地球生物学 / 中国科学院[编]. -- 北京 : 科学出版社, 2015. – (58.182042/5062)

Contents

总序i

前言vii

第一章 地球生物学概述

第一节 地球生物学的定义、学科地位与发展现状1

    一、地球生物学的定义l

    二、地球生物学的研究对象3

    三、地球生物学的学科地位4

    四、地球生物学的特点4

    五、国际地球生物学的发展现状5

    六、中国地球生物学的发展现状11

第二节 地球生物学的主要研究进展、重大科学问题和研究内容15

    一、地球生物学的主要研究进展15

    二、地球生物学要解决的重大科学问题23

    三、地球生物学的主要研究内容、发展重点和应用前景25

参考文献29

第二章 早期生命起源、演化及其环境背景

第一节 宜居行星的形成与地球生命起源38

    一、早期地球环境与生命起源39

    二、氢、氮、磷和金属蛋白等生源要素的形成环境44

    三、最早的生命记录与早期生物圈46

第二节 前寒武纪主要的微生物功能群及其演化51

    一、厌氧微生物与化能自养微生物群52

    二、光合自养微生物的出现及其对大气—海洋系统的影响54

    三、真核生物的起源与早期演化57

第三节 大气成氧、海洋化学演化与微生物相互作用60

    一、大气成氧事件与大气圈演化阶段60

    二、海洋氧化与海水化学条件演变67

    三、大气—海洋系统演化与微生物相互作用73

第四节 未来突破方向80

    一、大气成氧机制及其对地球环境的影响过程80

    二、海洋化学转换对元素化学循环的影响机制81

    三、地球早期环境演变对生命演化的控制机制8l

参考文献82

第三章 新元古代以来生态系统的演变和环境背景

第一节 新元古代地球环境与后生动物起源、辐射103

    一、新元古代环境背景103

    二、埃迪卡拉纪动物起源与寒武纪生物大爆发104

    三、埃迪卡拉纪与寒武纪生物演化与环境的关系109

第二节 古生代—三叠纪海洋生态系统演变与环境背景112

    一、古生代—三叠纪构造演化与环境背景113

    二、海洋生态系统演变与生物辐射事件115

第三节 古生代—三叠纪海洋生物灭绝事件122

    一、奥陶纪末期生物灭绝事件125

    二、泥盆纪生物灭绝事件127

    三、石炭纪中期生物灭绝事件128

    四、二叠纪—三叠纪之交生物集群灭绝事件130

    五、三叠纪末期生物灭绝事件131

第四节 未来突破方向132

    一、高精度年代地层框架132

    二、生物多样性的定量统计132

    三、地质事件过程的异同对比和模式分析133

    四、生物灭绝的环境机制133

参考文献136

第四章 地质微生物功能群及其生物地球化学过程对环境变化的响应与反馈

第一节 重大地质突变期的生物地球化学异常及其对环境的响应149

    一、碳循环异常149

    二、硫循环异常156

    三、氮循环异常163

    四、碳—氮—硫循环异常记录的生物与大气、海洋环境之间的相互作用168

第二节 地质微生物对地质环境的分子响应169

    一、重建古温度的微生物指标170

    二、指示古水文事件的微生物指标175

    三、重建古大气C02分压的微生物同位素组成177

第三节 地质微生物功能群通过生物地球化学过程对地质环境的作用177

    一、与甲烷循环有关的地质微生物功能群的地质作用178

    二、与硫代谢相关的微生物功能群及其地质作用180

    三、与氮代谢相关的微生物功能群的地质作用183

    四、参与铁氧化还原的微生物功能群的地质作用190

第四节 未来突破方向194

    一、重大地质突变期的生物地球化学循环194

    二、地质微生物通过生物地球化学过程对地质环境的响应195

    三、地质微生物通过生物地球化学过程对地质环境的作用196

参考文献198

第五章 微生物地质作用

第一节 微生物与矿物的相互作用229

    一、矿物与生物的协同演化230

    二、微生物与矿物相互作用的模式232

    三、半导体矿物与非光合微生物的相互作用232

    四、白云石的微生物成因233

    五、微生物与黏土矿物的相互作用234

    六、矿物治理环境237

第二节 微生物的沉积成岩作用238

    一、磷块岩239

    二、微生物碳酸盐岩241

第三节 未来突破方向244

    一、矿物—微生物的地质历史意义245

    二、在治理污染环境中的应用246

    三、微生物通过矿物如何调控全球气候246

参考文献247

第六章 极端环境微生物与深部生物圈

第一节 微生物对极端物理环境因子的响应254

    一、微生物对高温的响应254

    二、微生物对高压的响应259

    三、微生物对辐射的响应262

第二节 微生物对极端化学环境因子的响应265

    一、缺氧环境265

    二、高盐环境265

    三、高酸环境271

    四、碱性环境273

第三节 生命的边际274

    一、能量代谢是生命与环境协同演化的桥梁275

    二、生命演化的分子基础来源于对温度的适应性276

参考文献278

第七章 太空环境对地球生命的影响及地外生命探测

第一节 太空环境对地球环境和生命的影响293

    一、宇宙射线对地球环境及生命的影响293

    二、太阳活动对地球环境及生命的影响298

    三、小天体撞击对地球环境及生命的影响304

第二节 地外生命探测技术306

    一、轨道器探测306

    二、原位探测技术309

    三、地外样品研究314

    四、地外智能生命探测技术315

    五、地外生命的相似性研究技术316

第三节 识别生命在地球以外环境存在的可能性和特征319

    一、前生命物质的形成与演化319

    二、宇宙宜居住环境的特征分布与探测322

    三、火星的可能生命标志信息323

    四、木卫二的可能生命标志信息331

    五、土卫六的可能生命标志信息333

    六、土卫二的可能生命标志信息334

参考文献335

第八章 中国地球生物学发展的建议与措施

    一、尽快建立深时环境变化与生物演化中国研究计划350

    二、加强中国地圈—生物圈观测网的地球生物学特色356

    三、加强地球生物学的学科建设和创新人才的培养358

    四、创建有中国特色的地球生物学359

参考文献360