物理和化学等多门学科知识。因此,本书只能对迄今为止湖泊学的发展做简要的介绍与解释。一本用来介绍某个学科的著作不应该也不可能面面俱到,而是应该让读者认识到它的发展与变化。只有认识到湖泊学的不完整性,学生才能用批判的态度从教科书和学术论文中获得知识。爱因斯坦曾经说过做任何事情都必须尽可能简单,但又不能过于简单。尽管简明扼要是必需的,但本书仍试图从湖泊的物理、化学、生物、地质成因等角度做出说明,以使读者能够初步了解湖泊学具有的多学科特性。
第二,无论是本科生还是研究生,乃至专业的研究人员,都应当注意的一点就是如何在学术观点和数据之间找到平衡。研究人员从各自研究领域中得到的数据分析与结论通常都带有强烈的个人研究背景与专业色彩,毫无疑问,不同领域的科学家对同一批数据很有可能得出完全不同甚至相反的结论,这就使得初学者难以辨别结论的客观性与可靠性。因此,对于专业的学术问题则需要读者阅读专业刊物中的学术论文,形成自己的判断与见解。
第1章 湖泊学概念与发展历史
1.1 湖泊学概念与内涵
1.2 国际湖泊学发展历史
1.2.1 欧洲湖泊学发展历史
1.2.2 北美湖泊学发展历史
1.2.3 俄国(苏联)湖泊学发展历史
1.2.4 日本湖泊学发展历史
1.3 我国湖泊学发展历史
1.4 主要湖泊学学会、期刊与国际会议
1.5 湖泊学发展趋势与面临的挑战
参考文献
第2章 湖泊形成演化与分布
2.1 湖泊的形成
2.1.1 冰川湖
2.1.2 构造湖
2.1.3 火山口湖
2.1.4 河成湖
2.1.5 潟湖
2.1.6 其他成因自然湖泊
2.2 湖泊的历史演化
2.2.1 自然湖泊的长期演化
2.2.2 自然湖泊的近代演化
2.3 湖泊的现代分布
2.3.1 我国湖泊分布及特征
2.3.2 世界湖泊特征与典型湖泊群
2.3.3 湖泊时空特征调查方法与进展
参考文献
第3章 湖泊地质
3.1 湖泊沉积过程及动力学
3.1.1 物理沉积作用
3.1.2 化学沉积作用
3.1.3 沉积分异作用
3.1.4 生物沉积作用
3.1.5 沉积后作用
3.1.6 湖泊沉积作用空间分异的动力学特征
3.2 湖泊沉积物特征
3.2.1 湖泊沉积物的物理特征
3.2.2 湖泊沉积物的化学特征
3.2.3 湖泊沉积物的生物特征
3.2.4 湖泊沉积的构造特征
3.3 湖泊沉积记录的环境演化
3.3.1 基本原理
3.3.2 研究方法
3.3.3 古环境重建
参考文献
第4章 湖泊物理
4.1 湖泊水量
4.1.1 湖泊水量的特征要素与水量平衡
4.1.2 输入水量
4.1.3 输出水量
4.1.4 湖水与地下水交换量
4.1.5 湖泊水量平衡计算实例
4.2 湖泊光学
4.2.1 湖泊光学基本概念
4.2.2 湖泊生物光学特性
4.2.3 水下光辐射传输过程
4.2.4 水下光辐射衰减影响因素
4.2.5 水色遥感应用
4.3 湖泊水温与热力分层
4.3.1 湖泊水温基本概念
4.3.2 湖泊水温的变化特征及生态环境效应
4.3.3 湖泊热力分层及生态环境效应
4.4 湖泊波浪
4.4.1 波浪基本概念和特点
4.4.2 湖泊风浪的计算
4.4.3 湖泊风浪效应
4.5 湖流
4.5.1 湖流的概念
4.5.2 湖流动力学
4.5.3 湖泊流场的影响因素
4.5.4 典型浅水湖泊的湖流特征
参考文献
……
第5章 湖泊化学
第6章 湖泊生物
第7章 湖泊环境
索引