中国学科发展战略·地球生物学

　　中国学科发展战略丛书以中国科学院学部开展的中国科学院学部学科发展战略研究项目的研究成果为基础，由以院士为主体、众多专家参与的学科发展战略研究组经过深入调查和广泛研讨共同完成，旨在系统分析有关学科的发展态势和规律，提炼关键学科理论和技术问题，提出学科创新发展的新思想和新方法，并为学科的均衡发展提供政策和措施建议。《中国学科发展战略·地球生物学》系统梳理了我国地球生物学的发展历程，总结了其发展规律和内在逻辑，前瞻了其中长期发展趋势，同时面向我国现代化建设的长远战略需求，提炼出学科前沿的重大科学问题和符合中国发展需求的新问题和重大战略方向。

暂缺《中国学科发展战略·地球生物学》作者简介

总序i前言vii第一章地球生物学概述1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1二、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38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81参考文献一82第三章新元古代以来生态系统的演变和环境背景102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笫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149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229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254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293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、大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350一、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关键词索引362彩图369