2025年大學《軍事海洋學》專業(yè)題庫——海洋微生物生態(tài)與分布研究考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。下列每小題備選項中，只有一個是符合題意的，請將正確選項的代表字母填在題干后的括號內）1.在海洋微生物中，主要進行光合作用，是海洋初級生產力的主要貢獻者的是？A.原生動物B.異養(yǎng)細菌C.藍細菌D.古菌2.下列哪種環(huán)境因子對海洋微生物的分布和活性具有決定性影響，尤其是在不同水層之間？A.食物供應B.溶解氧C.鹽度D.光照強度3.能夠在海洋高鹽環(huán)境中生存和繁殖的微生物類群主要是？A.真核浮游植物B.厭氧古菌C.鹽桿菌和鹽球菌D.氧化菌4.海洋微生物通過分解有機物，將有機氮轉化為無機氮（如硝酸鹽），這一過程對海洋氮循環(huán)至關重要，其主要功能是？A.初級生產B.氮氣化作用C.硝化作用D.反硝化作用5.在某些特定海域，某些微型生物（主要是藻類和藍細菌）會爆發(fā)性增殖，形成大面積的水華現(xiàn)象，對海洋環(huán)境和軍事活動可能產生影響，這種現(xiàn)象通常被稱為？A.海洋生物多樣性喪失B.海洋酸化C.赤潮或綠潮D.海洋生物入侵6.對于軍事潛艇在深海進行隱蔽活動而言，海水中某些微生物活動產生的生物聲學信號可能成為其探測的干擾源，以下哪種微生物活動較易產生明顯的生物聲學信號？A.細菌的快速群體運動B.原生動物的濾食活動C.藍細菌的生物發(fā)光D.微型浮游植物的細胞裂解7.利用高通量測序技術分析海洋樣品中的微生物基因組信息，研究整個群落的功能潛力，這種方法通常被稱為？A.光學顯微鏡計數(shù)B.宏基因組學分析C.單細胞基因組測序D.環(huán)境DNA檢測8.海洋沉積物中的微生物主要負責？A.海洋表層初級生產B.有機物的最終降解和轉化C.海洋生物發(fā)光D.海洋生物多樣性維持9.在軍事港口和艦船維護中，附著在船體表面的微生物群落（生物膜）可能導致？A.船體結構增強B.船速提高C.腐蝕和污損D.提高船舶隱蔽性10.影響海洋浮游植物和細菌垂直分布的最主要物理限制因素是？A.營養(yǎng)鹽濃度B.溫度梯度C.光照強度D.水體密度二、填空題（每空1分，共10分。請將答案填寫在橫線上）1.海洋微生物是海洋生態(tài)系統(tǒng)__________的基礎，參與幾乎所有的生態(tài)過程。2.影響海洋微生物地理分布的除了物理化學因子外，還有重要的__________因子。3.海洋中的氮循環(huán)主要包括固氮、硝化、__________和反硝化等關鍵過程。4.某些海洋微生物能夠在高壓環(huán)境下生存，例如深海熱泉口的古菌，體現(xiàn)了其對極端環(huán)境的__________能力。5.為了研究不同深度海洋微生物的差異，常采用__________和__________相結合的采樣策略。6.軍事活動中，對潛艇聲吶探測構成威脅的海洋微生物相關現(xiàn)象主要包括生物污損和__________。7.利用衛(wèi)星遙感技術監(jiān)測大面積海域的__________水華，對于軍事環(huán)境態(tài)勢感知具有重要意義。8.微生物之間的相互作用形式多樣，包括__________、共生和競爭等。9.“海洋微生物群落”指的是在特定海洋環(huán)境中，相互作用的一個__________集合。10.宏基因組學研究的對象是環(huán)境樣品中所有微生物的__________的總和。三、名詞解釋（每小題3分，共15分。請給出每個名詞的準確定義）1.海洋初級生產力2.硝化作用3.赤潮4.微生物群落結構5.宏基因組學四、簡答題（每小題5分，共20分。請簡要回答下列問題）1.簡述溫度和鹽度對海洋微生物生理活動的主要影響。2.簡述海洋微生物在海洋碳循環(huán)中扮演的關鍵角色。3.簡述利用海洋微生物活動信息進行戰(zhàn)場環(huán)境監(jiān)測的潛在途徑。4.簡述生物膜的形成過程及其對軍事裝備可能產生的危害。五、論述題（每小題10分，共20分。請就下列問題展開論述）1.論述海洋微生物多樣性及其時空分布特征對軍事海洋環(huán)境評估的意義。2.探討海洋微生物組學技術在提升軍事海洋應用能力方面的潛力和挑戰(zhàn)。---試卷答案一、選擇題1.C2.D3.C4.D5.C6.C7.B8.B9.C10.C二、填空題1.生產者與分解者2.生物3.反硝化4.適應5.多層采樣/撈斗采樣6.生物噪聲7.有害藻華8.捕食9.生物10.基因組三、名詞解釋1.海洋初級生產力：指海洋中浮游植物和部分光合細菌通過光合作用或化能合成作用固定二氧化碳（或其他無機碳）的能力，是海洋生態(tài)系能量的基礎。2.硝化作用：指微生物（主要是化能自養(yǎng)菌）將氨氮（NH3-N或NH4+-N）氧化為亞硝酸鹽（NO2--N），再將亞硝酸鹽氧化為硝酸鹽（NO3--N）的兩種連續(xù)的生化過程，是海洋氮循環(huán)的關鍵環(huán)節(jié)。3.赤潮：指在特定環(huán)境條件下，海洋中某些微型藻類、藍細菌或原生動物等生物異常增殖，導致水體呈現(xiàn)紅色、棕色或綠色等顏色，并可能伴隨有害物質產生，對海洋環(huán)境和人類活動造成危害的現(xiàn)象。4.微生物群落結構：指在特定海洋環(huán)境中，不同種類微生物的相對豐度、多樣性以及它們在空間上的分布格局和相互關系。5.宏基因組學：指直接從環(huán)境樣品（如海水、沉積物）中提取所有微生物的總DNA，并對其進行高通量測序和分析，以研究環(huán)境中所有微生物的遺傳多樣性、功能潛力和生態(tài)功能的技術。四、簡答題1.解析思路：分別闡述溫度對酶活性、代謝速率、生長速率的影響；鹽度對滲透壓調節(jié)、細胞形態(tài)結構、生化反應的影響。*溫度：影響微生物體內酶的活性，溫度過高或過低都會降低酶活性，影響代謝速率和生長速率。最適溫度范圍內，溫度升高，生理活動增強，生長加快；超出最適范圍，活性下降，生長受抑甚至死亡。不同微生物對溫度的適應范圍不同（嗜冷、嗜溫、嗜熱菌）。*鹽度：主要影響細胞的滲透壓平衡。高鹽環(huán)境迫使微生物通過積累滲透調節(jié)物質（如甘氨酸、海藻糖）來維持細胞內外的滲透平衡，這需要消耗能量。鹽度也影響蛋白質和酶的結構與功能，以及細胞膜的流動性。極端鹽度對大多數(shù)微生物是限制性因素，但耐鹽微生物（如鹽桿菌）能適應高鹽環(huán)境。2.解析思路：重點圍繞光合細菌和化能合成細菌在碳固定中的作用；異養(yǎng)細菌和浮游動物在有機碳分解和再循環(huán)中的作用；以及微生物活動與碳泵的聯(lián)系。*初級生產者（光合細菌和藍細菌）：通過光合作用吸收大氣中的二氧化碳，將其轉化為有機碳（生物量），構成海洋食物鏈的基礎，并將碳固定在生物體內。部分碳通過向深海輸出（生物泵）而離開表層海。*異養(yǎng)細菌和浮游動物：分解有機碎屑和生物尸體，將有機碳分解為二氧化碳等無機碳，釋放出營養(yǎng)元素，使碳回歸水體，參與再循環(huán)。*硝化細菌等：在碳循環(huán)中，通過消耗有機碳進行化能合成（或光合作用），間接參與碳固定和能量流動。*整體上，微生物通過光合固碳、有機物分解、碳化物轉化等過程，驅動海洋碳循環(huán)，維持碳平衡。3.解析思路：從生物指示物、生物傳感器、生物聲學、生物污損等方面展開，說明如何利用微生物信息服務于軍事需求。*環(huán)境監(jiān)測：特定微生物（如藍細菌、有害藻華生物）的爆發(fā)可能指示水體富營養(yǎng)化、污染或特定氣象條件，可用于評估戰(zhàn)場環(huán)境質量、水安全風險。*生物傳感器：利用微生物對特定污染物（如油類、重金屬、生物戰(zhàn)劑前體）的敏感反應，構建快速、便攜的生物傳感器，用于戰(zhàn)場環(huán)境實時監(jiān)測。*生物噪聲：某些微生物活動（如大量生物發(fā)光微生物聚集）產生的聲學信號可能干擾聲吶探測，影響潛艇隱蔽和通信，是潛在的水聲環(huán)境威脅因素。*生物污損與腐蝕：微生物（主要是細菌和藻類）在船體、設備表面形成的生物膜，會加速設備腐蝕、增加航行阻力、覆蓋傳感器，影響裝備性能和任務執(zhí)行。4.解析思路：描述生物膜的形成階段（附著、生長、成熟、脫落），并分析其對硬表面（尤其是軍事裝備）的具體危害。*形成過程：生物膜的形成通常經歷四個階段：可移動的微生物附著在表面；微生物開始生長并分泌胞外多聚物（EPS），形成基質；微生物在基質中生長繁殖，形成復雜的群落結構，生物膜成熟；部分生物膜脫落，部分持續(xù)存在。這個過程受表面性質、微生物種類、環(huán)境條件等因素影響。*危害：生物膜對軍事裝備的危害主要體現(xiàn)在：①加速腐蝕：生物膜中的微生物（特別是細菌）及其代謝產物會促進金屬的腐蝕過程。②提高附著力：生物膜使污損生物（如藤壺）更容易附著，形成更厚的污損層。③堵塞通道：在管道、閥門、濾網等設備中，生物膜的生長會堵塞流體通道，影響設備運行。④降低效率：覆蓋傳感器（如聲吶、雷達、光電設備）的光學或聲學性能，影響探測精度和隱蔽性。⑤滋生病原體：生物膜為病原微生物提供保護性微環(huán)境，增加生物安全風險。五、論述題1.解析思路：闡述微生物多樣性的概念；分析多樣性如何反映環(huán)境質量和穩(wěn)定性；討論不同時空尺度下多樣性分布的驅動因素（物理化學、生物）；結合軍事需求，說明了解多樣性與分布規(guī)律對環(huán)境評估、資源勘探、風險評估（如生物戰(zhàn)劑）的重要性。*概念：海洋微生物多樣性指海洋中所有微生物（基因、物種、群落）的豐富程度和變異度。*環(huán)境指示：高多樣性通常意味著強大的生態(tài)功能冗余和系統(tǒng)穩(wěn)定性，指示健康、未受干擾的環(huán)境；低多樣性或單一優(yōu)勢種可能指示污染、環(huán)境脅迫或生態(tài)失衡。特定微生物類群（如古菌）的分布可反映深部或極端環(huán)境特征。*驅動因素：垂直分布受光照、溫度、壓強、營養(yǎng)鹽等梯度影響；水平分布受洋流、上升流、海岸線、陸地輸入、水深等因素影響。生物相互作用（競爭、共生）也塑造群落結構。*軍事意義：①環(huán)境評估：通過監(jiān)測微生物群落結構變化，評估戰(zhàn)場環(huán)境的污染程度和恢復狀況。②資源勘探：特定微生物指示油氣、礦產等資源的存在。③風險評估：識別潛在的生物戰(zhàn)劑宿主或媒介，監(jiān)測有害生物（如赤潮藻）的爆發(fā)風險。④環(huán)境適應：了解生物多樣性有助于研發(fā)適應極端環(huán)境的生物材料或酶用于軍事裝備。⑤戰(zhàn)場態(tài)勢感知：分析廣闊海域的微生物群落特征，可能為環(huán)境態(tài)勢感知提供新維度。2.解析思路：闡述宏基因組學技術的原理和優(yōu)勢；列舉其在軍事海洋領域的潛在應用（環(huán)境監(jiān)測、生物資源、生物防御）；分析面臨的挑戰(zhàn)（技術門檻、數(shù)據解讀、環(huán)境復雜性、軍事應用倫理法規(guī)）；探討未來發(fā)展方向。*原理與優(yōu)勢：宏基因組學直接分析環(huán)境樣品中的總DNA，無需培養(yǎng)微生物，能揭示環(huán)境中所有微生物的遺傳潛力（包括無法培養(yǎng)的微生物），提供關于群落功能、代謝能力、抗性基因等信息。技術進步（高通量測序）使其成本降低、通量提高。*軍事應用潛力：①環(huán)境監(jiān)測：快速檢測和鑒定環(huán)境中的病原體、污染指示生物、功能微生物（如降解油污的微生物），評估環(huán)境對軍事活動的影響。②生物資源發(fā)掘：尋找具有特殊功能（如抗逆境、產生特殊酶、生物活性物質）的微生物基因，用于開發(fā)新型材料、生物燃料、生物武器檢測/防御制劑。③海洋態(tài)勢感知：分析廣闊海域的微生物群落特征，可能用于識別異常環(huán)境狀況或潛在生物威脅。④微生物組調控：研究如何通過調控微生物組改善海洋環(huán)境（如凈化污染），間接支持軍事活動。*挑戰(zhàn)：①技術門檻：需要專業(yè)的實驗操作和生物信息學分析能力。②數(shù)據解讀：海量數(shù)據如何有效分析、功能基因如何準確注釋、環(huán)境因素如何影響基因表達是難