An Introduction to Methods and Models in Ecology, Evolution, and Conservation Biology

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出版者:Princeton University Press
作者:Braude, Stanton; Low, Bobbi S.;
出品人:
页数:288
译者:
出版时间:2010-02-11
价格:USD 65.00
装帧:Hardcover
isbn号码:9780691127231
丛书系列:
图书标签:
  • method
  • ecology
  • Ecology
  • Evolution
  • Conservation Biology
  • Mathematical Modeling
  • Statistical Methods
  • Population Ecology
  • Community Ecology
  • Evolutionary Biology
  • Conservation Genetics
  • Biodiversity
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具体描述

This unique textbook introduces undergraduate students to quantitative models and methods in ecology, behavioral ecology, evolutionary biology, and conservation. It explores the core concepts shared by these related fields using tools and practical skills such as experimental design, generating phylogenies, basic statistical inference, and persuasive grant writing. And contributors use examples from their own cutting-edge research, providing diverse views to engage students and broaden their understanding. This is the only textbook on the subject featuring a collaborative "active learning" approach that emphasizes hands-on learning. Every chapter has exercises that enable students to work directly with the material at their own pace and in small groups. Each problem includes data presented in a rich array of formats, which students use to answer questions that illustrate patterns, principles, and methods. Topics range from Hardy-Weinberg equilibrium and population effective size to optimal foraging and indices of biodiversity. The book also includes a comprehensive glossary. In addition to the editors, the contributors are James Beck, Cawas Behram Engineer, John Gaskin, Luke Harmon, Jon Hess, Jason Kolbe, Kenneth H. Kozak, Robert J. Robertson, Emily Silverman, Beth Sparks-Jackson, and Anton Weisstein. Provides experience with hypothesis testing, experimental design, and scientific reasoning Covers core quantitative models and methods in ecology, behavioral ecology, evolutionary biology, and conservation Turns "discussion sections" into "thinking labs" Professors: A supplementary Instructor's Manual is available for this book. It is restricted to teachers using the text in courses. For information on how to obtain a copy, refer to: http://press.princeton.edu/class_use/solutions.html

生态学、进化论与保护生物学:理论、实践与前沿探索 一部深入剖析生命科学核心领域的综合性著作 本书旨在为对生态学、进化生物学和保护生物学交叉领域感兴趣的学者、研究生以及高级本科生提供一个全面且深入的知识框架。它不仅梳理了这些学科的经典理论基础,更聚焦于当代研究的前沿方法、新兴模型以及它们在解决现实世界复杂问题中的应用。全书结构严谨,内容涵盖广博,力求在理论的深度与实践的广度之间达到完美平衡。 第一部分:生态学基础与动态模型 本部分奠定了理解生命系统组织和运作的基石。我们从生态系统的基本结构和功能出发,深入探讨了种群生态学中的核心概念。 1. 种群动态的数学描述: 本章详细解析了增长模型(如指数增长和逻辑斯蒂增长)的数学推导及其在不同环境条件下的适用性。我们着重探讨了时间延迟、环境随机性如何影响种群的稳定性和持久性。更进一步,引入了结构化种群模型(如基于年龄或大小的矩阵模型),展示如何利用这些工具预测特定生命历史策略对种群增长的净效应。 2. 种间相互作用的机制: 竞争、捕食、寄生和互利共生是驱动生态系统结构的关键力量。本章采用理论建模(如Lotka-Volterra方程的扩展形式)结合实地观测数据,剖析了这些相互作用的临界点和维持机制。特别关注了基于资源限制的竞争理论,以及复杂食物网中营养级联效应的量化分析。 3. 群落结构与多样性: 本部分深入探讨了决定生物群落(Community)组成和物种共存的规则。我们细致阐述了中性理论(Neutral Theory)与基于竞争排斥的经典理论之间的对话与整合。多样性指数的计算及其生态学意义被全面梳理,并引入了现代量化生态学中衡量功能多样性(Functional Diversity)和系统发育多样性(Phylogenetic Diversity)的方法论。 4. 生态系统过程与物质循环: 从能量流动的角度出发,本章探讨了初级生产力、呼吸作用以及生态系统碳、氮、磷等关键元素的生物地球化学循环。我们考察了人类活动(如土地利用变化和气候变暖)对这些循环稳定性的干扰,并介绍了同位素示踪技术在解析生态系统过程中的应用。 第二部分:进化生物学:机制与模式 本部分将视角聚焦于生命演化的深层驱动力,探讨了基因层面的变异如何通过自然选择转化为宏观的生物多样性。 1. 现代进化理论的核心: 本章系统回顾了孟德尔遗传学与达尔文选择理论的整合。重点讨论了适应度的精确量化,选择系数的估算,以及非随机交配、遗传漂变等对等位基因频率的动态影响。引入了Fisher-Wright模型和连续性种群模型来模拟遗传变异在时间上的演变路径。 2. 进化动力学与群体遗传学: 我们将深入群体遗传学的前沿,探讨迁移、突变与选择在维持或消除遗传变异中的协同作用。本章详细介绍了分子钟的校准方法,以及如何利用全基因组测序数据来识别选择的“信号”(Selection Signatures),例如基于Haplotype结构和差异性选择分析(Divergent Selection Analysis)。 3. 适应的形态与行为: 本章关注表型(Phenotype)的进化。通过最优觅食理论(Optimal Foraging Theory)和行为生态学的视角,阐释生物如何通过进化过程达到对其环境的最佳适应。同时,探讨了配子选择、性选择等非自然选择压力如何塑造复杂的繁殖系统和两性异形现象。 4. 协同进化与物种形成: 协同进化(Coevolution)是生命互作的进化体现。本章分析了“红皇后假说”在宿主-寄生虫系统中的应用。随后,我们将物种形成(Speciation)视为一个连续的过程,详细比较了异域种化、同域种化和突变种化等不同情景下的遗传隔离机制和生态屏障的形成。 第三部分:保护生物学:危机与解决方案 基于前两部分建立的坚实理论基础,本部分将焦点转向全球生物多样性面临的紧迫挑战,并提出科学的干预策略。 1. 生物多样性评估与威胁分析: 本章提供了当前全球生物多样性状况的量化评估,重点阐述了“大灭绝”(Sixth Mass Extinction)的证据链。详细分析了栖息地丧失、破碎化、外来物种入侵、过度开发以及气候变化这五大直接威胁的相互作用机制,并引入了HIPPO框架的现代修正版。 2. 种群存续性分析(PVA): PVA是保护生物学实践的核心工具。本章详尽介绍了如何构建和应用随机变量模型(Stochastic Models)来预测小种群的灭绝风险。我们将涵盖确定性与随机性因素的纳入、最小可行种群规模(MVP)的估算,以及如何利用敏感性分析来指导保护行动的优先级排序。 3. 栖息地保护的格局与网络设计: 本章深入探讨了保护区的空间配置理论。从经典的“保护岛屿”理论(Island Biogeography Theory)出发,过渡到连接度(Connectivity)分析和最小廊道宽度(Corridor Width)的确定。介绍了基于土地利用数据、生态位模型(Niche Modeling)的保护优先区识别方法。 4. 气候变化与适应性管理: 气候变化是21世纪保护学的核心议题。本章讨论了物种分布模型(SDM)在预测气候驱动的地理重分布中的局限与潜力。重点阐述了适应性管理(Adaptive Management)的循环流程,即在不确定性中进行干预、监测、学习和调整策略的实践框架。 5. 跨学科整合:从遗传到政策: 本部分的收尾强调了保护工作的跨学科性质。我们将探讨保护遗传学(Conservation Genetics)在维持种群遗传多样性和应对近交衰退中的作用。最终,本书将引导读者思考如何将严谨的科学模型转化为有效的法律法规和社区参与的保护政策,实现生态目标与社会经济发展的协同。 --- 本书的特点在于其对数学严谨性与生态现实性的并重。它不仅是理论的教科书,更是科研人员和政策制定者在面对复杂生命系统挑战时,寻求科学指导的实用参考。通过对不同尺度(从基因到全球系统)的深入剖析,读者将获得一个整合的、面向未来的生态科学视野。

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用户评价

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坦白说,我在开始阅读这本书之前,对“模型”这个词多少有些畏惧,总觉得它离我这种非专业人士太远。但这本书彻底改变了我的看法。作者以一种极其生动和易懂的方式,将复杂的数学模型和统计方法“翻译”成了我能够理解的语言。在讲解种群增长模型时,书中不仅给出了经典的逻辑斯蒂增长方程,还通过一些简单的图示和类比,比如“蛋糕分享”或者“病毒传播”,让我清晰地看到了模型是如何描述现实世界中种群数量变化的。更重要的是,作者强调了模型的局限性,以及如何根据不同的研究目标和数据可用性来选择和构建合适的模型。这让我明白了,模型并不是一成不变的真理,而是一种工具,需要我们根据实际情况灵活运用。在进化生物学的部分,书中对系统发育树的构建和解释,也让我印象深刻。我以前看到那些复杂的树状图,总觉得很神秘,现在我知道了它们是如何通过比较基因序列或形态特征来推断物种之间的亲缘关系。而这些系统发育关系,对于理解物种的进化历史和制定保护策略至关重要。这本书让我看到了科学研究的“幕后故事”,了解了那些看似高深的模型是如何被创造出来,又如何在解决实际问题中发挥作用的。

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这本书的结构设计和内容编排都非常出色,让我能够系统地、循序渐进地掌握这些复杂的知识。作者巧妙地将看似独立的三个领域——生态学、进化生物学和保护生物学——编织在一起,形成了一个有机整体。开篇从宏观的生态系统概念入手,逐步深入到微观的种群动态和个体适应,再到更宏大的物种形成和进化过程,最后落脚于如何运用这些知识来指导保护行动。这种由宏观到微观再到应用的设计,让我在学习过程中不会感到迷失,每一个章节的知识都能自然地承接上一个章节。特别是在介绍“方法和模型”时,作者并没有将其作为一个独立的章节来讲解,而是将其融入到各个主题的讨论之中。例如,在讲解物种分布时,自然而然地介绍了物种分布模型;在讲解种群增长时,则详细阐述了相关的增长模型。这种“情境式”的学习方式,让我更能理解这些方法和模型的实际应用价值。这本书的语言风格也十分吸引人,作者避免了枯燥的术语堆砌,而是用清晰、简洁、富有逻辑的语言进行阐述,即使是对于初学者来说,也易于理解。同时,书中穿插的案例研究和图表,也为理解抽象概念提供了生动的例证。总而言之,这是一本非常有条理、有深度、有启发性的教材,能够帮助读者建立起对生态、进化和保护生物学一个全面而深刻的认识。

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这本书给我带来的最大冲击,在于它如何巧妙地将理论与实践、宏观与微观、历史与未来融为一体。我一直觉得生态学、进化和保护生物学是相互独立的学科,但读完这本书,我才意识到它们之间千丝万缕的联系。作者在阐述任何一个概念时,都会追溯其历史渊源,比如达尔文的进化论如何为理解物种形成奠定基础,或者早期生态学家是如何观察和描述生态系统的。这种历史的视角,让我能够更好地理解这些学科是如何一步步发展至今的,也更容易理解为什么会有现在这些主流的理论和模型。同时,书中对于“方法和模型”的强调,也是其独到之处。作者并没有仅仅罗列概念,而是详细介绍了科学家们是如何运用各种工具来研究这些问题的。例如,在讨论物种分布模型时,书中详细讲解了如何利用地理信息系统(GIS)和气候数据来预测物种的潜在分布范围,以及这些预测模型在制定保护策略中的重要作用。这种对方法论的深入剖析,让我明白了科学研究的严谨性和创造性,也激发了我学习和掌握这些研究方法的兴趣。此外,本书对“模型”的阐述,让我认识到模型不仅仅是抽象的数学公式,更是对复杂现实世界的一种简化和模拟,通过模型,我们可以更好地理解系统的运作机制,并进行预测和决策。

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这本书最大的魅力在于它的前瞻性和实用性。在当下全球环境问题日益严峻的背景下,理解生态、进化和保护生物学的重要性不言而喻。这本书并没有仅仅停留在对过去科学成就的回顾,而是着重于我们如何利用现有的知识和方法来应对未来的挑战。在保护生物学的部分,作者详细介绍了各种保护策略,从建立自然保护区到物种迁地保护,再到基因组学在保护工作中的应用。书中引用了大量的真实案例,比如某个濒危物种是如何被成功拯救的,或者某个生态系统是如何通过人工干预恢复活力的。这些案例让我看到了科学研究如何直接转化为实际行动,并带来积极的改变。此外,本书对“方法和模型”的深入探讨,也让我认识到,未来的保护工作将越来越依赖于科学的工具和数据驱动的决策。比如,利用遥感技术监测栖息地变化,利用模型预测气候变化对物种分布的影响,以及利用基因组学来评估物种的遗传多样性。这些都是我之前没有深入了解过的领域,但通过这本书,我看到了它们在未来保护工作中的巨大潜力。这本书让我觉得,学习这些知识不仅仅是为了理解世界,更是为了改变世界。

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这本书简直就是打开了我对生态学、进化和保护生物学新世界的大门!在读这本书之前,我总觉得这些领域是遥远而抽象的,但作者用一种非常平易近人的方式,将复杂的概念抽丝剥茧,让我这个初学者也能窥见其精妙之处。从基本的生态系统运作原理,到物种如何适应环境并繁衍后代,再到我们如何运用这些知识来保护濒危的生命,这本书就像一位循循善诱的老师,一步步引导我深入理解。特别是关于种群动态的部分,作者通过大量的案例和清晰的图表,让我直观地感受到了不同因素对种群数量的影响,比如资源的可获得性、捕食者的存在、疾病的传播等等。这些理论知识并非枯燥的学术论述,而是与我们生活息息相关的现实问题。而进化论的部分,则让我对生命的多样性有了更深刻的认识,理解了为什么会有如此丰富多彩的生物,以及它们是如何在漫长的岁月中不断演变的。最让我惊喜的是,本书并没有止步于理论,而是将重点放在了“方法和模型”上,这让我学到了很多实用的工具和技术,比如如何设计生态调查、如何分析数据、如何构建模型来预测未来的趋势。这些技能的培养,无疑为我将来深入研究或实际应用打下了坚实的基础。读完这本书,我感觉自己对自然界不再是旁观者,而是能以更科学、更系统的视角去观察和思考。

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