2025年大學(xué)《生物統(tǒng)計學(xué)》專業(yè)題庫——統(tǒng)計學(xué)在生物多樣性保護中的應(yīng)用考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。請將正確選項的字母填在括號內(nèi)）1.在進行鳥類種群密度調(diào)查時，采用樣線法收集到的數(shù)據(jù)（鳥/公里），其數(shù)據(jù)類型屬于：A.分類數(shù)據(jù)B.順序數(shù)據(jù)C.數(shù)值數(shù)據(jù)（定距）D.數(shù)值數(shù)據(jù)（定比）2.某研究欲比較兩種不同恢復(fù)措施對某退化草原物種豐富度的影響，選擇了5個樣地，每個樣地隨機分配一種恢復(fù)措施。這種實驗設(shè)計屬于：A.完全隨機設(shè)計B.配對設(shè)計C.隨機區(qū)組設(shè)計D.析因設(shè)計3.為了評估某保護區(qū)內(nèi)大型哺乳動物種群的年度變化趨勢，研究人員連續(xù)五年進行了全面調(diào)查。這種研究屬于：A.描述性研究B.推斷性研究C.實驗研究D.橫斷面研究4.當研究者想要了解不同棲息地類型（森林、灌叢、草地）對某種群豐度的影響時，最適合使用的統(tǒng)計方法初步判斷是：A.獨立樣本t檢驗B.配對樣本t檢驗C.單因素方差分析（ANOVA）D.卡方檢驗5.在分析環(huán)境溫度與某種昆蟲發(fā)育時間的關(guān)系時，發(fā)現(xiàn)兩者呈現(xiàn)負相關(guān)。下列說法正確的是：A.環(huán)境溫度升高，昆蟲發(fā)育時間必定縮短B.環(huán)境溫度與昆蟲發(fā)育時間之間存在因果關(guān)系C.環(huán)境溫度與昆蟲發(fā)育時間可能存在真實的關(guān)聯(lián)，但需進一步驗證D.該相關(guān)性表明溫度是昆蟲發(fā)育的唯一影響因素6.計算物種多樣性時，Shannon-Wiener指數(shù)（H'）較高的群落通常意味著：A.物種數(shù)量較多B.物種個體數(shù)量分布較均勻C.物種個體數(shù)量分布不均勻D.以上都不是7.一項研究發(fā)現(xiàn)，在施用了某種農(nóng)藥的區(qū)域，某水鳥的繁殖成功率顯著下降。為排除其他環(huán)境因素的影響，研究者最應(yīng)該采用的方法是：A.增加樣本量B.設(shè)置未施藥對照組C.使用更敏感的測量指標D.進行重復(fù)測量8.對一組來自正態(tài)分布總體的樣本數(shù)據(jù)進行方差分析（ANOVA），結(jié)果顯示P值小于0.05，這意味著：A.至少有兩個樣本組的均值在統(tǒng)計上存在顯著差異B.所有樣本組的均值都顯著不同于總體均值C.所有的樣本組均值之間都相等D.樣本量太小，結(jié)果不可信9.在比較兩個保護區(qū)域的物種組成差異時，如果數(shù)據(jù)不符合參數(shù)檢驗的假設(shè)（如數(shù)據(jù)偏態(tài)），可以考慮使用：A.t檢驗B.方差分析C.Mann-WhitneyU檢驗D.Pearson相關(guān)系數(shù)10.使用主成分分析（PCA）的主要目的是：A.提高樣本的隨機性B.增加數(shù)據(jù)的維度C.將多個原始變量降維，并提取主要變異信息D.對樣本進行分類二、填空題（每空2分，共20分。請將答案填在橫線上）1.抽樣調(diào)查中，為了使樣本能較好地代表總體，應(yīng)遵循_________原則。2.假設(shè)檢驗中，第一類錯誤是指拒絕了實際上成立的_________。3.當研究目的是了解不同處理組之間的均值差異時，_________是常用的統(tǒng)計方法之一。4.衡量群落中物種個體數(shù)量分布均勻程度的指標是_________指數(shù)。5.在進行相關(guān)性分析之前，應(yīng)首先檢驗兩個變量是否滿足_________條件。6.為了減少抽樣誤差，提高估計精度，在分層抽樣中，通常建議將_________的層分開抽樣。7.比較三個或以上獨立組均值差異時，除了方差分析，還可以考慮使用_________檢驗。8.描述數(shù)據(jù)集中趨勢的統(tǒng)計量主要有_________、中位數(shù)和眾數(shù)。9.生態(tài)學(xué)研究中，常用_________分析來研究多個環(huán)境因子與多個物種指標之間的關(guān)系。10.評估一個物種的瀕危程度時，除了種群數(shù)量，還需要考慮_________等因素。三、計算題（每題10分，共30分）1.某研究調(diào)查了三個不同森林類型的昆蟲多樣性，在樣地A記錄到15個物種，樣地B記錄到20個物種，樣地C記錄到18個物種。請計算這三個樣地的物種豐富度指數(shù)（S）。假設(shè)樣地A的個體總數(shù)為300，樣地B為250，樣地C為280，請進一步計算每個樣地的香農(nóng)-威納指數(shù)（H'），并比較哪個樣地的昆蟲群落多樣性最高。（假設(shè)個體數(shù)量分布相對均勻）2.為了比較兩種捕食策略（策略A：捕食者密度低；策略B：捕食者密度高）對獵物種群（種群X）的影響，研究人員在五個樣地進行了實驗，其中三個樣地采用策略A，兩個樣地采用策略B。一年后，記錄的種群X數(shù)量如下：策略A：15,18,20；策略B：12,14。請進行適當?shù)慕y(tǒng)計檢驗，判斷兩種捕食策略對獵物種群數(shù)量是否存在顯著影響。請寫出檢驗的基本步驟和結(jié)論。3.某研究測量了十個樣地的土壤含水量（X，單位：%）和某種耐旱植物的高度（Y，單位：cm）。得到相關(guān)系數(shù)r=-0.75。請解釋該相關(guān)系數(shù)的含義，并說明如果想要預(yù)測當土壤含水量為15%時，該植物的大致高度，是否可以使用線性回歸？如果可以，請說明理由，并簡述建立回歸方程需要哪些步驟。四、簡答題（每題10分，共30分）1.簡述在生物多樣性調(diào)查中，選擇抽樣方法時需要考慮的主要因素。2.解釋什么是假設(shè)檢驗中的“第二類錯誤”，并說明在生物多樣性研究中，犯第二類錯誤的潛在后果。3.在評估一個保護項目的效果時，為什么僅僅比較項目實施前后的變化是不夠的？還需要設(shè)置對照組或進行更復(fù)雜的設(shè)計？五、論述題（20分）假設(shè)你是一名生物多樣性保護研究助理，管理部門希望了解某河流沿岸兩種主要棲息地（河岸林和河漫灘）對本地特有魚類種群的支撐能力有何不同，以便制定差異化的保護策略。請設(shè)計一個研究方案，說明：（1）你將如何定義研究問題和具體目標？（2）你會采用哪些調(diào)查方法來收集數(shù)據(jù)（針對魚類種群和棲息地特征）？（3）你會運用哪些統(tǒng)計方法來分析收集到的數(shù)據(jù)，以比較兩種棲息地對魚類種群的影響？（4）分析結(jié)果可能對保護策略的制定有何啟示？請討論可能存在的局限性。試卷答案一、選擇題1.C2.C3.A4.C5.C6.B7.B8.A9.C10.C二、填空題1.隨機2.原假設(shè)3.方差分析（ANOVA）4.均勻度5.線性關(guān)系6.個體數(shù)量/多樣性7.Kruskal-Wallis檢驗8.均值9.多元統(tǒng)計分析（如相關(guān)、回歸、PCA等）10.生態(tài)需求/棲息地質(zhì)量/分布范圍三、計算題1.物種豐富度S=15+20+18=53樣地A：H'=-[(15/300)*ln(15/300)+(285/300)*ln(285/300)]≈2.56樣地B：H'=-[(20/250)*ln(20/250)+(230/250)*ln(230/250)]≈2.56樣地C：H'=-[(18/280)*ln(18/280)+(262/280)*ln(262/280)]≈2.43比較H'值，樣地A和樣地B的昆蟲群落多樣性最高，兩者相似，略高于樣地C。2.檢驗方法：由于兩組數(shù)據(jù)量不等，且可能不滿足正態(tài)分布假設(shè)（需先檢驗），應(yīng)使用Mann-WhitneyU檢驗（非參數(shù)檢驗）。假設(shè)檢驗步驟：a.提出零假設(shè)H0：兩種策略下獵物種群數(shù)量分布無差異；備擇假設(shè)H1：兩種策略下獵物種群數(shù)量分布有差異。b.將數(shù)據(jù)混合排序，計算兩組的秩和（W1,W2）及U統(tǒng)計量。c.查Mann-WhitneyU分布表（根據(jù)樣本量和顯著性水平α）或計算P值。d.判斷：若P值≤α（如0.05），則拒絕H0，認為兩種策略有顯著影響；若P值>α，則不拒絕H0，認為無顯著影響。結(jié)論：根據(jù)計算得到的U值和P值（此處假設(shè)P<0.05），可以得出兩種捕食策略對獵物種群數(shù)量存在顯著影響的結(jié)論。3.解析：r=-0.75表示土壤含水量（X）與植物高度（Y）之間存在較強的負相關(guān)關(guān)系。即土壤含水量越高，植物高度越低。可以使用線性回歸。理由是：線性回歸適用于分析兩個連續(xù)變量之間的線性關(guān)系。此處土壤含水量和植物高度均為連續(xù)變量，且相關(guān)系數(shù)絕對值較大（|r|=0.75），表明兩者存在較明顯的線性趨勢，適合建立線性回歸模型進行預(yù)測。建立回歸方程步驟：a.計算回歸系數(shù)b（斜率）和截距a（截距）：b=r*(sy/sx)，a=y?-b*x?，其中sy和sx分別是Y和X的標準差，y?和x?是Y和X的均值。b.寫出回歸方程：Y?=a+b*X。c.對回歸方程進行顯著性檢驗（如使用t檢驗），判斷回歸關(guān)系是否成立。d.在使用回歸方程進行預(yù)測時，需注意自變量X（土壤含水量）應(yīng)在原始數(shù)據(jù)變異范圍內(nèi)。四、簡答題1.選擇抽樣方法時需考慮：*研究目標：調(diào)查范圍、精度要求。*樣本特性：分布狀況、空間格局。*可利用資源：時間、人力、經(jīng)費。*抽樣方法的適用性與效率：不同方法代表性、實施難易程度、誤差大小。*法律法規(guī)與倫理：是否允許進入某些區(qū)域、對生物的影響。2.第二類錯誤是指未能拒絕實際上不成立的零假設(shè)（即接受了錯誤的理論）。在生物多樣性研究中，犯第二類錯誤的后果可能包括：*錯誤地認為兩種處理（如不同恢復(fù)措施）效果相同，從而選擇次優(yōu)方案。*錯誤地認為某種環(huán)境因子與物種分布無關(guān)，導(dǎo)致保護策略忽視重要因素。*未能發(fā)現(xiàn)真實存在的威脅或保護效果，延誤采取必要措施。3.僅僅比較項目實施前后的變化是不夠的，因為：*環(huán)境因素可能發(fā)生自然變化（如氣候波動、自然干擾）。*社會經(jīng)濟活動等外部壓力可能持續(xù)存在或加劇。*保護項目可能產(chǎn)生預(yù)期之外的影響（正面或負面）。設(shè)置對照組（未實施項目的區(qū)域）或進行更復(fù)雜的設(shè)計（如隨機對照試驗）可以：*有效分離保護項目的真實效果與自然變化、外部壓力的影響。*提供更可靠的證據(jù)來判斷保護措施的有效性。*識別潛在的非預(yù)期后果，為優(yōu)化保護策略提供依據(jù)。五、論述題研究方案設(shè)計：（1）研究問題：河岸林和河漫灘這兩種主要棲息地對河流沿岸本地特有魚類的種群數(shù)量、多樣性或生境利用是否存在顯著差異？研究目標：*比較兩種棲息地中特有魚類的物種組成和豐度。*評估兩種棲息地提供的生境特征（如水溫、流速、底質(zhì)、食物資源、隱蔽地）對特有魚類的支撐能力。*分析特有魚類利用不同棲息地的模式。*基于分析結(jié)果，為制定差異化的棲息地保護和管理策略提供科學(xué)依據(jù)。（2）數(shù)據(jù)收集方法：*魚類種群調(diào)查：*樣線法/刺網(wǎng)法/樣方投食法：在河岸林和河漫灘區(qū)域內(nèi)設(shè)定樣線或樣方，進行魚類捕獲、計數(shù)和物種鑒定，記錄位置、水深、流速等環(huán)境信息。*標記-重捕法：對捕獲的魚類進行標記，放回后再次捕獲，根據(jù)重捕中標記魚的比例估計種群數(shù)量。*棲息地特征調(diào)查：*采樣：在兩種棲息地中采集水樣（分析溶解氧、溫度、化學(xué)物質(zhì)等）、底質(zhì)樣品（分析顆粒大小、污染物等）。*測量：使用測速儀測量流速，使用溫度計測量水溫，使用水下相機或聲學(xué)設(shè)備觀察魚類行為和生境利用情況，記錄植被覆蓋度、隱蔽物（如石頭、水草）數(shù)量等。（3）數(shù)據(jù)分析方法：*描述性統(tǒng)計：計算并比較兩種棲息地中特有魚類的物種豐富度、個體數(shù)量、多度分布等。*假設(shè)檢驗：*比較兩種棲息地中魚類物種組成差異：可以使用卡方檢驗（物種存在/absence數(shù)據(jù)）或置換檢驗（多度數(shù)據(jù)）。*比較兩種棲息地中魚類豐度或特定指標（如長度、體重）的差異：可以使用獨立樣本t檢驗（若數(shù)據(jù)正態(tài)）或Mann-WhitneyU檢驗（若數(shù)據(jù)非正態(tài)）。*比較兩種棲息地生境特征差異：可以使用獨立樣本t檢驗、ANOVA或非參數(shù)檢驗。*相關(guān)性/回歸分析：分析魚類豐度/多樣性與其他生境特征（如水溫、流速、食物濃度）之間的關(guān)系。*多元統(tǒng)計分析：如果涉及多個魚類指標和多個生境指標，可以使用主成分分析（PCA）降維，或使用多維尺度分析（NMDS）比較群落結(jié)構(gòu)差異。（4）結(jié)果啟示與局限性：*啟示：*如果分析顯示河岸林和河漫灘對特有魚類的支撐能力存在顯著差異（如一種棲息地物種更豐富、豐度更高、提供更關(guān)鍵生境），則應(yīng)制定針對性的保護策略。*例如，若河岸林是關(guān)鍵產(chǎn)卵場或提供重要隱蔽地，應(yīng)加強河岸林的保護和恢復(fù)；若河漫灘是