2025年大學(xué)《生物統(tǒng)計(jì)學(xué)》專業(yè)題庫——生物統(tǒng)計(jì)學(xué)在物種多樣性評(píng)估中的應(yīng)用考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。請(qǐng)將正確選項(xiàng)字母填在題干后的括號(hào)內(nèi)）1.在物種多樣性研究中，衡量群落內(nèi)物種個(gè)體數(shù)量分布均勻程度的指數(shù)是：(A)Shannon-Wiener指數(shù)(B)Simpson指數(shù)(C)Pielou均勻度指數(shù)(D)Margalef豐富度指數(shù)2.當(dāng)群落中某個(gè)優(yōu)勢(shì)種的相對(duì)多度非常高，而其他物種相對(duì)多度很低時(shí)，該群落的Simpson優(yōu)勢(shì)度指數(shù)會(huì)傾向于：(A)非常小(B)中等(C)非常大(D)無法確定3.在進(jìn)行樣方抽樣調(diào)查植物群落物種多樣性時(shí)，為了減少環(huán)境異質(zhì)性對(duì)結(jié)果的影響，應(yīng)優(yōu)先選擇：(A)在樣地內(nèi)隨機(jī)設(shè)置樣方(B)在樣地內(nèi)系統(tǒng)設(shè)置樣方(C)根據(jù)地形或植被明顯變化設(shè)置樣方(D)以上方法效果相同4.當(dāng)物種多度數(shù)據(jù)呈明顯的J型分布（如某些昆蟲的卵塊）時(shí)，適宜用來計(jì)算物種多樣性指數(shù)的是：(A)Shannon-Wiener指數(shù)(B)Simpson指數(shù)(C)對(duì)數(shù)變換后的Shannon-Wiener指數(shù)(D)以上皆可5.若要比較兩個(gè)樣地群落平均物種豐富度的差異，且數(shù)據(jù)不服從正態(tài)分布，可選用的統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)方法是：(A)配對(duì)樣本t檢驗(yàn)(B)獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)(C)Mann-WhitneyU檢驗(yàn)(D)單因素方差分析6.在標(biāo)記-重捕法中，假設(shè)種群總數(shù)為N，標(biāo)記后重捕中標(biāo)記個(gè)體數(shù)為m，重捕總個(gè)體數(shù)為M，未標(biāo)記個(gè)體數(shù)為n，則根據(jù)林肯指數(shù)公式，種群總數(shù)N的估計(jì)值為：(A)mN/M(B)Mn/m(C)mM/n(D)Mm/n7.以下哪項(xiàng)不是影響抽樣結(jié)果精確性的因素：(A)樣本量大小(B)抽樣方法的代表性(C)種群內(nèi)個(gè)體間的遺傳差異(D)研究者的主觀判斷8.在使用方差分析（ANOVA）比較三個(gè)或以上處理組的物種多樣性指數(shù)均值時(shí)，若檢驗(yàn)結(jié)果顯著，下一步通常需要進(jìn)行：(A)計(jì)算效應(yīng)量（EffectSize）(B)進(jìn)行趨勢(shì)分析（TrendAnalysis）(C)多重比較（Post-hoctests）(D)重復(fù)測(cè)量方差分析9.對(duì)于稀有種（在群落中數(shù)量很少的種）的記錄，常用的數(shù)據(jù)整理方法是：(A)頻率轉(zhuǎn)換(B)角度轉(zhuǎn)換(C)對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)換(D)百分比轉(zhuǎn)換10.在分析物種多樣性與其他環(huán)境因子（如土壤肥力、海拔）的關(guān)系時(shí)，最常使用的統(tǒng)計(jì)方法是：(A)方差分析(B)回歸分析(C)相關(guān)分析(D)主成分分析二、填空題（每空2分，共20分。請(qǐng)將答案填在題干橫線上）1.衡量群落中物種數(shù)目多少的指標(biāo)稱為__________。2.Shannon-Wiener指數(shù)同時(shí)考慮了群落中物種的__________和__________兩個(gè)方面的信息。3.抽樣調(diào)查中，確保每個(gè)個(gè)體都有已知非零概率被抽中的方法是__________抽樣。4.在生態(tài)學(xué)研究中，處理多個(gè)重復(fù)單位的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)稱為__________。5.當(dāng)比較兩組連續(xù)型數(shù)據(jù)的中位數(shù)差異時(shí)，若數(shù)據(jù)不符合參數(shù)檢驗(yàn)assumptions，可選用__________檢驗(yàn)。6.根據(jù)生態(tài)學(xué)中的香農(nóng)-威納指數(shù)（H）的計(jì)算公式H=-Σ(pi*lnpi)，當(dāng)群落中所有物種的個(gè)體數(shù)量完全相等時(shí)，指數(shù)H達(dá)到最大值，此時(shí)群落達(dá)到了__________狀態(tài)。7.在進(jìn)行樣線抽樣調(diào)查動(dòng)物時(shí)，為保證調(diào)查的連續(xù)性和系統(tǒng)性，樣線通常需要__________設(shè)置。8.標(biāo)記-重捕法適用于調(diào)查活動(dòng)能力強(qiáng)、活動(dòng)范圍大的__________類群。9.在進(jìn)行物種多樣性數(shù)據(jù)分析前，需要對(duì)原始多度數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，常用的標(biāo)準(zhǔn)化方法包括__________和__________。10.多元統(tǒng)計(jì)分析方法，如CCA（冗余分析）或NMDS（非度量多維尺度分析），常被用于揭示多個(gè)群落樣本在多個(gè)環(huán)境梯度上的__________關(guān)系。三、簡(jiǎn)答題（每題5分，共15分）1.簡(jiǎn)述Shannon-Wiener指數(shù)和Simpson指數(shù)在計(jì)算公式、側(cè)重點(diǎn)和適用場(chǎng)景上的主要區(qū)別。2.簡(jiǎn)述在植物群落調(diào)查中，選擇樣方大小和樣方數(shù)量時(shí)應(yīng)考慮的主要因素。3.簡(jiǎn)述什么是抽樣誤差，并說明增加樣本量如何影響抽樣誤差的大小。四、計(jì)算題（每題10分，共20分）1.某研究者在一片樣地內(nèi)調(diào)查了某種昆蟲的種群密度，采用標(biāo)記-重捕法進(jìn)行。第一次捕獲并標(biāo)記了100只昆蟲，第二天重捕了200只，其中標(biāo)記昆蟲有15只。請(qǐng)根據(jù)林肯指數(shù)公式，估計(jì)該樣地內(nèi)該昆蟲的總種群數(shù)量。2.研究者比較了兩個(gè)不同處理（A處理和B處理）對(duì)某草地群落Shannon-Wiener多樣性的影響。在A處理下，觀察到10個(gè)物種，平均每個(gè)樣方內(nèi)物種個(gè)體數(shù)為50；在B處理下，觀察到12個(gè)物種，平均每個(gè)樣方內(nèi)物種個(gè)體數(shù)為45。假設(shè)兩個(gè)處理下的樣方面積、調(diào)查時(shí)間等條件相同，請(qǐng)分別計(jì)算A、B兩個(gè)處理的Shannon-Wiener多樣性指數(shù)（H），并簡(jiǎn)要說明計(jì)算結(jié)果反映了什么信息。（計(jì)算時(shí)可使用自然對(duì)數(shù)ln，取值參考：ln(0.1)≈-2.30，ln(0.5)≈-0.69）五、論述題（15分）試述在進(jìn)行物種多樣性調(diào)查研究時(shí)，如何科學(xué)地選擇和實(shí)施抽樣方法？需要考慮哪些關(guān)鍵因素？并簡(jiǎn)析不同抽樣方法在理論基礎(chǔ)、操作實(shí)施和優(yōu)缺點(diǎn)上的主要差異。試卷答案一、選擇題1.C2.C3.B4.C5.C6.B7.C8.C9.C10.C二、填空題1.物種豐富度2.豐富度；均勻度3.系統(tǒng)抽樣4.完全隨機(jī)化設(shè)計(jì)5.Mann-WhitneyU6.最大；最均勻7.平行8.昆蟲9.距離抽樣；面積抽樣10.結(jié)構(gòu)三、簡(jiǎn)答題1.答：Shannon-Wiener指數(shù)（H）=-Σ(pi*lnpi)，側(cè)重衡量物種信息熵，即物種多樣性受物種個(gè)體數(shù)量分布不均勻性的影響程度，對(duì)數(shù)量較少的物種也較為敏感。Simpson指數(shù)（λ或1-λ）=Σ(pi^2)，側(cè)重衡量群落中優(yōu)勢(shì)種的支配程度，即任取兩個(gè)個(gè)體屬于同一物種的概率，對(duì)優(yōu)勢(shì)種更敏感。H指數(shù)計(jì)算復(fù)雜，Simpson指數(shù)計(jì)算簡(jiǎn)單，常用于群落相似性比較和優(yōu)勢(shì)度分析。適用場(chǎng)景上，H指數(shù)更全面反映多樣性，Simpson指數(shù)在區(qū)分優(yōu)勢(shì)種方面更有效。2.答：選擇樣方大小主要考慮目標(biāo)物種的體長(zhǎng)/大小、生活型（如喬木、灌木、草本）、分布格局（集群、均勻、隨機(jī)）、群落類型及環(huán)境異質(zhì)性程度。通常要求樣方大小能包含足夠數(shù)量的目標(biāo)物種個(gè)體，同時(shí)能反映局部環(huán)境特征。選擇樣方數(shù)量主要考慮研究區(qū)域面積、物種豐富度預(yù)期、環(huán)境異質(zhì)性程度、調(diào)查精度要求和資源限制。一般遵循經(jīng)驗(yàn)法則（如樣方數(shù)與總面積比例）或通過預(yù)調(diào)查確定。3.答：抽樣誤差是指由于隨機(jī)抽樣造成的樣本統(tǒng)計(jì)量（如樣本均值、樣本豐富度）與總體真實(shí)參數(shù)之間的差異。它是客觀存在的，是隨機(jī)現(xiàn)象的反映。增加樣本量可以減小抽樣誤差，因?yàn)楦蟮臉颖灸芨玫卮砜傮w特征，使得樣本統(tǒng)計(jì)量更接近總體真實(shí)參數(shù)，從而提高估計(jì)的精度和統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)的效力。四、計(jì)算題1.解：根據(jù)林肯指數(shù)公式N=(Mn/m)-1其中，N=總種群數(shù)量，M=重捕總數(shù)，m=重捕中標(biāo)記個(gè)體數(shù)。代入數(shù)據(jù)：N=(200*100/15)-1N=(20000/15)-1N≈1333.33-1N≈1332.33答：估計(jì)該樣地內(nèi)該昆蟲的總種群數(shù)量約為1332只。思路：應(yīng)用標(biāo)記-重捕法的林肯指數(shù)公式進(jìn)行計(jì)算。2.解：Shannon-Wiener指數(shù)H=-Σ(pi*lnpi)首先計(jì)算兩個(gè)處理的物種個(gè)體總數(shù)：A=50*1=50；B=45*1=45。然后計(jì)算每個(gè)物種的相對(duì)多度pi：A處理：每個(gè)物種pi=50/50=1。H_A=-Σ(1*ln1)=-Σ0=0。(注意：這里假設(shè)每個(gè)樣方只記錄到一種物種且個(gè)體數(shù)為50，實(shí)際應(yīng)有多個(gè)物種的個(gè)體數(shù)相加總和為50，計(jì)算會(huì)不同，此處按題目給法計(jì)算)B處理：每個(gè)物種pi=45/45=1。H_B=-Σ(1*ln1)=-Σ0=0。(同上假設(shè)，實(shí)際計(jì)算會(huì)不同)按題目給法計(jì)算結(jié)果H_A=0,H_B=0，這表示在假設(shè)條件下，兩個(gè)處理的樣本達(dá)到了理論上的最大多樣性（所有物種個(gè)體數(shù)相等），但這與實(shí)際給出的平均個(gè)體數(shù)矛盾，通常這種情況意味著題目數(shù)據(jù)設(shè)置有問題或需要額外信息。若按標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算方法，需知道每個(gè)樣方內(nèi)各物種的具體個(gè)體數(shù)。此處按題目要求形式計(jì)算。思路：應(yīng)用Shannon-Wiener指數(shù)公式分別計(jì)算A、B處理的指數(shù)。分析結(jié)果需結(jié)合相對(duì)多度分布情況，指數(shù)越大表示多樣性越高，物種越豐富或分布越均勻。五、論述題答：科學(xué)選擇和實(shí)施抽樣方法是進(jìn)行物種多樣性調(diào)查的關(guān)鍵，直接影響研究結(jié)果的可信度和代表性。選擇抽樣方法需考慮：①研究目標(biāo)：是估計(jì)種群密度、豐富度還是群落結(jié)構(gòu)？②研究對(duì)象特性：物種大小、生活型、活動(dòng)能力、分布格局？③研究區(qū)域特征：面積大小、形狀、環(huán)境異質(zhì)性？④資源限制：時(shí)間、人力、經(jīng)費(fèi)？⑤精度要求？實(shí)施抽樣時(shí)需：①確定抽樣單元：個(gè)體、樣方、樣線段？②確定抽樣框：所有抽樣單元的列表或地圖？③確定抽樣比例或樣本量：基于統(tǒng)計(jì)學(xué)要求或經(jīng)驗(yàn)法則？④隨機(jī)或系統(tǒng)布點(diǎn)：確保無偏估計(jì)？⑤規(guī)范記錄：詳細(xì)記錄抽樣過程和位置信息？⑥保證重復(fù)性：設(shè)置足夠數(shù)量的重復(fù)樣地或樣線？不同抽樣方法理論基礎(chǔ)各異：①樣方/樣線抽樣基于點(diǎn)/線相遇概率，適用于