2025年大學(xué)《海洋資源與環(huán)境》專業(yè)題庫——海洋碳循環(huán)及其對氣候變化的響應(yīng)機(jī)制研究考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。請將正確選項(xiàng)字母填在題干后的括號內(nèi)）1.下列哪一項(xiàng)不是海洋生物泵的主要組成部分？A.從表層水沉降到深層的有機(jī)碳B.海洋浮游植物的光合作用C.海洋細(xì)菌對有機(jī)物的分解D.深海環(huán)流將碳輸送到海底2.大氣中的二氧化碳濃度與海洋表層水中的溶解二氧化碳濃度之間存在平衡關(guān)系，該關(guān)系主要受以下哪個(gè)因素調(diào)節(jié)？A.海洋鹽度B.海水溫度C.海洋深度D.水體密度3.海洋酸化現(xiàn)象主要是由什么引起的？A.海水中的營養(yǎng)鹽增加B.海洋浮游植物大量繁殖C.大氣中二氧化碳溶解于海水D.海洋深層水溫度升高4.下列哪項(xiàng)活動對海洋碳匯的減弱具有顯著影響？A.海洋浮游動物對有機(jī)碎屑的攝食B.沉積物中有機(jī)碳的埋藏C.水下熱液噴口釋放二氧化碳D.深海環(huán)流將碳輸送到表層5.旨在測量海洋碳通量的浮標(biāo)（如浮游生物層剖面儀，F(xiàn)LIPPER）主要利用什么原理工作？A.直接測量溶解二氧化碳濃度B.通過溫度、鹽度、風(fēng)速等參數(shù)計(jì)算氣體交換通量C.測量海水中葉綠素a濃度D.記錄海流速度和方向6.據(jù)研究，海洋吸收了相當(dāng)一部分人為排放的二氧化碳，但這導(dǎo)致了海洋pH值的下降，這種現(xiàn)象被稱為：A.海洋變暖B.海洋堿化C.海洋酸化D.海洋富營養(yǎng)化7.下列哪種氣體在海洋碳循環(huán)中扮演著重要角色，既是溫室氣體，又能被海洋吸收并參與生物地球化學(xué)循環(huán)？A.氮?dú)猓∟2）B.氧氣（O2）C.氫氣（H2）D.一氧化碳（CO）8.全球變暖可能導(dǎo)致海洋碳循環(huán)發(fā)生哪些改變？（多選，請將正確選項(xiàng)字母填在題干后的括號內(nèi)）A.海洋表層溫度升高，可能增強(qiáng)大氣-海洋二氧化碳交換B.海洋環(huán)流模式改變，影響碳的輸送路徑和效率C.海洋生物泵效率降低，導(dǎo)致海洋碳匯能力下降D.海洋酸化加劇，影響鈣化生物9.模擬海洋碳循環(huán)的數(shù)值模型主要目的是什么？A.直接測量海洋中的碳濃度B.預(yù)測未來海洋碳循環(huán)的變化趨勢及其對氣候的影響C.控制海洋中的二氧化碳排放D.設(shè)計(jì)海洋碳封存工程10.人類活動向大氣中排放大量二氧化碳，除了導(dǎo)致全球變暖外，還通過什么主要途徑影響海洋碳循環(huán)？A.增加海洋降水，稀釋海水中的鹽度B.導(dǎo)致海洋表面鹽度升高，增加二氧化碳溶解度C.引起海洋表層水體膨脹，增加海洋碳匯D.通過海洋酸化，抑制海洋生物泵效率二、填空題（每空2分，共20分。請將答案填在橫線上）1.海洋是地球氣候系統(tǒng)的重要______，在全球碳循環(huán)中扮演著關(guān)鍵的______角色。2.大氣中的二氧化碳通過______過程溶解到海洋表層水中，這個(gè)過程受______和______等因素控制。3.海洋中的碳主要儲存在不同的______中，如表層水、深層水、沉積物和生物體等。4.生物泵是將海洋表層生產(chǎn)的有機(jī)碳通過______和______過程轉(zhuǎn)移到深?；虺练e物的關(guān)鍵過程。5.海洋酸化是指大氣中增加的二氧化碳溶解于海水，導(dǎo)致海水______和______降低的現(xiàn)象。6.氧化物示蹤劑是研究海洋碳循環(huán)中______通量的重要工具，它們可以區(qū)分不同碳來源（如大氣來源或有機(jī)物來源）。7.海洋變暖不僅導(dǎo)致海水溫度升高，還可能改變海洋______，進(jìn)而影響碳的垂直和水平輸送。8.海洋碳匯能力的變化受到多種因素影響，包括______濃度、海洋______、生物生產(chǎn)力和海洋環(huán)流等。9.深海沉積物是過去海洋______和______的長期記錄庫，為研究古海洋碳循環(huán)提供了重要信息。10.研究海洋碳循環(huán)需要綜合運(yùn)用多種技術(shù)手段，包括______、______、聲學(xué)探測和數(shù)值模型模擬等。三、名詞解釋（每小題3分，共15分）1.海洋碳通量2.大氣-海洋二氧化碳交換通量3.海洋生物泵4.海洋酸化指數(shù)（pH）5.碳ate補(bǔ)償深度四、簡答題（每小題5分，共20分）1.簡述影響大氣-海洋二氧化碳交換通量的主要因素。2.簡述海洋酸化對海洋生態(tài)系統(tǒng)可能產(chǎn)生的主要影響。3.簡述海洋生物泵的兩個(gè)主要組成部分及其作用。4.簡述海洋碳循環(huán)研究中的同位素示蹤方法的基本原理。五、論述題（每小題10分，共30分）1.論述人類活動對海洋碳循環(huán)的主要影響途徑及其潛在后果。2.論述海洋碳循環(huán)與全球氣候變化的相互作用機(jī)制，并分析其中的正反饋和負(fù)反饋過程。3.論述當(dāng)前海洋碳循環(huán)研究面臨的主要挑戰(zhàn)以及可能的前沿研究方向。---試卷答案一、選擇題（每小題2分，共20分。請將正確選項(xiàng)字母填在題干后的括號內(nèi)）1.C*解析思路：生物泵的目的是將有機(jī)碳從表層輸送到深海或沉積物，A、B是生物泵的過程或參與者，D是碳輸送環(huán)節(jié)。C選項(xiàng)，海洋細(xì)菌對有機(jī)物的分解是碳remineralization（礦化）過程，是生物泵的逆過程，將有機(jī)碳返回到可利用狀態(tài)，而非將其泵出表層。2.B*解析思路：根據(jù)亨利定律的體現(xiàn)形式，氣體在液體中的溶解度與氣相分壓和溫度相關(guān)。大氣CO2濃度是氣相分壓的體現(xiàn)，海洋表層水中的溶解CO2濃度受溫度影響顯著（溫度升高，溶解度降低）。鹽度影響離子強(qiáng)度，進(jìn)而影響CO2的溶解平衡，但溫度是更直接、更主要的調(diào)節(jié)因素。3.C*解析思路：海洋酸化的直接原因是大氣中CO2濃度升高，更多的CO2溶解于海水后，與水反應(yīng)生成碳酸、碳酸氫根和碳酸根，導(dǎo)致海水的pH值下降。A、B、D描述的現(xiàn)象與海洋酸化無直接因果關(guān)系。4.D*解析思路：A、B是生物泵的組成部分和結(jié)果，有助于碳匯。C描述的是碳釋放過程。D選項(xiàng)，深海環(huán)流將碳從表層輸送到深海，如果環(huán)流減弱或改變，會導(dǎo)致表層碳被長期滯留，減少向深海的輸送，從而削弱海洋整體的碳匯能力。5.B*解析思路：FLIPPER等浮標(biāo)通過搭載傳感器，實(shí)時(shí)測量海水的溫度、鹽度、風(fēng)速、浪高、海流等參數(shù)。結(jié)合已知的氣體交換系數(shù)（通常通過模型或風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)確定），可以估算大氣-海洋之間的氣體交換通量，特別是CO2通量。6.C*解析思路：定義直接明了，海洋吸收CO2導(dǎo)致pH降低，即酸化。A是溫度升高的現(xiàn)象。B是pH升高的現(xiàn)象。D是營養(yǎng)鹽過量的現(xiàn)象。7.B*解析思路：氧氣和氫氣溶解度低，氮?dú)庀鄬Χ栊浴O是大氣污染物，在海洋中含量極低且不參與主要碳循環(huán)。二氧化碳是主要的溫室氣體，且能溶解于水并參與碳酸系統(tǒng)循環(huán)。8.A,B,C,D*解析思路：全球變暖導(dǎo)致海洋表層溫度升高，通常會增加CO2的溶解度，并可能通過改變風(fēng)場和海氣相互作用而增強(qiáng)氣體交換（A）。變暖可能擾亂或減緩海洋環(huán)流（如熱鹽環(huán)流），改變碳的輸送路徑和速率（B）。海洋酸化會損害浮游植物和鈣化生物（如珊瑚、貝類），可能削弱生物泵的效率（C）。變暖本身也會導(dǎo)致海水pH下降（D）。9.B*解析思路：數(shù)值模型通過數(shù)學(xué)方程模擬海洋碳循環(huán)的過程和通量，利用觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行參數(shù)化和驗(yàn)證，其核心功能是模擬和預(yù)測系統(tǒng)未來的行為，特別是面對氣候變化情景時(shí)的演變。10.D*解析思路：人類排放的CO2溶于海水后，形成碳酸，導(dǎo)致pH下降（海洋酸化）。酸化會影響能夠鈣化外殼或骨骼的生物（如珊瑚、貝類、部分浮游生物）的生存和生長，進(jìn)而影響生物泵的效率和海洋碳匯能力。二、填空題（每空2分，共20分。請將答案填在橫線上）1.氣候系統(tǒng)；調(diào)節(jié)*解析思路：海洋通過吸收熱量、二氧化碳以及與大氣、冰圈、陸地等進(jìn)行物質(zhì)和能量交換，深刻影響著全球氣候。它在全球碳循環(huán)中通過吸收和儲存大氣CO2，起到了緩沖大氣CO2濃度快速升高的作用。2.溶解；溫度；風(fēng)*解析思路：CO2溶解于海水是一個(gè)物理化學(xué)過程。溶解度受氣體分壓（與大氣CO2濃度相關(guān)）和溫度（溫度升高，溶解度降低）影響。風(fēng)（尤其是風(fēng)速）通過影響海氣界面湍流混合，顯著改變大氣與海水的接觸效率和氣體交換通量。3.碳庫（或儲庫）*解析思路：海洋中的碳以多種形式存在于不同的組成部分或“庫”中，這些庫之間通過各種過程（如交換通量、泵作用）相互聯(lián)系和轉(zhuǎn)換。4.沉降；分解（或礦化）*解析思路：生物泵主要包括兩個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)：一是生產(chǎn)者（主要是浮游植物）通過光合作用固定CO2形成有機(jī)物；二是這些有機(jī)物部分被消費(fèi)者攝食，部分通過沉降過程離開表層，最終在深?；虺练e物中通過細(xì)菌等微生物的分解作用（礦化）被氧化，碳被長期儲存。5.pH；堿度（或碳酸鹽系統(tǒng)緩沖能力）*解析思路：海洋酸化直接表現(xiàn)為海水pH值（氫離子活度的負(fù)對數(shù)）降低。同時(shí)，由于CO2溶解形成了碳酸系統(tǒng)，也消耗了碳酸鹽堿度，導(dǎo)致碳酸鹽系統(tǒng)的緩沖能力下降。6.大氣-海洋（或表層向深層）*解析思路：氧化物（如1?N、13C、1?C等）可以作為示蹤劑，通過追蹤其在海洋中的分布和變化，來研究碳從大氣進(jìn)入海洋、或從表層向下層輸送的通量。1?C尤其常用于研究現(xiàn)代碳通量。7.環(huán)流（或洋流模式）*解析思路：海洋溫度升高會直接影響海水密度，進(jìn)而影響全球和區(qū)域海洋環(huán)流模式。環(huán)流的變化會改變水流路徑、速度和混合強(qiáng)度，從而顯著影響碳在水體中的分布、垂直交換和水平輸送。8.CO2；環(huán)流*解析思路：大氣中CO2濃度是驅(qū)動大氣-海洋交換通量的關(guān)鍵因素。海洋環(huán)流模式?jīng)Q定了碳在海洋中的空間分布和縱向輸送效率，是影響碳匯能力的關(guān)鍵物理因素。9.碳通量；沉積速率*解析思路：深海沉積物記錄了過去的海洋環(huán)境信息。通過分析沉積物中有機(jī)碳的豐度、同位素組成、生物標(biāo)記物等，可以反演過去海洋碳循環(huán)的通量狀態(tài)和沉積速率變化。10.觀測（或原位監(jiān)測）；模型模擬*解析思路：研究海洋碳循環(huán)需要實(shí)地觀測數(shù)據(jù)來了解現(xiàn)狀和驗(yàn)證模型。同時(shí)，由于觀測的局限性，數(shù)值模型模擬對于理解復(fù)雜過程、進(jìn)行長期預(yù)測和評估未來變化至關(guān)重要。三、名詞解釋（每小題3分，共15分）1.海洋碳通量：指單位時(shí)間內(nèi)，通過特定的界面（如海氣界面、生物界面、沉積界面）跨越單位面積的碳量（通常以碳單位，如mgC/m2/yr或molC/m2/yr表示）。*解析思路：定義需包含核心要素：單位時(shí)間、單位面積、碳量、界面。強(qiáng)調(diào)是跨界面的凈交換量。2.大氣-海洋二氧化碳交換通量：指單位時(shí)間內(nèi)，通過單位海表面積，在大氣與海洋表層之間交換的二氧化碳量（通常以mgCO2/m2/yr或molCO2/m2/yr表示）。*解析思路：定義需明確是CO2氣體，是大氣與海洋表層之間的界面，是單位時(shí)間和單位面積的交換量。3.海洋生物泵：指海洋生態(tài)系統(tǒng)中，由生物活動驅(qū)動的、將碳（特別是有機(jī)碳）從海洋表層輸送到深?；虺练e物中并導(dǎo)致碳長期儲存的過程。*解析思路：定義需突出生物驅(qū)動，強(qiáng)調(diào)碳的垂直輸送和長期儲存，是連接生物過程與地質(zhì)過程的紐帶。4.海洋酸化指數(shù)（pH）：指海水中氫離子活度的負(fù)對數(shù)（-log[H+]），是衡量海水酸堿程度的主要指標(biāo)。海洋酸化是指由于大氣CO2增加導(dǎo)致海水pH下降的現(xiàn)象。*解析思路：定義需包含pH的定義（負(fù)對數(shù)），其衡量的是酸堿度。同時(shí)要關(guān)聯(lián)海洋酸化現(xiàn)象（pH下降的原因和結(jié)果）。5.碳ate補(bǔ)償深度：指在海洋中，從海面到深度的某個(gè)層面，光合作用產(chǎn)生的碳酸鹽（如碳酸鈣）的凈積累量為零的深度。在此深度之上，生物鈣化作用大于有機(jī)物沉降帶來的碳酸鹽埋藏；在此深度之下，則相反。*解析思路：定義需明確是碳酸鹽凈積累為零的深度。解釋了該深度上下兩側(cè)碳酸鹽收支的差異。四、簡答題（每小題5分，共20分）1.簡述影響大氣-海洋二氧化碳交換通量的主要因素。*解析思路：需要列舉并簡述主要影響因素。包括：大氣與海表之間的CO2濃度差（受大氣CO2濃度和海水溶解度控制）；海表溫度（影響溶解度和氣體交換系數(shù)）；風(fēng)速（影響海氣湍流混合強(qiáng)度）；海表鹽度；海表波浪和海流（也影響混合）；海洋生物活動（如浮游植物的光合作用和呼吸作用，以及鈣化生物的生產(chǎn)和沉降）；氣溶膠（可能吸附或抑制CO2交換）。2.簡述海洋酸化對海洋生態(tài)系統(tǒng)可能產(chǎn)生的主要影響。*解析思路：需要說明酸化如何影響生物體和生態(tài)系統(tǒng)。主要影響包括：對鈣化生物（珊瑚、貝類、部分浮游生物）的生理和生長產(chǎn)生抑制，甚至導(dǎo)致死亡，影響骨骼/外殼的構(gòu)建；改變海洋生物的感官能力（如影響聽覺、嗅覺）；干擾海洋生物的繁殖和幼體發(fā)育過程；可能改變浮游植物群落結(jié)構(gòu)，影響食物網(wǎng)基礎(chǔ)；對海洋無脊椎動物和脊椎動物的生理功能（如呼吸、代謝）產(chǎn)生潛在影響。3.簡述海洋生物泵的兩個(gè)主要組成部分及其作用。*解析思路：需要明確生物泵的兩個(gè)核心環(huán)節(jié)。第一是“生產(chǎn)”環(huán)節(jié)：浮游植物等生產(chǎn)者通過光合作用固定大氣CO2，將無機(jī)碳轉(zhuǎn)化為有機(jī)碳。第二是“輸送/儲存”環(huán)節(jié)：部分有機(jī)碳被消費(fèi)者利用，部分通過沉降過程離開表層水體，進(jìn)入深?；虺练e物，并在那里被隔離或緩慢分解，實(shí)現(xiàn)碳的長期儲存。4.簡述海洋碳循環(huán)研究中的同位素示蹤方法的基本原理。*解析思路：需要解釋同位素如何作為示蹤劑?；驹硎牵翰煌纪凰兀ㄈ?3C/12C,1?N/1?N）在自然界的豐度不同，且在生物地球化學(xué)過程（如光合作用、呼吸作用、沉積作用）中，由于質(zhì)量差異可能導(dǎo)致其分餾（豐度發(fā)生變化）。通過測量海洋樣品中不同碳或氮同位素的相對豐度，可以識別碳或氮的來源，區(qū)分不同的過程路徑，估算通量，并研究物質(zhì)在海洋中的遷移和轉(zhuǎn)化歷史。五、論述題（每小題10分，共30分）1.論述人類活動對海洋碳循環(huán)的主要影響途徑及其潛在后果。*解析思路：需系統(tǒng)闡述人類活動如何影響海洋碳循環(huán)的各個(gè)環(huán)節(jié)，并分析這些影響的后果。*影響途徑：①大氣CO2濃度急劇增加：主要通過化石燃料燃燒、土地利用變化等，導(dǎo)致溶解于海水的CO2增加，引起海洋酸化。②溫室氣體排放導(dǎo)致全球變暖：引起海洋溫度升高，影響CO2溶解度（升高）、生物泵效率（可能減弱）、海洋環(huán)流模式（可能改變）。③過度捕撈：可能改變海洋食物網(wǎng)結(jié)構(gòu)，影響生物泵中生物環(huán)節(jié)的效率。④陸地污染輸入：增加陸源營養(yǎng)鹽和有機(jī)物輸入，可能改變近海碳循環(huán)和生物過程。*潛在后果：①海洋酸化：威脅鈣化生物，改變生物多樣性，影響海洋生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能。②海洋碳匯能力減弱：如果變暖和酸化抑制生物泵，可能導(dǎo)致海洋吸收CO2能力下降，加劇大氣CO2濃度升高。③海洋生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)改變：物種分布遷移，食物網(wǎng)功能調(diào)整。④海洋環(huán)流改變：影響氣候模式，加劇海平面上升等。④全球氣候反饋：海洋碳匯能力的變化可能形成正反饋，進(jìn)一步加速全球變暖。2.論述海洋碳循環(huán)與全球氣候變化的相互作用機(jī)制，并分析其中的正反饋和負(fù)反饋過程。*解析思路：需闡述海洋碳循環(huán)如何影響氣候，氣候如何反作用于海洋碳循環(huán)，并區(qū)分不同性質(zhì)的反饋。*相互作用機(jī)制：①海洋是主要的CO2匯：吸收大氣約25-30%的人為排放CO2，減緩了大氣CO2濃度的上升速度，對全球氣候變暖起到緩沖作用。②海洋碳循環(huán)受氣候變化影響：全球變暖導(dǎo)致海洋酸化、變暖、環(huán)流改變，這些都會影響海洋碳循環(huán)的過程（如氣體交換、生物泵、碳輸送）和碳匯能力。③海洋變暖會反饋到氣候：海洋儲存的大量熱量會緩慢釋放，影響大氣環(huán)流和天氣模式。④海洋生物活動變化會反饋：例如，生物泵減弱可能導(dǎo)致CO2釋放增加，進(jìn)一步加劇變暖。*反饋過程分析：①正反饋：海洋酸化抑制生物泵->碳匯能力下降->大氣CO2濃度升高->全球變暖加劇->進(jìn)一步抑制生物泵。全球變暖導(dǎo)致極地冰蓋融化->反射率降低->吸收更多太陽輻射->全球變暖加劇。②負(fù)反饋：全球變暖導(dǎo)致海水溫度升高->CO2溶解度降低->海洋吸收大氣CO2的速率可能減慢->大氣CO2濃度上升速度減慢->全球變暖速率減緩。全球變暖導(dǎo)致表層海水升溫->增強(qiáng)大氣-海洋CO2交換->海洋吸