Ecology, Genetics and Evolution of Metapopulations pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:Academic Press

作者:Ilkka Hanski

出品人:

页数:696

译者:

出版时间:2004

价格:$ 85.82

装帧:Paperback

isbn号码:9780123234483

丛书系列:

图书标签:

Metapopulation ecology
Population genetics
Evolutionary biology
Conservation genetics
Landscape ecology
Spatial ecology
Community ecology
Adaptive evolution
Gene flow
Population dynamics

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具体描述

This collection of specially commissioned articles looks at fragmented habitats, bringing together recent theoretical advances and empirical studies applying the metapopulation approach. Several chapters closely integrate ecology with genetics and evolutionary biology, and others illustrate how metapopulation concepts and models can be applied to answer questions about conservation, epidemiology, and speciation.

The extensive coverage of theory from highly regarded scientists and the many substantive applications in this one-of-a-kind work make it invaluable to graduate students and researchers in a wide range of disciplines.

* Provides a comprehensive and authoritative account of all aspects of metapopulation biology, integrating ecology, genetics, and evolution

* Developed by recognized experts, including Hanski who won the Balzan Prize for Ecological Sciences

* Covers novel applications of the metapopulation approach to conservation

生态、遗传与进化：深刻理解物种在破碎化生境中的生存之道在这快速变化的时代，人类活动以前所未有的速度改变着地球的景观，森林被分割，湿地被填埋，草原被耕种，物种赖以生存的栖息地碎片化日益严重。在这样的背景下，理解生物种群如何在这些破碎的斑块之间迁徙、生存、繁衍并保持遗传多样性，对于有效的物种保护和生态系统管理至关重要。本书《Ecology, Genetics and Evolution of Metapopulations》（暂译：亚种群的生态、遗传与进化）便是一部深入剖析这一复杂现象的权威著作，它以亚种群（metapopulation）这一核心概念为出发点，整合了生态学、遗传学和进化生物学的前沿研究，为我们揭示了物种在破碎化生境中的生存策略及其长期演化轨迹。本书并非孤立地探讨单个种群的命运，而是将目光投向由相互连接的、分散的局部种群组成的“亚种群”网络。亚种群理论认为，即使单个局部种群可能因为随机事件或环境波动而灭绝，但只要在同一区域内存在着多个相互连接的种群，并且新的个体能够从其他种群迁徙过来补充，整个亚种群网络就有可能维持下去，实现长期的存续。这种“局部灭绝与局部定居”的动态过程，是理解物种在破碎化景观中命运的关键。第一部分：亚种群的生态学基础——迁徙、灭绝与格局本书的开篇，系统地阐述了亚种群生态学的核心概念。我们首先深入探讨了迁徙（migration）在亚种群动态中的作用。迁徙不仅仅是将个体从一个栖息地斑块移动到另一个斑块，更重要的是它连接了不同的局部种群，为基因交流和“拯救灭绝”提供了可能。本书详细介绍了识别和量化迁徙的各种方法，包括标记重捕、遗传标记、景观遗传学分析，以及通过模型来模拟不同迁徙速率对亚种群稳定性的影响。书中会着重强调，迁徙的强度和距离，以及栖息地斑块之间的连接度（connectivity），是决定亚种群存活率的关键因素。不加分析的线性连接或者完全隔离的斑块，都可能导致亚种群的瓦解。紧接着，本书深入分析了局部灭绝（local extinction）的驱动因素。灭绝并非单一原因造成，而是多种环境和内在因素共同作用的结果。本书会详细列举并分析这些因素，包括：环境波动（如气候变化、灾害事件）、资源限制（食物、筑巢地）、疾病传播、捕食压力、竞争以及种群内繁殖失败等。书中会强调，小型、孤立的局部种群更容易受到这些因素的影响而发生灭绝。不同的物种对这些灭绝风险的敏感性也各不相同，这取决于其生物学特性，例如繁殖率、世代时间、对环境变化的耐受性等。在理解了迁徙和灭绝的机制后，本书进一步探讨了亚种群的格局（metapopulation structure）。这包括了栖息地斑块的大小、形状、质量、数量以及它们之间的空间分布模式。书中会详细讨论，怎样的斑块格局更有利于亚种群的维持，以及如何通过景观设计来优化这些格局。例如，创建生态廊道（wildlife corridors）来增强斑块之间的连接性，或者保护具有高繁殖能力和低灭绝风险的核心种群（core populations）等策略。同时，书中也会探讨不同类型的亚种群模型，例如Levins模型、Patch occupancy模型等，并分析它们在预测亚种群动态方面的适用性和局限性。第二部分：亚种群的遗传学维度——基因流、遗传多样性与适应当亚种群的生态学框架建立起来后，本书转向了其至关重要的遗传学维度。基因流（gene flow），即基因在不同局部种群间的传递，是连接亚种群生态动态和遗传结构的核心纽带。本书会深入探讨基因流如何受到迁徙、空间隔离以及栖息地破碎化的影响。通过对遗传标记（如微卫星、SNP）的分析，我们可以量化不同局部种群间的基因交换程度，识别出基因流的主要来源和去向。书中会强调，适度的基因流能够有效缓解局部种群的遗传漂变（genetic drift）效应，维持遗传多样性，并为种群提供更广泛的遗传资源以应对环境变化。遗传多样性（genetic diversity）是物种生存和适应能力的基础。本书详细论述了亚种群结构如何影响整体的遗传多样性。在一个典型的亚种群中，由于存在局部灭绝和定居的动态，可能会导致一些局部种群的遗传组成发生较大差异。然而，如果基因流能够有效维持，这些差异就不会导致整体遗传多样性的显著下降。相反，过度破碎化、基因流受阻的亚种群，其各个局部种群都可能经历遗传漂变，导致遗传多样性流失，并增加近亲繁殖的风险，从而削弱种群的适应能力和生存韧性。书中会通过大量案例研究，展示不同亚种群结构下遗传多样性的维持机制和面临的挑战。适应（adaptation）是物种长期进化的关键。本书将亚种群的视角引入到适应性进化的研究中。在破碎化的景观中，每个局部种群可能面临着独特的选择压力。如果基因流能够有效传递适应性基因，那么来自某个局部种群的有利突变，就有可能扩散到整个亚种群，从而加速整个亚种群的适应进程。反之，如果基因流受阻，不同局部种群的适应性进化可能会朝着不同的方向发展，甚至可能出现“适应性陷阱”（adaptive traps），即在局部环境中看似适应，但长期来看却不利于整体亚种群的存续。本书会探讨如何利用遗传学工具来识别和追踪适应性进化，例如基因组扫描、关联分析等，并分析亚种群结构对适应性进化速率和方向的影响。第三部分：亚种群的进化驱动力——自然选择、遗传漂变与适应性景观在生态和遗传学的基础上，本书进一步深入探讨了驱动亚种群进化的自然选择（natural selection）和遗传漂变（genetic drift）。自然选择在破碎化景观中可能表现出空间异质性，不同的局部种群可能面临不同的选择压力。例如，在污染区域的局部种群可能被选择出来具有解毒能力，而在未受污染区域的局部种群则不需要。本书会详细阐述，在亚种群的框架下，自然选择如何通过影响局部种群的灭绝率和定居率，从而影响整个亚种群的遗传组成。遗传漂变，即等位基因频率的随机波动，在小型、孤立的局部种群中作用更为显著。本书会重点分析，在破碎化环境中，由于局部种群规模减小和孤立化加剧，遗传漂变导致的遗传多样性流失和固定（fixation）的风险会大大增加。这种随机波动可能会掩盖自然选择的作用，甚至导致有害突变在某些局部种群中固定下来，从而降低整个亚种群的适应能力。书中会通过数学模型和模拟实验，来量化遗传漂变在不同亚种群结构下的影响。本书的最后一部分，将目光投向了适应性景观（adaptive landscape）的视角。在亚种群的框架下，适应性景观不再是一个单一、平滑的山峰，而是可能由多个局部山峰和山谷组成的复杂地形。每个局部种群可能位于不同的位置，面临不同的选择压力。基因流则如同连接这些山峰的桥梁，能够将个体（以及它们携带的基因）从一个位置移动到另一个位置。本书会探讨，如何利用适应性景观的概念来理解亚种群的进化动态，以及如何通过干预措施（如栖息地恢复、廊道建设）来引导亚种群向着更高的适应性峰值移动，从而提高其长期生存和繁荣的可能性。结论：亚种群视角在生物保护中的应用《Ecology, Genetics and Evolution of Metapopulations》一书并非仅仅是理论的堆砌，它深刻地认识到亚种群理论对于现实世界生物多样性保护的巨大价值。本书在各个章节中都穿插了大量的真实案例研究，涵盖了从昆虫、两栖动物、鸟类到哺乳动物等广泛的生物类群，以及从森林、草原、湿地到海洋等各种生境类型。这些案例生动地说明了亚种群理论如何解释物种在破碎化景观中的分布、丰度和遗传结构，以及如何指导有效的保护策略。例如，在讨论栖息地碎片化时，书中会引用关于某一种蝴蝶在农田景观中如何依赖于一系列小型花圃斑块维持其生存的研究，并分析不同花圃之间的距离和连接性如何影响蝴蝶的迁徙和基因流。在讨论遗传多样性时，书中会分析一个濒危的两栖动物如何因为栖息地隔离而导致局部种群遗传多样性急剧下降，并提出需要通过人工迁移和栖息地连通来恢复其遗传健康。本书的价值在于，它提供了一个整合的、多学科的框架，来理解和应对当前生物多样性面临的最严峻挑战之一——栖息地破碎化。它不仅为科研人员提供了深入研究的理论基础和方法论，也为政策制定者、保护管理者和实践者提供了宝贵的指导。通过理解亚种群的生态、遗传与进化，我们能够更科学、更有效地制定保护措施，延缓甚至逆转物种的灭绝趋势，维护地球上丰富而充满活力的生命系统。本书的深入探讨，必将启发更多人关注和参与到保护我们共同的家园的事业中来。