2025年大學(xué)《地球系統(tǒng)科學(xué)》專業(yè)題庫(kù)——海洋變化對(duì)生物多樣性的影響考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、名詞解釋（每題3分，共12分）1.海洋酸化2.生物多樣性3.海洋變暖4.物種入侵二、簡(jiǎn)答題（每題5分，共20分）1.簡(jiǎn)述海水溫度升高對(duì)海洋生物生理和分布的主要影響。2.列舉并簡(jiǎn)述導(dǎo)致海洋生物多樣性下降的幾個(gè)主要人類活動(dòng)因素。3.海洋酸化主要通過哪些途徑影響海洋calcifyingorganisms（鈣化生物）？4.簡(jiǎn)述海平面上升對(duì)沿海濕地生態(tài)系統(tǒng)和生物多樣性可能帶來的影響。三、論述題（每題10分，共30分）1.詳細(xì)闡述全球氣候變化如何通過物理、化學(xué)和生物過程，間接影響海洋生物的遺傳多樣性。2.選擇一種你熟悉的海洋生態(tài)系統(tǒng)（如珊瑚礁、紅樹林、溫帶森林海岸），分析其面臨的主要海洋變化壓力，并討論這些壓力對(duì)該生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能可能產(chǎn)生的綜合影響。3.探討海洋生物對(duì)海洋變化的潛在適應(yīng)機(jī)制。以至少兩種不同的生物類群（如浮游生物、魚類或底棲生物）為例，說明它們可能如何適應(yīng)物理、化學(xué)或生物環(huán)境的變化，并分析這些適應(yīng)策略的局限性與挑戰(zhàn)。試卷答案一、名詞解釋1.海洋酸化：指由于大氣中二氧化碳濃度增加，導(dǎo)致更多的二氧化碳溶解于海水中，與水反應(yīng)生成碳酸，進(jìn)而使海水pH值降低、堿度下降的現(xiàn)象。**解析思路：*考察對(duì)核心術(shù)語(yǔ)“海洋酸化”定義的掌握，需包含CO2溶解、化學(xué)反應(yīng)（碳酸生成）以及pH和堿度變化等關(guān)鍵要素。2.生物多樣性：指地球上所有生命形式的多樣化程度，通常包括三個(gè)層次：物種多樣性（物種豐富度）、遺傳多樣性（種內(nèi)基因變異）和生態(tài)系統(tǒng)多樣性（不同生態(tài)系統(tǒng)類型）。**解析思路：*考察對(duì)“生物多樣性”內(nèi)涵的理解，要求能夠從三個(gè)主要層次（物種、遺傳、生態(tài)系統(tǒng)）進(jìn)行闡述。3.海洋變暖：指全球氣候變化導(dǎo)致全球平均海表溫度和海洋上層溫度持續(xù)上升的現(xiàn)象。**解析思路：*考察對(duì)“海洋變暖”基本概念的掌握，需明確指出其是氣候變化的一部分，表現(xiàn)為海水溫度的上升。4.物種入侵：指外來物種引入到其自然分布范圍之外的新環(huán)境，并在該環(huán)境中成功定殖、擴(kuò)散和繁殖，對(duì)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)系統(tǒng)、經(jīng)濟(jì)或人類健康造成危害的現(xiàn)象。**解析思路：*考察對(duì)“物種入侵”定義的掌握，需包含引入、定殖、擴(kuò)散、繁殖以及產(chǎn)生危害等關(guān)鍵環(huán)節(jié)。二、簡(jiǎn)答題1.簡(jiǎn)述海水溫度升高對(duì)海洋生物生理和分布的主要影響。**影響生理：*可能改變生物的代謝速率、生長(zhǎng)速度、繁殖周期；影響呼吸、攝食等關(guān)鍵生理過程；可能導(dǎo)致生理脅迫甚至死亡；改變性別比例等。**影響分布：*導(dǎo)致物種分布范圍向更高緯度或更深處遷移；改變物種間的競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系和食物網(wǎng)結(jié)構(gòu)；可能引發(fā)物種局部滅絕或新物種的入侵。**解析思路：*要求回答海水溫度升高帶來的直接生理效應(yīng)（代謝、生長(zhǎng)、繁殖等變化）和間接的空間分布變化（遷移、競(jìng)爭(zhēng)格局改變等），需要涵蓋生物個(gè)體和種群兩個(gè)層面。2.列舉并簡(jiǎn)述導(dǎo)致海洋生物多樣性下降的幾個(gè)主要人類活動(dòng)因素。**過度捕撈：*導(dǎo)致關(guān)鍵物種資源枯竭，破壞食物網(wǎng)結(jié)構(gòu)，減少棲息地復(fù)雜性，降低生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性和多樣性。**污染（化學(xué)、物理、生物）：*如石油泄漏、塑料垃圾、農(nóng)藥化肥入海等，直接毒害生物，破壞棲息地，干擾生物生理和繁殖。**棲息地破壞與喪失：*如海岸工程開發(fā)、底拖網(wǎng)捕撈破壞海底地形、河流改道導(dǎo)致入海營(yíng)養(yǎng)鹽和沉積物變化等，直接摧毀生物的生存環(huán)境。**氣候變化（物理化學(xué)環(huán)境變化）：*如海水變暖、酸化、海平面上升等，迫使生物適應(yīng)或遷移，導(dǎo)致局部物種消失。**物種入侵：*外來物種與本地物種競(jìng)爭(zhēng)資源、捕食本地物種或引入疾病，導(dǎo)致本地物種多樣性下降。**解析思路：*要求列舉導(dǎo)致海洋生物多樣性下降的主要人類活動(dòng)，并對(duì)每項(xiàng)活動(dòng)如何影響生物多樣性進(jìn)行簡(jiǎn)要說明，需要包含捕撈、污染、棲息地破壞、氣候變化、物種入侵等關(guān)鍵方面。3.海洋酸化主要通過哪些途徑影響海洋calcifyingorganisms（鈣化生物）？**降低外殼/骨骼形成效率：*海水pH降低導(dǎo)致碳酸鈣（CaCO3）溶解度下降，使得鈣離子（Ca2+）和碳酸根離子（CO32-）濃度相對(duì)降低，增加了鈣化生物構(gòu)建和維持其碳酸鈣外殼/骨骼的難度和能量消耗。**影響幼體發(fā)育：*酸化環(huán)境可能對(duì)鈣化生物的浮游幼體階段產(chǎn)生更顯著的影響，干擾其外殼的形成和附著，降低幼體存活率。**改變生理狀態(tài)：*酸化可能影響鈣化生物的離子調(diào)控系統(tǒng)，導(dǎo)致其內(nèi)部離子平衡紊亂，影響生長(zhǎng)和繁殖。**解析思路：*考察對(duì)海洋酸化影響鈣化生物機(jī)制的理解，需涵蓋化學(xué)層面（CaCO3溶解度、離子濃度變化）對(duì)生物鈣化過程、幼體發(fā)育和生理狀態(tài)的影響。4.簡(jiǎn)述海平面上升對(duì)沿海濕地生態(tài)系統(tǒng)和生物多樣性可能帶來的影響。**淹沒和棲息地喪失：*對(duì)于低于海平面的濕地（如灘涂、紅樹林、鹽沼），海平面上升會(huì)導(dǎo)致其被淹沒，面積萎縮甚至消失，直接損失生物棲息地。**鹽度入侵與水文改變：*海水可能入侵沿海淡水濕地和地下含水層，改變濕地的水文條件和鹽度梯度，影響適鹽生物的分布和生存。**土壤侵蝕和養(yǎng)分流失：*濕地植被可能因淹沒和鹽度改變而退化，導(dǎo)致土壤結(jié)構(gòu)破壞和養(yǎng)分流失。**生物多樣性下降：*棲息地喪失、水文改變和鹽度入侵共同作用，可能導(dǎo)致依賴特定生境的物種數(shù)量減少、分布范圍縮小甚至滅絕，整體生物多樣性下降。**解析思路：*要求回答海平面上升對(duì)沿海濕地生態(tài)系統(tǒng)的直接影響（淹沒、鹽度入侵、水文改變、土壤侵蝕）以及這些影響對(duì)生物多樣性（物種數(shù)量、分布、多樣性水平）的后果。三、論述題1.詳細(xì)闡述全球氣候變化如何通過物理、化學(xué)和生物過程，間接影響海洋生物的遺傳多樣性。**物理過程變化：*海洋變暖改變了水流模式、混合程度和溫度分層，影響了物種的地理分布范圍和遷徙路徑。這可能導(dǎo)致不同地理隔離的種群間基因交流減少，或促進(jìn)原本隔離的種群接觸，引發(fā)基因流；同時(shí)，分布范圍的變化也可能導(dǎo)致某些種群規(guī)模擴(kuò)大，另一些縮小，影響種群的有效大小和遺傳變異。**化學(xué)過程變化（酸化、缺氧等）：*海洋酸化直接影響依賴碳酸鈣構(gòu)建外殼或骨骼的生物，可能對(duì)其生存和繁殖產(chǎn)生壓力，影響種群大小和結(jié)構(gòu)。如果某些遺傳變異使得個(gè)體更能抵抗酸化，則這些有利基因頻率可能增加（自然選擇）。同時(shí)，海洋變暖和酸化可能加劇海洋stratification（分層），減少上下層水的交換，導(dǎo)致底層水缺氧（hypoxia）。缺氧環(huán)境會(huì)殺死敏感生物，只有具有耐氧或厭氧能力的生物能存活，這將篩選出具有特定遺傳背景的個(gè)體，改變種群的遺傳組成。**生物過程變化（食物網(wǎng)、競(jìng)爭(zhēng)、捕食）：*氣候變化導(dǎo)致的物種分布改變會(huì)改變?cè)械氖澄锞W(wǎng)結(jié)構(gòu)，影響物種間的捕食關(guān)系和競(jìng)爭(zhēng)格局。例如，優(yōu)勢(shì)種的變化可能影響其捕食對(duì)象和被食者的豐度。這種變化可能對(duì)某些物種的生存和繁殖產(chǎn)生壓力，進(jìn)而通過選擇作用影響其遺傳多樣性。同時(shí)，氣候變化可能為某些病原體或外來入侵物種的傳播創(chuàng)造有利條件，這些生物可能與本地物種競(jìng)爭(zhēng)資源或傳播疾病，導(dǎo)致本地物種衰退，其遺傳多樣性隨之降低。**綜合效應(yīng)：*這些物理、化學(xué)、生物過程的相互作用，通過影響種群大小、結(jié)構(gòu)、基因流、自然選擇和遺傳漂變等遺傳學(xué)基本過程，最終間接地影響海洋生物的遺傳多樣性。例如，劇烈的環(huán)境變化可能導(dǎo)致遺傳多樣性豐富的物種出現(xiàn)遺傳瓶頸效應(yīng)，而遺傳多樣性較低的物種可能更容易滅絕。**解析思路：*要求深入分析氣候變化（物理、化學(xué)、生物過程）如何分別影響海洋生物的遺傳多樣性，需要闡述分布、遷移、基因流、選擇、種群大小、食物網(wǎng)變化等具體環(huán)節(jié)，并強(qiáng)調(diào)這些過程的相互作用及其對(duì)遺傳多樣性的最終影響。2.選擇一種你熟悉的海洋生態(tài)系統(tǒng)（如珊瑚礁、紅樹林、溫帶森林海岸），分析其面臨的主要海洋變化壓力，并討論這些壓力對(duì)該生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能可能產(chǎn)生的綜合影響。**選擇生態(tài)系統(tǒng)：*以珊瑚礁為例。**面臨的主要海洋變化壓力：*1.*海水變暖：*導(dǎo)致珊瑚白化，這是珊瑚礁面臨的最嚴(yán)重威脅之一。白化導(dǎo)致珊瑚共生藻丟失，珊瑚自身難以生存，進(jìn)而導(dǎo)致礁體結(jié)構(gòu)崩塌。2.*海洋酸化：*降低海水pH值，影響珊瑚骨骼的生長(zhǎng)速度和質(zhì)量，同時(shí)也不利于其他鈣化生物（如貝類、珊瑚）的生長(zhǎng)，破壞礁體建設(shè)者的基礎(chǔ)。3.*海洋富營(yíng)養(yǎng)化與污染：*過量的營(yíng)養(yǎng)鹽（如氮、磷）導(dǎo)致藻類（尤其是大型藻）過度生長(zhǎng)，侵占珊瑚生長(zhǎng)空間，改變?nèi)郝浣Y(jié)構(gòu)；化學(xué)污染（農(nóng)藥、重金屬、石油等）直接毒害珊瑚、魚類和其他生物。4.*物理?yè)p傷與壓力：*海平面上升可能淹沒部分岸礁；強(qiáng)烈臺(tái)風(fēng)和風(fēng)暴潮加劇對(duì)珊瑚和礁體的物理破壞；過度捕撈破壞了以珊瑚礁為家園的魚類群落，影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性和恢復(fù)力。5.*海洋生物入侵：*外來物種可能通過捕食本地物種、競(jìng)爭(zhēng)資源或引入疾病，破壞本地生態(tài)平衡。**對(duì)生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的綜合影響：*1.*結(jié)構(gòu)破壞：*珊瑚白化死亡導(dǎo)致礁體失去骨架支撐而崩塌；藻類泛濫覆蓋珊瑚；物理?yè)p傷破壞礁體形態(tài)。綜合結(jié)果是珊瑚礁面積萎縮，結(jié)構(gòu)復(fù)雜度降低，生境質(zhì)量下降。2.*生物多樣性銳減：*棲息地喪失和退化直接導(dǎo)致依賴珊瑚礁生存的魚類、貝類、蝦蟹、?？?、海綿等生物數(shù)量減少、種類減少，整體生物多樣性下降。3.*初級(jí)生產(chǎn)力下降：*珊瑚白化和死亡減少了珊瑚這一重要的初級(jí)生產(chǎn)者；藻類泛濫（尤其是藤藻）可能取代珊瑚成為優(yōu)勢(shì)群落，但其在生態(tài)功能和服務(wù)價(jià)值上與珊瑚礁有很大差異。綜合導(dǎo)致礁區(qū)總初級(jí)生產(chǎn)力可能下降或結(jié)構(gòu)改變。4.*生態(tài)系統(tǒng)功能退化：***漁業(yè)資源衰退：*棲息地破壞和生物多樣性下降直接威脅漁業(yè)資源。**海岸防護(hù)能力減弱：*珊瑚礁是重要的天然屏障，其破壞削弱了其對(duì)海岸線的保護(hù)作用，增加海岸侵蝕風(fēng)險(xiǎn)。**碳匯能力降低：*珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)具有一定的碳儲(chǔ)存能力，其退化可能導(dǎo)致碳匯功能下降。**遺傳資源流失：*生物多樣性的下降也意味著遺傳資源的損失，降低了生態(tài)系統(tǒng)未來的適應(yīng)潛力。**解析思路：*要求選擇一個(gè)具體生態(tài)系統(tǒng)，識(shí)別其面臨的主要海洋變化壓力（涵蓋溫度、酸化、營(yíng)養(yǎng)鹽、污染、物理、生物入侵等），并系統(tǒng)性地分析這些壓力如何從結(jié)構(gòu)（物理形態(tài)、復(fù)雜度）和功能（生物多樣性、生產(chǎn)力、服務(wù)功能）兩個(gè)層面綜合影響該生態(tài)系統(tǒng)，需要體現(xiàn)壓力的疊加效應(yīng)和影響的連鎖反應(yīng)。3.探討海洋生物對(duì)海洋變化的潛在適應(yīng)機(jī)制。以至少兩種不同的生物類群（如浮游生物、魚類或底棲生物）為例，說明它們可能如何適應(yīng)物理、化學(xué)或生物環(huán)境的變化，并分析這些適應(yīng)策略的局限性與挑戰(zhàn)。**適應(yīng)機(jī)制概述：*海洋生物面對(duì)環(huán)境變化可能采取多種適應(yīng)策略，主要包括：生理調(diào)節(jié)、行為改變、形態(tài)特征調(diào)整、生命周期策略調(diào)整以及遺傳變異與進(jìn)化。**生物類群1：浮游生物（以有孔蟲為例）*1.*適應(yīng)機(jī)制：***生理調(diào)節(jié)：*部分有孔蟲可能通過調(diào)整其鈣化過程（如改變殼的化學(xué)成分、殼厚）來應(yīng)對(duì)海洋酸化。**遺傳變異與進(jìn)化：*如果某個(gè)種群中存在能夠更有效利用低pH環(huán)境或更耐受鈣化壓力的遺傳變異，經(jīng)過自然選擇，這些有利基因的頻率可能會(huì)增加，種群逐漸適應(yīng)。**行為/生命周期調(diào)整：*可能改變垂直分布或繁殖時(shí)間，避開不利環(huán)境條件（如酸化水域或高溫表層）。2.*局限性與挑戰(zhàn)：***生理極限：*生理調(diào)節(jié)能力是有限的，當(dāng)環(huán)境變化速率超過其適應(yīng)能力時(shí)，將面臨生存困境。**進(jìn)化速率：*遺傳進(jìn)化需要時(shí)間，對(duì)于快速變化的環(huán)境（如急劇的酸化），進(jìn)化可能來不及發(fā)生。**種間差異：*不同浮游生物類群對(duì)環(huán)境變化的敏感性和適應(yīng)能力存在差異，并非所有種類都能成功適應(yīng)。**生物類群2：魚類（以珊瑚礁魚類為例）*1.*適應(yīng)機(jī)制：***行為改變：*可能改變棲息地利用模式，例如從高溫、低氧的表層水遷移到更深或更高緯度的水域；改變活動(dòng)時(shí)間，如夜出或避暑。**生理調(diào)節(jié)：*可能發(fā)展出更高效的呼吸機(jī)制以應(yīng)對(duì)低氧環(huán)境（由變暖和stratification引起）；調(diào)整體液平衡以應(yīng)對(duì)鹽度變化（如果發(fā)生）