2025年大學(xué)《地球系統(tǒng)科學(xué)》專業(yè)題庫(kù)——沙漠生態(tài)系統(tǒng)的演化過(guò)程考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、名詞解釋（每題3分，共15分）1.沙漠生態(tài)系統(tǒng)2.生物演替3.耐旱性4.沙漠化5.地球系統(tǒng)思維二、簡(jiǎn)答題（每題5分，共20分）1.簡(jiǎn)述氣候因素如何影響沙漠生態(tài)系統(tǒng)的形成與演化。2.比較沙漠植物與一般陸地植物在水分獲取和利用策略上的主要差異。3.簡(jiǎn)述人類活動(dòng)對(duì)沙漠生態(tài)系統(tǒng)演化的主要影響方式。4.簡(jiǎn)述沙漠生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的主要類型及其價(jià)值。三、論述題（每題10分，共30分）1.論述水分在沙漠生態(tài)系統(tǒng)中控制生物演替的關(guān)鍵作用，并結(jié)合實(shí)例說(shuō)明。2.從地球系統(tǒng)科學(xué)的角度，分析沙漠化發(fā)生的驅(qū)動(dòng)機(jī)制及其內(nèi)在的反饋循環(huán)。3.針對(duì)某一典型沙漠地區(qū)（如塔克拉瑪干沙漠、撒哈拉沙漠等），探討其生態(tài)恢復(fù)與可持續(xù)管理的可能途徑，并分析面臨的挑戰(zhàn)。試卷答案一、名詞解釋1.沙漠生態(tài)系統(tǒng)：指在干旱、半干旱氣候條件下，以耐旱生物（主要是荒漠植物）為主體，與極端物理環(huán)境相互作用、相互聯(lián)系而形成的獨(dú)特生物群落及其非生物環(huán)境的統(tǒng)一整體。它具有水循環(huán)高度脅迫、生物量低、生產(chǎn)力低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、物種組成貧乏但特有性高、對(duì)干擾敏感等特點(diǎn)。**解析思路：*定義需包含核心要素（干旱環(huán)境、耐旱生物）、整體性（生物群落與非生物環(huán)境統(tǒng)一）、關(guān)鍵特征（水脅迫、低生產(chǎn)力、簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)、高特有性、敏感性）。2.生物演替：指在特定區(qū)域內(nèi)，隨著時(shí)間的推移，一個(gè)生物群落被另一個(gè)生物群落所取代的系列過(guò)程。在沙漠生態(tài)系統(tǒng)中，演替通常發(fā)生在相對(duì)穩(wěn)定的生境斑塊上（如沙丘迎風(fēng)坡的固定化階段），表現(xiàn)為從先鋒物種（如地衣、苔蘚）到草本、灌木，甚至稀樹(shù)草原的逐漸演替，反映環(huán)境條件的改善和生物多樣性的增加。**解析思路：*定義需包含時(shí)間性、群落更替的核心概念。沙漠環(huán)境下的演替需結(jié)合其特殊性，如階段性、先鋒物種類型、可能的最終狀態(tài)（如綠洲化趨勢(shì)）。3.耐旱性：指生物體（特別是植物）適應(yīng)干旱環(huán)境、抵抗干旱脅迫的能力。這種能力通過(guò)一系列形態(tài)結(jié)構(gòu)（如葉片肉質(zhì)化、表面被毛、根系深廣）、生理生化（如氣孔控制、滲透調(diào)節(jié)、抗氧化系統(tǒng)）和行為適應(yīng)（如休眠）機(jī)制來(lái)實(shí)現(xiàn)，使生物能夠在水分極度短缺的條件下生存和生長(zhǎng)。**解析思路：*定義需包含適應(yīng)對(duì)象（生物體）、適應(yīng)環(huán)境（干旱/脅迫）、核心能力（抵抗/適應(yīng)）。需提及實(shí)現(xiàn)耐旱性的主要機(jī)制類型（形態(tài)、生理、行為）。4.沙漠化：指在干旱、半干旱和亞濕潤(rùn)干旱地區(qū)，由于氣候變化（如干旱加?。┖腿祟惢顒?dòng)（如過(guò)度放牧、濫墾濫伐、水資源不合理利用）等因素導(dǎo)致土地退化、生物多樣性喪失、生產(chǎn)力下降的過(guò)程。其表現(xiàn)形式包括土地沙化、土壤鹽堿化、石漠化等。**解析思路：*定義需包含發(fā)生區(qū)域、核心現(xiàn)象（土地退化、生物多樣性喪失、生產(chǎn)力下降）、主要驅(qū)動(dòng)因素（氣候變化、人類活動(dòng)）及其具體表現(xiàn)（土地沙化等）。需區(qū)分沙漠化（土地退化過(guò)程）與沙漠（干旱地區(qū)本身）。5.地球系統(tǒng)思維：指從整體觀出發(fā)，將地球視為一個(gè)由大氣圈、水圈、巖石圈、生物圈和冰雪圈等相互聯(lián)系、相互作用的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行綜合考察和理解的思維方式。它強(qiáng)調(diào)各圈層之間的能量、物質(zhì)和信息的交換與循環(huán)，以及人類活動(dòng)對(duì)整個(gè)地球系統(tǒng)的影響。**解析思路：*定義需包含整體觀視角、地球系統(tǒng)的組成（五大圈層）、核心聯(lián)系（相互作用、交換循環(huán)）、人類活動(dòng)的影響。強(qiáng)調(diào)其綜合性和動(dòng)態(tài)性。二、簡(jiǎn)答題1.簡(jiǎn)述氣候因素如何影響沙漠生態(tài)系統(tǒng)的形成與演化。*氣候是沙漠生態(tài)系統(tǒng)形成和演化的最基本驅(qū)動(dòng)因素。降水量的多少和分布是決定性的，年降水量低于250毫米通常被認(rèn)為是沙漠氣候的界限。持續(xù)的水分短缺導(dǎo)致植被覆蓋極度稀疏，土壤發(fā)育不良，地表被風(fēng)或水力侵蝕形成的沙質(zhì)沉積物所覆蓋，最終形成沙漠地貌。溫度（如高溫加劇水分蒸發(fā)）、風(fēng)（主導(dǎo)風(fēng)蝕作用，塑造沙丘形態(tài)）等氣候因素也共同作用。氣候變化（如長(zhǎng)期干旱加劇或變率增大）會(huì)加劇沙漠環(huán)境的嚴(yán)酷性，導(dǎo)致現(xiàn)有沙漠?dāng)U張或形成新的沙漠化土地；而氣候轉(zhuǎn)濕則可能促進(jìn)植被恢復(fù)，引導(dǎo)沙漠生態(tài)系統(tǒng)向更濕潤(rùn)的草原或森林方向演替。**解析思路：*首答出核心因素是降水。然后分別闡述降水對(duì)植被、土壤、地貌的影響，明確沙漠形成條件。接著說(shuō)明溫度、風(fēng)的作用。最后，點(diǎn)明氣候變化對(duì)沙漠形成和演替的動(dòng)態(tài)影響（擴(kuò)張/收縮、加速/減緩）。2.比較沙漠植物與一般陸地植物在水分獲取和利用策略上的主要差異。*沙漠植物與一般陸地植物在水分獲取和利用上存在顯著差異以適應(yīng)干旱環(huán)境。沙漠植物普遍具有更強(qiáng)的耐旱性，其水分獲取策略主要包括：強(qiáng)大的根系系統(tǒng)（如深根入土以獲取深層水分，或廣展淺根以捕捉少量降水或露水）；葉片適應(yīng)性（如小型化、無(wú)葉、肉質(zhì)化以減少蒸騰；具蠟質(zhì)層、角質(zhì)層、毛被以減少水分散失）；以及獨(dú)特的生理機(jī)制（如CAM光合作用途徑，白天關(guān)閉氣孔，夜間吸收二氧化碳儲(chǔ)存，白天釋放用于光合作用，最大限度減少水分散失）。相比之下，一般陸地植物（尤其是濕潤(rùn)或半濕潤(rùn)地區(qū)的植物）通常根系較淺，葉片較大，氣孔開(kāi)放時(shí)間較長(zhǎng)，主要依賴從土壤中獲取較易獲得的水分，蒸騰作用相對(duì)較強(qiáng)。**解析思路：*采用對(duì)比結(jié)構(gòu)。先總述差異核心（耐旱性、水分策略）。然后分述沙漠植物的具體策略（根系、葉片形態(tài)生理）。再對(duì)比一般陸地植物的特征（根系淺、葉片大、蒸騰強(qiáng)）。強(qiáng)調(diào)適應(yīng)性差異與水分限制的關(guān)聯(lián)。3.簡(jiǎn)述人類活動(dòng)對(duì)沙漠生態(tài)系統(tǒng)演化的主要影響方式。*人類活動(dòng)是導(dǎo)致現(xiàn)代沙漠化和影響沙漠生態(tài)系統(tǒng)演化的關(guān)鍵因素，其主要影響方式包括：過(guò)度放牧導(dǎo)致植被覆蓋度下降、土壤緊實(shí)化、抗風(fēng)蝕能力減弱；不合理的農(nóng)墾活動(dòng)（如陡坡開(kāi)荒）破壞地表植被，加速水土流失和土地沙化；水資源的不合理開(kāi)發(fā)利用（如過(guò)度抽取地下水、改變河流徑流）導(dǎo)致區(qū)域水資源短缺，加劇生態(tài)環(huán)境惡化；工程建設(shè)（如道路、礦山開(kāi)發(fā)）直接破壞地表植被和土壤結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生揚(yáng)沙；城鎮(zhèn)化擴(kuò)張侵占生態(tài)空間。這些活動(dòng)往往通過(guò)改變能量平衡（如減少植被蒸騰）、改變水分循環(huán)（如地下水超采）、改變土壤性質(zhì)（如鹽堿化）等方式，打破沙漠生態(tài)系統(tǒng)的平衡，加速其退化過(guò)程。**解析思路：*列舉主要人類活動(dòng)類型（放牧、農(nóng)墾、用水、工程、城鎮(zhèn)化）。對(duì)每種活動(dòng)解釋其具體影響機(jī)制（如何破壞植被、土壤、水分）。最后總結(jié)其通過(guò)改變環(huán)境因子（能量、水分、土壤）影響生態(tài)系統(tǒng)演化的途徑。4.簡(jiǎn)述沙漠生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的主要類型及其價(jià)值。*沙漠生態(tài)系統(tǒng)雖然環(huán)境嚴(yán)酷，但也提供多種重要的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能。主要類型包括：調(diào)節(jié)服務(wù)，如調(diào)節(jié)氣候（特殊地形對(duì)風(fēng)的影響）、維持區(qū)域水循環(huán)（冰川、積雪融水）、防風(fēng)固沙（沙漠植被和沙丘本身）、凈化空氣；支持服務(wù)，如提供土壤（沙質(zhì)土壤的發(fā)育）、初級(jí)生產(chǎn)（雖然量低但支持特定生物鏈）、維持生物多樣性（獨(dú)特的沙漠物種基因庫(kù)）；文化服務(wù)，如提供科研、教育、旅游、美學(xué)價(jià)值（獨(dú)特景觀）、以及部分文化象征意義；供給服務(wù)，如提供某些耐旱藥材、特種動(dòng)植物資源、可再生能源（如風(fēng)能、太陽(yáng)能）潛力。這些服務(wù)功能對(duì)于維持區(qū)域生態(tài)平衡、保障人類生存和發(fā)展具有不可替代的價(jià)值，盡管其中許多服務(wù)的直接經(jīng)濟(jì)價(jià)值可能不高，但其間接價(jià)值和社會(huì)文化價(jià)值巨大。**解析思路：*按照生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的經(jīng)典分類（調(diào)節(jié)、支持、文化、供給）進(jìn)行闡述。對(duì)沙漠生態(tài)系統(tǒng)的每種類型，列舉具體的服務(wù)內(nèi)容。最后強(qiáng)調(diào)其重要性和價(jià)值（包括直接和間接/社會(huì)文化價(jià)值）。三、論述題1.論述水分在沙漠生態(tài)系統(tǒng)中控制生物演替的關(guān)鍵作用，并結(jié)合實(shí)例說(shuō)明。*水分是沙漠生態(tài)系統(tǒng)中最為稀缺和關(guān)鍵的限制因子，它對(duì)生物個(gè)體的生存、種群動(dòng)態(tài)以及整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能起著決定性的控制作用，是驅(qū)動(dòng)沙漠生態(tài)系統(tǒng)生物演替的核心力量。在沙漠中，降水的數(shù)量、強(qiáng)度、頻率和季節(jié)性分配直接影響可利用的水資源總量和時(shí)空分布。短暫的降水事件可能觸發(fā)休眠植物的萌發(fā)、種子庫(kù)的萌發(fā)或植物的快速生長(zhǎng)，形成短暫的“綠意”，而長(zhǎng)期或連續(xù)的降水則能支持更大型、更復(fù)雜的植物群落的發(fā)展。因此，水分的有效性（降水后轉(zhuǎn)化為可被植物吸收利用的水分比例）決定了哪些物種能夠生存、繁殖和擴(kuò)散，從而塑造了生物群落的組成和結(jié)構(gòu)。*生物演替的過(guò)程本質(zhì)上是在水分限制下，物種競(jìng)爭(zhēng)和適應(yīng)的結(jié)果。先鋒物種通常是那些耐旱性最強(qiáng)、對(duì)水分要求最低的物種（如地衣、苔蘚、某些耐旱草本植物），它們能在水分條件最差的生境中建立種群，為后續(xù)物種的入侵創(chuàng)造條件（如改善土壤、積累有機(jī)質(zhì)）。隨著降水量的增加或水分有效性的改善（例如在沙丘固定化的過(guò)程中，植被覆蓋增加了截留和減緩徑流的作用，土壤表層濕度增加），耐受性稍差的物種（如一年生草本、灌木）得以進(jìn)入，逐漸取代先鋒群落，生物多樣性增加，群落結(jié)構(gòu)趨于復(fù)雜。如果水分條件進(jìn)一步改善（如氣候變化導(dǎo)致降水增加或形成綠洲），則可能演替到更濕潤(rùn)的生態(tài)系統(tǒng)類型（如稀樹(shù)草原、森林）。例如，在塔克拉瑪干沙漠邊緣，隨著水分條件的差異，可以看到從流動(dòng)沙丘（水分極少）->固定沙丘（有一定植被覆蓋）->半固定沙丘（植被較好）->綠洲（水分相對(duì)豐富，有樹(shù)木和農(nóng)田）的明顯演替序列，這清晰地體現(xiàn)了水分在驅(qū)動(dòng)演替過(guò)程中的關(guān)鍵控制作用。**解析思路：*首先確立水分的核心控制作用。解釋水分如何通過(guò)數(shù)量、時(shí)空分布影響可利用水資源。闡述水分決定物種選擇和群落結(jié)構(gòu)。接著將演替過(guò)程與水分條件變化聯(lián)系起來(lái)，說(shuō)明不同演替階段對(duì)水分的需求差異。最后結(jié)合具體實(shí)例（如塔克拉瑪干沙漠邊緣的演替序列）來(lái)佐證論點(diǎn)，使論述更具體、更有說(shuō)服力。2.從地球系統(tǒng)科學(xué)的角度，分析沙漠化發(fā)生的驅(qū)動(dòng)機(jī)制及其內(nèi)在的反饋循環(huán)。*從地球系統(tǒng)科學(xué)的角度看，沙漠化是地球表層系統(tǒng)（大氣圈、水圈、巖石圈、生物圈）相互作用失衡的結(jié)果，人類活動(dòng)是觸發(fā)和加劇這種失衡的關(guān)鍵外部強(qiáng)迫。沙漠化的驅(qū)動(dòng)機(jī)制通常涉及自然因素和人為因素的耦合。自然因素包括長(zhǎng)期氣候變化（如干旱化趨勢(shì)）、構(gòu)造運(yùn)動(dòng)（如地震導(dǎo)致地表破碎）、風(fēng)和水力侵蝕等。然而，在當(dāng)前背景下，人類活動(dòng)是主導(dǎo)因素，主要通過(guò)改變地表能量平衡（如大規(guī)?？撤ブ脖粚?dǎo)致地表反照率改變、蒸散發(fā)減少）和水分循環(huán)（如過(guò)度抽取地下水導(dǎo)致區(qū)域水位下降、植被萎蔫；改變地表徑流導(dǎo)致水土流失加劇）來(lái)驅(qū)動(dòng)沙漠化。例如，過(guò)度放牧導(dǎo)致植被覆蓋減少，增加了土壤裸露面積，使得地表更容易受風(fēng)蝕和水蝕作用，土壤肥力下降，生產(chǎn)力降低。這進(jìn)一步減少了植被的恢復(fù)能力，形成了惡性循環(huán)。*沙漠化過(guò)程中存在多個(gè)內(nèi)在的反饋循環(huán)機(jī)制。一個(gè)典型的正反饋循環(huán)是：植被破壞->土壤侵蝕加劇->土壤肥力下降/沙質(zhì)化->耕地/草地生產(chǎn)力降低->為進(jìn)一步開(kāi)墾或放牧提供“空間”或“需求”->更嚴(yán)重的植被破壞。另一個(gè)反饋循環(huán)涉及水文過(guò)程：植被減少->蒸散發(fā)增加/徑流加速->地下水位下降->植被進(jìn)一步枯死/無(wú)法恢復(fù)->水土流失加劇。這些反饋機(jī)制使得一旦沙漠化過(guò)程啟動(dòng)，往往難以自行逆轉(zhuǎn)，需要外部干預(yù)才能打破。從地球系統(tǒng)看，這些反饋體現(xiàn)了各圈層間的緊密耦合和動(dòng)態(tài)相互作用，人類活動(dòng)通過(guò)干擾這些耦合關(guān)系，觸發(fā)了系統(tǒng)的失衡和退化。**解析思路：*首先從地球系統(tǒng)科學(xué)整體觀出發(fā)，點(diǎn)明沙漠化是系統(tǒng)失衡的結(jié)果，區(qū)分自然與人為驅(qū)動(dòng)。具體闡述人為驅(qū)動(dòng)機(jī)制如何通過(guò)改變能量和水分循環(huán)發(fā)揮作用。然后重點(diǎn)分析內(nèi)在反饋循環(huán)，可以結(jié)合植被-土壤-侵蝕或水文過(guò)程兩個(gè)例子，解釋正反饋如何強(qiáng)化退化過(guò)程。強(qiáng)調(diào)反饋的動(dòng)態(tài)性和累積性，以及人類活動(dòng)在觸發(fā)和放大反饋中的角色。3.針對(duì)某一典型沙漠地區(qū)（如塔克拉瑪干沙漠、撒哈拉沙漠等），探討其生態(tài)恢復(fù)與可持續(xù)管理的可能途徑，并分析面臨的挑戰(zhàn)。*以塔克拉瑪干沙漠為例，其生態(tài)恢復(fù)與可持續(xù)管理需要綜合考慮自然條件和人類活動(dòng)需求，采取綜合性的措施。可能的途徑包括：1）合理利用水資源：嚴(yán)格控制地下水開(kāi)采量，推廣節(jié)水農(nóng)業(yè)和牧業(yè)技術(shù)，優(yōu)化水資源的空間配置，優(yōu)先保障綠洲等關(guān)鍵生態(tài)節(jié)點(diǎn)的用水需求。2）恢復(fù)和重建植被：選擇適宜的耐旱植物物種，采取有效的固沙技術(shù)（如設(shè)置沙障、飛播、人工造林），重點(diǎn)恢復(fù)綠洲邊緣和固定半固定沙丘的植被。結(jié)合保護(hù)現(xiàn)有天然植被，建立自然保護(hù)區(qū)。3）優(yōu)化農(nóng)牧業(yè)結(jié)構(gòu)：實(shí)行劃區(qū)輪牧、草畜平衡，避免過(guò)度放牧；發(fā)展適應(yīng)當(dāng)?shù)貤l件的耐旱作物品種，推廣節(jié)水灌溉。4）防治土壤退化：控制風(fēng)蝕和水蝕，改良土壤結(jié)構(gòu)，防止土地鹽堿化。5）生態(tài)補(bǔ)償與旅游發(fā)展：建立生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制，鼓勵(lì)當(dāng)?shù)厣鐓^(qū)參與生態(tài)保護(hù)；在嚴(yán)格保護(hù)的前提下，合理開(kāi)發(fā)沙漠生態(tài)旅游，將生態(tài)優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，促進(jìn)區(qū)域可持續(xù)發(fā)展。6）科技支撐：加強(qiáng)對(duì)沙漠生態(tài)過(guò)程、氣候變化影響、耐旱植物生理生態(tài)等方面的研究，利用遙感、地理信息系統(tǒng)等現(xiàn)代技術(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和管理。*面臨的挑戰(zhàn)是多方面的：1）水資源短缺與分配矛盾：沙漠地區(qū)水資源本身有限，如何在農(nóng)業(yè)、牧業(yè)、生態(tài)和城市發(fā)展間公平高效地分配水資源是一個(gè)巨大挑戰(zhàn)。2）恢復(fù)成本高、難度大：沙漠環(huán)境惡劣，植被恢復(fù)周期長(zhǎng)、成本高，且易受極端氣候影響而失敗。3）經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求與生態(tài)保護(hù)的平衡：如何在發(fā)展經(jīng)濟(jì)、改善當(dāng)?shù)鼐用裆钏降耐瑫r(shí)，不破壞脆弱的生態(tài)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)真正的可持續(xù)發(fā)展。4）氣候變化影響加?。喝?/p>