2025年大學(xué)《生物統(tǒng)計(jì)學(xué)》專業(yè)題庫(kù)——生物多樣性大數(shù)據(jù)平臺(tái)與統(tǒng)計(jì)分析考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分）1.生物多樣性大數(shù)據(jù)通常指的是具有以下哪種或哪些特征的數(shù)據(jù)？（多選）A.數(shù)據(jù)量巨大(Volume)B.數(shù)據(jù)生成速度快(Velocity)C.數(shù)據(jù)類型單一(Variety)D.數(shù)據(jù)質(zhì)量參差不齊(Veracity)2.下列哪個(gè)平臺(tái)主要提供全球生物物種的標(biāo)本信息、分布記錄和DNA序列數(shù)據(jù)？A.iNaturalistB.GBIF(GlobalBiodiversityInformationFacility)C.NEON(NationalEcologicalObservatoryNetwork)D.GenBank3.在分析生物多樣性數(shù)據(jù)時(shí)，如果數(shù)據(jù)集中物種數(shù)量隨環(huán)境梯度（如海拔）變化，常用的描述性統(tǒng)計(jì)量是？A.樣本均值B.樣本標(biāo)準(zhǔn)差C.線性回歸系數(shù)D.多樣性指數(shù)（如Shannon指數(shù)）4.對(duì)于高維度的生物多樣性數(shù)據(jù)（例如，同時(shí)考慮物種組成、環(huán)境因子、空間位置等多個(gè)維度），以下哪種方法可能有助于降維并揭示數(shù)據(jù)內(nèi)在結(jié)構(gòu)？A.t檢驗(yàn)B.線性回歸C.主成分分析(PCA)D.方差分析(ANOVA)5.在進(jìn)行物種分布建模時(shí)，旨在預(yù)測(cè)某個(gè)物種在未采樣區(qū)域可能存在的概率或適宜性，這屬于哪種類型的統(tǒng)計(jì)分析問(wèn)題？A.相關(guān)性分析B.群落差異檢驗(yàn)C.回歸分析D.分類分析6.將來(lái)自不同來(lái)源、不同格式、不同結(jié)構(gòu)的多源生物多樣性數(shù)據(jù)整合到一起的過(guò)程，通常被稱為？A.數(shù)據(jù)清洗B.數(shù)據(jù)集成C.數(shù)據(jù)挖掘D.數(shù)據(jù)可視化7.當(dāng)研究者想要比較兩個(gè)不同群落（例如，不同森林類型）的物種組成差異時(shí)，除了物種豐富度，通常還會(huì)關(guān)注？A.平均個(gè)體數(shù)量B.物種多樣性指數(shù)C.樣本大小D.數(shù)據(jù)采集時(shí)間8.在使用統(tǒng)計(jì)軟件（如R或Python）進(jìn)行生物多樣性數(shù)據(jù)分析前，對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行缺失值處理、異常值檢測(cè)和單位統(tǒng)一等操作，屬于？A.數(shù)據(jù)探索性分析B.數(shù)據(jù)預(yù)處理C.建立統(tǒng)計(jì)模型D.結(jié)果解釋9.下列哪個(gè)指標(biāo)常被用來(lái)量化群落中物種的均勻程度？數(shù)值越高，表示物種分布越均勻。A.物種豐富度(SpeciesRichness)B.物種多樣性指數(shù)(如Shannon指數(shù))C.Pielou均勻度指數(shù)(J')D.相對(duì)多度10.對(duì)于需要處理和分析的海量生物多樣性觀測(cè)數(shù)據(jù)，選擇大數(shù)據(jù)平臺(tái)的主要考慮因素不包括？A.數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量B.數(shù)據(jù)更新頻率C.平臺(tái)收費(fèi)成本D.數(shù)據(jù)分析工具的豐富性二、填空題（每空1分，共15分）1.生物統(tǒng)計(jì)學(xué)在大數(shù)據(jù)平臺(tái)的應(yīng)用中，除了傳統(tǒng)的描述統(tǒng)計(jì)和推斷統(tǒng)計(jì)外，還越來(lái)越多地結(jié)合了__________和機(jī)器學(xué)習(xí)等方法。2.GBIF是一個(gè)全球性的生物多樣性__________，致力于整合和共享全球的生物多樣性數(shù)據(jù)。3.處理生物多樣性大數(shù)據(jù)時(shí)，由于數(shù)據(jù)量巨大，計(jì)算資源（如內(nèi)存、處理器）常常成為_(kāi)_________的瓶頸。4.在進(jìn)行空間分布格局分析時(shí)，常用的統(tǒng)計(jì)指標(biāo)包括聚集度指數(shù)（如Moran'sI）和__________。5.對(duì)于高維度的環(huán)境數(shù)據(jù)，在進(jìn)行多變量統(tǒng)計(jì)分析前，常需要進(jìn)行__________以降低維度并去除噪聲。6.物種組成數(shù)據(jù)通常以__________或__________的形式呈現(xiàn)，需要轉(zhuǎn)換為矩陣形式才能進(jìn)行大多數(shù)統(tǒng)計(jì)分析。7.選擇合適的統(tǒng)計(jì)模型進(jìn)行分析時(shí)，需要考慮數(shù)據(jù)的類型（如計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)、比例數(shù)據(jù)、連續(xù)數(shù)據(jù)）、樣本量以及__________。8.iNaturalist是一個(gè)以公民科學(xué)為基礎(chǔ)的在線平臺(tái)，用戶可以上傳觀察記錄，其數(shù)據(jù)對(duì)于__________研究非常有價(jià)值。9.在進(jìn)行群落比較分析時(shí)，如果樣本量不等，常用的檢驗(yàn)方法有__________和__________。10.對(duì)大數(shù)據(jù)平臺(tái)進(jìn)行有效查詢和數(shù)據(jù)分析，通常需要掌握SQL等數(shù)據(jù)庫(kù)查詢語(yǔ)言以及R/Python等編程語(yǔ)言。三、簡(jiǎn)答題（每題5分，共20分）1.簡(jiǎn)述生物多樣性大數(shù)據(jù)平臺(tái)相比于傳統(tǒng)小型數(shù)據(jù)庫(kù)，在數(shù)據(jù)獲取和管理方面的主要優(yōu)勢(shì)。2.描述在進(jìn)行生物多樣性數(shù)據(jù)分析前，進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理的主要步驟及其目的。3.解釋什么是物種多樣性？它通常包含哪兩個(gè)核心組成部分？4.列舉至少三種在生物多樣性大數(shù)據(jù)分析中常用的統(tǒng)計(jì)軟件或編程語(yǔ)言，并簡(jiǎn)述選擇其中一種的理由。四、計(jì)算與分析題（每題10分，共30分）1.假設(shè)某研究者收集了兩個(gè)森林樣地（A和B）的物種組成數(shù)據(jù)（簡(jiǎn)化版），記錄了樣地大小和每個(gè)物種的個(gè)體數(shù)量。請(qǐng)簡(jiǎn)述如何使用非參數(shù)檢驗(yàn)方法（如Mann-WhitneyU檢驗(yàn)）比較這兩個(gè)樣地的物種豐富度是否存在顯著差異？說(shuō)明需要計(jì)算哪些統(tǒng)計(jì)量，并簡(jiǎn)述檢驗(yàn)步驟的核心思想。2.某生物多樣性平臺(tái)提供了某個(gè)區(qū)域內(nèi)鳥類物種的年度記錄數(shù)據(jù)。請(qǐng)描述如何利用這些數(shù)據(jù)繪制一個(gè)簡(jiǎn)單的時(shí)空分布圖（例如，柱狀圖展示不同年份的物種累積數(shù)量，散點(diǎn)圖展示物種出現(xiàn)的位置點(diǎn)），并解釋該圖可能揭示哪些關(guān)于鳥類分布和多樣性的信息。3.設(shè)想你正在使用R語(yǔ)言分析一個(gè)包含多個(gè)環(huán)境變量（如溫度、降水、土壤pH）和物種豐度數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)集，目的是探究環(huán)境因子與物種組成的關(guān)系。請(qǐng)列舉至少兩種可能的分析方法，并簡(jiǎn)要說(shuō)明每種方法的基本原理及其適用情況。五、論述題（15分）結(jié)合生物多樣性保護(hù)的實(shí)際需求，論述大數(shù)據(jù)分析技術(shù)（如物種分布模型、遺傳多樣性分析、群落結(jié)構(gòu)分析等）在當(dāng)前生物多樣性監(jiān)測(cè)、評(píng)估和保護(hù)決策中扮演的角色、面臨的挑戰(zhàn)以及未來(lái)的發(fā)展方向。試卷答案一、選擇題1.ABD2.B3.D4.C5.D6.B7.B8.B9.C10.C二、填空題1.計(jì)算機(jī)科學(xué)2.數(shù)據(jù)庫(kù)3.計(jì)算效率4.柵格化分析5.降維分析6.稀疏矩陣；距離矩陣7.研究目的8.物種發(fā)現(xiàn)與分類9.曼-惠特尼U檢驗(yàn)；克魯斯卡爾-瓦利斯檢驗(yàn)10.R；Python三、簡(jiǎn)答題1.優(yōu)勢(shì)：數(shù)據(jù)量巨大，覆蓋范圍廣，更新速度快，數(shù)據(jù)類型多樣，易于共享和訪問(wèn)，為大規(guī)模、多學(xué)科研究提供基礎(chǔ)。2.步驟：數(shù)據(jù)清洗（處理缺失值、異常值、錯(cuò)誤格式）；數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換（統(tǒng)一單位、標(biāo)準(zhǔn)化）；數(shù)據(jù)集成（合并來(lái)自不同來(lái)源的數(shù)據(jù)）；數(shù)據(jù)規(guī)約（減少數(shù)據(jù)量，如降維）；數(shù)據(jù)預(yù)處理目的：提高數(shù)據(jù)質(zhì)量，使其適合后續(xù)分析，確保分析結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。3.物種多樣性是指群落中物種的豐富程度和均勻程度。它通常包含兩個(gè)核心組成部分：物種豐富度（群落中物種的總數(shù)量）和物種均勻度（群落中各個(gè)物種個(gè)體數(shù)量分布的均勻程度）。4.常用軟件/語(yǔ)言：R；Python；ArcGIS；QGIS。選擇理由（以R為例）：R是專門為統(tǒng)計(jì)計(jì)算和圖形制作而設(shè)計(jì)的編程語(yǔ)言和環(huán)境，擁有極其豐富的統(tǒng)計(jì)和可視化包，尤其在生態(tài)學(xué)和生物多樣性分析領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，社區(qū)支持強(qiáng)大。四、計(jì)算與分析題1.檢驗(yàn)步驟：首先將兩個(gè)樣地的物種豐富度數(shù)據(jù)（或代表豐富度的統(tǒng)計(jì)量，如物種個(gè)數(shù)）整理成兩組數(shù)據(jù)。計(jì)算兩組數(shù)據(jù)的Mann-WhitneyU統(tǒng)計(jì)量及其對(duì)應(yīng)的p值。核心思想是比較兩組數(shù)據(jù)的秩和差異，如果p值小于顯著性水平（如0.05），則拒絕原假設(shè)（認(rèn)為兩組物種豐富度無(wú)顯著差異），接受備擇假設(shè)（認(rèn)為兩組物種豐富度存在顯著差異）。2.繪制方法：對(duì)于年度累積數(shù)量，可以繪制一個(gè)柱狀圖，X軸為年份，Y軸為累積物種數(shù)量。對(duì)于時(shí)空分布，可以繪制一個(gè)散點(diǎn)圖，其中一個(gè)軸表示經(jīng)度/緯度（空間位置），另一個(gè)軸表示年份或僅展示出現(xiàn)點(diǎn)的年份信息（時(shí)間維度）。信息揭示：柱狀圖可顯示物種多樣性隨時(shí)間的變化趨勢(shì)（如增加、減少或穩(wěn)定）；散點(diǎn)圖可顯示物種在空間上的分布格局（如聚集分布、隨機(jī)分布或均勻分布），以及物種分布范圍隨時(shí)間的變化。3.分析方法及原理：方法一：多元回歸分析。原理：建立一個(gè)模型，將物種豐度作為因變量，多個(gè)環(huán)境變量作為自變量，分析環(huán)境變量對(duì)物種豐度的綜合影響。適用情況：研究多個(gè)環(huán)境因子同時(shí)預(yù)測(cè)物種豐度的關(guān)系。方法二：冗余分析（RDA）或主坐標(biāo)分析（PCoA）。原理：將環(huán)境變量和物種數(shù)據(jù)同時(shí)進(jìn)行主成分分析，識(shí)別對(duì)物種組成變化貢獻(xiàn)最大的環(huán)境梯度，并解釋物種與環(huán)境之間的關(guān)系。適用情況：研究環(huán)境因子對(duì)多維度的物種組成結(jié)構(gòu)的影響，尤其適用于多變量數(shù)據(jù)分析。五、論述題（本題為開(kāi)放性論述題，以下提供評(píng)分要點(diǎn)方向，不含具體答案文本）評(píng)分應(yīng)關(guān)注是否論述了大數(shù)據(jù)技術(shù)在生物多樣性監(jiān)測(cè)（如大范圍、高頻次、自動(dòng)化監(jiān)測(cè)）、評(píng)估（如種群動(dòng)態(tài)、棲息地質(zhì)量評(píng)估、生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)）、保護(hù)決策（如優(yōu)先保護(hù)