2025年大學(xué)《生物統(tǒng)計學(xué)》專業(yè)題庫——生物統(tǒng)計學(xué)對生物多樣性研究的貢獻(xiàn)考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分。請將正確選項的字母填在題干后的括號內(nèi)）1.在生物多樣性研究中，用于衡量群落物種豐富度和均勻度的綜合指標(biāo)通常是？(A)簡單平均值(B)標(biāo)準(zhǔn)差(C)Shannon-Wiener指數(shù)(D)回歸系數(shù)2.當(dāng)生物多樣性研究數(shù)據(jù)為物種的Presence/Absence（存在/不存在）數(shù)據(jù)時，最適合用于比較兩個群落之間相似性的距離系數(shù)是？(A)Euclidean距離(B)Mantel距離(C)Jaccard指數(shù)(D)Simpson指數(shù)3.研究環(huán)境因子（如溫度、降水）對多個群落物種組成的影響，解釋環(huán)境梯度與群落變量關(guān)系最強(qiáng)的多元統(tǒng)計方法是？(A)方差分析(ANOVA)(B)多元回歸分析(C)主成分分析(PCA)(D)群組聚類分析4.在進(jìn)行物種多樣性與環(huán)境因子相關(guān)性的回歸分析時，若發(fā)現(xiàn)殘差與某個環(huán)境因子呈現(xiàn)明顯的線性關(guān)系，這通常意味著？(A)回歸模型擬合良好(B)模型存在多重共線性(C)回歸模型存在異方差性或遺漏了重要變量(D)該物種與環(huán)境因子無關(guān)5.測量一個物種在群落中相對重要性，既考慮了該物種的豐度，也考慮了其生態(tài)位寬度，常用的綜合指標(biāo)是？(A)生態(tài)位寬度(Broadness)(B)生態(tài)位重疊(Overlap)(C)群落優(yōu)勢度(Dominance)(D)物種多樣性指數(shù)(DiversityIndex)6.某研究旨在比較三種不同恢復(fù)措施下樣地內(nèi)的物種豐富度，理論上最合適的統(tǒng)計分析方法是？(A)獨立樣本t檢驗(B)配對樣本t檢驗(C)單因素方差分析(One-wayANOVA)(D)Kruskal-Wallis檢驗7.分析一個物種個體數(shù)量隨時間變化的波動模式，并希望預(yù)測未來趨勢，最適合使用的統(tǒng)計模型可能是？(A)簡單線性回歸(B)時間序列分析(C)離散分布模型(D)因子分析8.在進(jìn)行多個群落排序（如使用CCA或NMDS）時，若不同排序軸解釋的環(huán)境因子信息重疊度高，這可能意味著？(A)排序結(jié)果不可靠(B)群落對環(huán)境因子的響應(yīng)模式復(fù)雜(C)所選環(huán)境變量不具代表性(D)排序軟件存在bug9.估算一個區(qū)域內(nèi)可能存在的物種數(shù)量（物種豐富度估計），常用的統(tǒng)計方法或指標(biāo)包括？(A)樣本方差(SampleVariance)(B)Chao1估計(C)標(biāo)準(zhǔn)差(StandardDeviation)(D)決定系數(shù)(R-squared)10.當(dāng)生物多樣性研究數(shù)據(jù)不服從正態(tài)分布且方差不相同時，比較兩組或多組多樣性格局差異的假設(shè)檢驗應(yīng)優(yōu)先考慮？(A)獨立樣本t檢驗(B)單因素方差分析(C)非參數(shù)檢驗（如Mann-WhitneyU,Kruskal-Wallis）(D)方差分析配合Duncan多重比較二、填空題（每空2分，共20分。請將答案填在橫線上）1.衡量群落中物種個體數(shù)量分布均勻程度的指標(biāo)是________指數(shù)。2.用于檢驗兩個定量變量之間線性關(guān)系強(qiáng)度的統(tǒng)計量是________。3.在計算群落多樣性指數(shù)時，若忽略物種之間的生態(tài)位重疊，可能導(dǎo)致對真實多樣性的高估，此時可考慮使用________指數(shù)。4.分析物種在空間上的分布格局是否隨機(jī)、聚集或均勻，常用的統(tǒng)計量是________。5.在設(shè)計用于比較不同處理組生物多樣性效應(yīng)的實驗時，應(yīng)遵循的基本原則是________和重復(fù)。6.當(dāng)研究者關(guān)心的是物種是否出現(xiàn)，而非出現(xiàn)多少時，該數(shù)據(jù)類型屬于________。7.通過將多個原始變量組合成少數(shù)幾個互不相關(guān)的綜合變量，以揭示數(shù)據(jù)主要變異方向的方法是________。8.估算一個區(qū)域內(nèi)尚未被發(fā)現(xiàn)的物種數(shù)量時，除了樣本規(guī)模，還需要考慮________。9.比較多個因子（如不同地點、不同時間）對同一響應(yīng)變量（如物種豐度）影響的統(tǒng)計方法稱為________。10.對多個群落樣本基于環(huán)境因子進(jìn)行排序，以揭示群落與環(huán)境關(guān)系的方法是________分析（或RDA）。三、簡答題（每題5分，共20分）1.簡述參數(shù)檢驗（如t檢驗、ANOVA）與非參數(shù)檢驗的主要區(qū)別，并說明在生物多樣性研究中應(yīng)用非參數(shù)檢驗的典型情況。2.解釋生態(tài)位重疊的概念及其在群落生態(tài)學(xué)研究中的意義。3.在生物多樣性研究中，為什么常需要對數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換（如對數(shù)轉(zhuǎn)換、平方根轉(zhuǎn)換）？請列舉兩種可能需要轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)類型。4.簡述實驗設(shè)計（如隨機(jī)對照試驗）在生物多樣性恢復(fù)研究中的重要性。四、論述題（每題10分，共30分）1.論述多元統(tǒng)計方法（如PCA、CCA/RDA、聚類分析）在揭示生物多樣性格局及其驅(qū)動因素方面的作用和應(yīng)用價值。2.結(jié)合實例，論述生物統(tǒng)計學(xué)的哪些方法可以用來評估人類活動（如森林砍伐、氣候變化）對生物多樣性的影響。3.試述在生物多樣性研究中，如何科學(xué)地選擇合適的統(tǒng)計方法來分析特定類型的數(shù)據(jù)和要回答的研究問題。試卷答案一、選擇題1.(C)解析思路：Shannon-Wiener指數(shù)同時考慮了物種數(shù)量（豐富度）和每個物種的相對多度（均勻度），是衡量群落多樣性的常用綜合指標(biāo)。A選項是基本統(tǒng)計量，B選項是衡量離散程度的，D選項是回歸分析中的系數(shù)。2.(C)解析思路：Jaccard指數(shù)適用于比較presence/absence數(shù)據(jù)型的群落，計算兩個群落中共有物種數(shù)占所有出現(xiàn)物種總數(shù)的比例。A選項適用于測量距離。B選項Mantel距離通常用于測量兩個矩陣之間的相關(guān)性。D選項Simpson指數(shù)常用于衡量物種多樣性。3.(B)解析思路：多元回歸分析（特別是多重線性回歸）能夠同時考察多個自變量（環(huán)境因子）對一個因變量（如物種豐度或組成）的影響。A選項ANOVA用于比較均值差異。C選項PCA主要用于降維和發(fā)現(xiàn)主成分。D選項聚類分析用于樣本分類。4.(C)解析思路：回歸分析中，如果殘差圖顯示出與某個自變量或非線性模式的依賴關(guān)系，說明模型未能充分捕捉數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)或遺漏了重要信息。A選項表示殘差隨機(jī)分布。B選項多重共線性指自變量間相關(guān)性高。D選項是相關(guān)性判斷。5.(D)解析思路：物種多樣性指數(shù)本身就是衡量群落整體物種豐富度和均勻度的指標(biāo)。A選項生態(tài)位寬度衡量物種利用資源的范圍。B選項生態(tài)位重疊衡量物種生態(tài)位的空間相似性。C選項群落優(yōu)勢度衡量優(yōu)勢物種的相對多度。6.(C)解析思路：單因素方差分析適用于比較一個分類變量（恢復(fù)措施）多個水平（三種措施）下，另一個連續(xù)變量（物種豐富度）的均值是否存在差異。A選項用于比較兩組。B選項用于配對數(shù)據(jù)。D選項是非參數(shù)檢驗方法。7.(B)解析思路：時間序列分析是專門處理按時間順序排列的數(shù)據(jù)，分析其趨勢、周期性和進(jìn)行預(yù)測的統(tǒng)計方法。A選項簡單線性回歸適用于兩個變量。C選項離散分布模型通常指特定統(tǒng)計分布。D選項因子分析用于降維和變量間關(guān)系探索。8.(B)解析思路：如果不同排序軸解釋的環(huán)境方差重疊高，說明這些軸可能反映了相似的環(huán)境梯度或群落響應(yīng)模式，共同驅(qū)動了群落的分化。A選項不是排序軸重疊的必然結(jié)果。C選項環(huán)境變量選擇是前提。D選項是軟件問題。9.(B)解析思路：Chao1等基于樣本數(shù)據(jù)估算總物種數(shù)的非參數(shù)估計量是常用的物種豐富度估計方法之一。A選項樣本方差描述數(shù)據(jù)離散度。C選項標(biāo)準(zhǔn)差也是描述離散度。D選項決定系數(shù)是回歸模型擬合優(yōu)度指標(biāo)。10.(C)解析思路：非參數(shù)檢驗不依賴數(shù)據(jù)的具體分布形態(tài)，適用于非正態(tài)分布或方差不齊的數(shù)據(jù)。A選項和B選項都要求數(shù)據(jù)滿足正態(tài)性和方差齊性。D選項是方差分析后用于多重比較的方法。二、填空題1.均勻度解析思路：均勻度指數(shù)（如PielouJ'）衡量群落中各個物種個體數(shù)量分布的均勻程度，與豐富度共同決定群落多樣性。2.相關(guān)系數(shù)(或r)解析思路：相關(guān)系數(shù)（通常用r表示，如Pearson或Spearman）量化兩個變量之間線性或非線性關(guān)系的強(qiáng)度和方向。3.半方差(Simpson'sB)解析思路：半方差指數(shù)考慮了物種生態(tài)位重疊，認(rèn)為物種越相似，其貢獻(xiàn)到群落多樣性中的權(quán)重越小，能更真實反映多樣性。4.空間自相關(guān)(或Moran'sI)解析思路：Moran'sI等空間自相關(guān)統(tǒng)計量用于檢驗物種在空間分布上是否存在聚集或隨機(jī)模式。5.隨機(jī)化(或隨機(jī)分配)解析思路：隨機(jī)化原則確保處理分配的隨機(jī)性，排除系統(tǒng)偏差，是實驗設(shè)計的基本要求。6.計數(shù)數(shù)據(jù)(或定性數(shù)據(jù))解析思路：Presence/Absence數(shù)據(jù)記錄物種是否出現(xiàn)，屬于二元定性數(shù)據(jù)或可以視為計數(shù)數(shù)據(jù)（0出現(xiàn)，1未出現(xiàn)）。7.主成分分析(或PCA)解析思路：PCA通過線性組合原始變量生成新的、不相關(guān)的綜合變量（主成分），用于降維和提取數(shù)據(jù)主要變異信息。8.物種豐度分布(或采樣效率)解析思路：物種豐度分布（如遵循的生態(tài)學(xué)模型）影響估計的精度。采樣效率決定了樣本是否能代表整個群落。9.多因素方差分析(或MANOVA)解析思路：MANOVA可以同時檢驗多個分類自變量（因素）對多個連續(xù)因變量（響應(yīng)變量）的綜合影響。10.環(huán)境因子(或降維)解析思路：CCA（ConstrainedCorrespondenceAnalysis）或RDA（RedundancyAnalysis）的核心是使用環(huán)境變量對群落樣本進(jìn)行排序，揭示兩者關(guān)系。三、簡答題1.解析思路：*區(qū)別：參數(shù)檢驗（如t檢驗、ANOVA）基于數(shù)據(jù)服從特定分布（通常是正態(tài)分布）的假設(shè)，利用樣本統(tǒng)計量推斷總體參數(shù)。非參數(shù)檢驗不依賴數(shù)據(jù)分布假設(shè)，通常基于數(shù)據(jù)秩或頻數(shù)進(jìn)行分析，推斷總體分布特征或位置。*應(yīng)用非參數(shù)檢驗情況：當(dāng)數(shù)據(jù)嚴(yán)重偏離正態(tài)分布、數(shù)據(jù)存在異常值且無法剔除、數(shù)據(jù)類型為等級或分類數(shù)據(jù)時，常選用非參數(shù)檢驗。2.解析思路：*概念：生態(tài)位重疊指兩個或多個物種在利用共享資源（如時間、空間、食物類型、棲息地等）方面存在的相似性程度。*意義：高重疊可能意味著競爭激烈，可能導(dǎo)致資源Partitioning（資源分割）或競爭排斥。低重疊可能意味著生態(tài)位分化或協(xié)同作用。它是理解群落結(jié)構(gòu)和物種共存機(jī)制的重要指標(biāo)。3.解析思路：*原因：生物多樣性數(shù)據(jù)常不滿足參數(shù)檢驗的假設(shè)（如正態(tài)性、方差齊性），或原始數(shù)據(jù)分布偏態(tài)嚴(yán)重，直接分析可能導(dǎo)致結(jié)果偏差或統(tǒng)計方法失效。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換可以使數(shù)據(jù)更接近理想分布，滿足模型要求，或穩(wěn)定方差，提高分析效果。*數(shù)據(jù)類型：常見的需要轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)類型包括：①等級數(shù)據(jù)（如Rank）；②過度離散的計數(shù)數(shù)據(jù)（如物種個體數(shù)）；③方差不齊的數(shù)據(jù)。4.解析思路：*重要性：實驗設(shè)計通過控制變量、隨機(jī)分配處理、設(shè)置對照組，能夠最大程度地排除無關(guān)因素的干擾，提高研究結(jié)果的內(nèi)部有效性和可信度。*應(yīng)用價值：在恢復(fù)研究中，可以科學(xué)地比較不同恢復(fù)措施的效果，確定最優(yōu)方案；可以研究物種間相互作用對恢復(fù)進(jìn)程的影響；可以評估不同恢復(fù)策略的長期效果，為決策提供依據(jù)。四、論述題1.解析思路：*PCA/RDA：通過降維揭示數(shù)據(jù)（如物種組成、環(huán)境變量）的主要變異方向和驅(qū)動因素。主成分或排序軸代表了原始變量組合的綜合信息，能夠解釋大部分?jǐn)?shù)據(jù)變異。*聚類分析：將具有相似特征（如物種組成相似）的群落或樣本分組，揭示群落的分類結(jié)構(gòu)和相似性，有助于識別不同的生態(tài)群或群落類型。*應(yīng)用價值：這些方法有助于簡化復(fù)雜的群落數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)隱藏的模式和關(guān)系，例如識別影響群落組成的關(guān)鍵環(huán)境梯度（CCA/RDA），或劃分具有保護(hù)意義的生態(tài)單元（聚類分析），為生物多樣性評估、保護(hù)和管理提供科學(xué)依據(jù)。2.解析思路：*統(tǒng)計分析方法：*比較分析：使用t檢驗、ANOVA或非參數(shù)檢驗比較受干擾區(qū)域與未干擾區(qū)域（對照）的物種多樣性指數(shù)（如Shannon、Simpson）、物種豐富度、均勻度等的差異。*相關(guān)/回歸分析：分析環(huán)境因子（如土壤污染指標(biāo)、棲息地破碎化程度、溫度變化）與物種多樣性、特定瀕危物種豐度/分布的關(guān)系，評估環(huán)境壓力的影響。*物種組成變化分析：使用距離系數(shù)（如Bray-Curtis）、排序分析（CCA/RDA）或聚類分析比較不同區(qū)域物種組成的差異，識別受干擾導(dǎo)致的群落結(jié)構(gòu)變化。*物種分布模型：結(jié)合環(huán)境數(shù)據(jù)和物種出現(xiàn)/缺失數(shù)據(jù)，構(gòu)建物種分布模型，預(yù)測氣候變化等情景下物種適宜分布區(qū)的變化。*多度數(shù)據(jù)變化：對物種個體數(shù)量數(shù)據(jù)進(jìn)行時間序列分析，評估人類活動影響下的種群動態(tài)變化。*實例闡述：例如，通過比較城市公園內(nèi)不同綠化程度區(qū)域的植物多樣性指數(shù)，使用ANOVA檢驗綠化程度對多樣性的影響是否顯著；或使用CCA分析森林砍伐后，環(huán)境因子（光照、土壤肥力）如何驅(qū)動剩余植被群落的組成變化。3.解析思路：*理解研究問題：首先要清晰定義研究目的：是想知道群落間差異？物種與環(huán)境關(guān)系？物種豐度變化趨勢？還是物種分布格局