2025年大學《地球系統(tǒng)科學》專業(yè)題庫——極地生態(tài)系統(tǒng)對氣候變化的脆弱性考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。請將正確選項字母填在題干后的括號內）1.下列哪一項不是導致北極地區(qū)對全球氣候變化表現(xiàn)出高度敏感性的關鍵物理因素？A.冰雪反照率效應B.海洋熱容量大，升溫慢C.強烈的冰-氣相互作用反饋D.地形相對封閉，熱量難以擴散2.全球變暖背景下，南極半島比南極大陸其他地區(qū)經(jīng)歷更顯著的升溫，主要原因之一是：A.更多的冰川覆蓋B.更靠近主要大氣環(huán)流帶C.季風影響增強D.冰蓋邊緣的海洋融化釋放熱量3.“極地放大效應”（PolarAmplification）主要指的是：A.極地地區(qū)降水增加的幅度超過低緯度地區(qū)B.極地地區(qū)溫度升高的幅度超過全球平均升溫幅度C.極地冰川融化速度加快的現(xiàn)象D.極地生態(tài)系統(tǒng)對氣候變化反應遲緩的現(xiàn)象4.以下哪類生物在苔原生態(tài)系統(tǒng)中扮演著重要的固碳和土壤形成角色？A.海豹B.企鵝C.苔蘚和地衣D.北極熊5.氣候變化導致極地地區(qū)海冰覆蓋范圍減少，進而可能引發(fā)：A.北極圈內氣溫下降B.極地海洋鹽度升高C.冰-氣反饋導致更多海冰形成D.北大西洋暖流強度減弱6.當永久凍土層融化時，最主要的溫室氣體釋放是：A.氧化亞氮（N2O）B.二氧化碳（CO2）C.氫氟碳化物（HFCs）D.氯氟烴（CFCs）7.極地海洋浮游植物的光合作用主要受限于：A.養(yǎng)分供應（如氮、磷）B.溫度C.水深D.陽光強度8.極地生物物候（如遷徙、繁殖時間）的變化與氣候變化最直接的聯(lián)系是：A.食物資源豐度增加B.食物資源分布范圍擴大C.環(huán)境溫度變化導致生理節(jié)律改變D.天敵數(shù)量減少9.以下哪項描述的是氣候變化對極地生態(tài)系統(tǒng)服務功能的負面影響？A.提供更豐富的漁業(yè)資源B.增加旅游和探險機會C.改善交通運輸條件（如北海航線）D.減少極端天氣事件的發(fā)生頻率10.冰芯記錄提供了關于過去地球氣候和環(huán)境變化的寶貴信息，其能夠反映的指標不包括：A.大氣中溫室氣體的濃度B.極地冰蓋的體積變化C.地球軌道參數(shù)的變化D.極地生物物種的遺傳多樣性二、名詞解釋（每小題3分，共15分。請為下列名詞提供簡潔、準確的定義）1.脆弱性（Vulnerability）2.冰-雪反照率效應（AlbedoFeedback）3.物候學（Phenology）4.海洋酸化（OceanAcidification）5.永久凍土（Permafrost）三、簡答題（每小題5分，共20分。請簡要回答下列問題）1.簡述全球變暖對南極海冰的影響及其潛在的生態(tài)后果。2.指出導致極地地區(qū)（尤其是北極）升溫幅度通常大于全球平均升溫幅度的兩個主要機制。3.解釋為什么極地生態(tài)系統(tǒng)的生物地球化學循環(huán)對氣候變化特別敏感。4.簡述氣候變化可能如何影響極地地區(qū)的鳥類遷徙模式和繁殖成功率。四、論述題（每小題10分，共30分。請圍繞以下主題進行深入論述）1.綜述氣候變化可能對北極苔原生態(tài)系統(tǒng)帶來的多重影響，并分析這些影響之間的相互作用。2.探討極地冰蓋（格陵蘭和南極冰蓋）的融化對全球海平面上升和地球系統(tǒng)其他圈層可能產(chǎn)生的連鎖反應。3.結合具體例子，論述極地生態(tài)系統(tǒng)對氣候變化的脆弱性如何體現(xiàn)其在地球氣候系統(tǒng)中的“敏感指示器”和“潛在反饋”作用。五、案例分析題（15分）假設某研究團隊發(fā)現(xiàn)，近年來南極半島附近海域的帝企鵝繁殖成功率顯著下降，同時該區(qū)域海冰覆蓋時間縮短，水溫升高。請分析可能導致這一現(xiàn)象的氣候和環(huán)境變化因素，討論這些因素如何通過影響帝企鵝的食物來源、棲息地條件或繁殖行為來降低其繁殖成功率，并簡要推測這一變化對該生態(tài)系統(tǒng)服務功能可能產(chǎn)生的影響。試卷答案一、選擇題1.B2.B3.B4.C5.B6.B7.A8.C9.C10.D二、名詞解釋1.脆弱性：指一個系統(tǒng)（此處指極地生態(tài)系統(tǒng)）在面對外部壓力（如氣候變化）時，發(fā)生不利變化的可能性或敏感性，以及這種變化帶來的損失程度。2.冰-雪反照率效應：指冰雪表面反射太陽輻射的能力強（高反照率），當冰雪融化減少時，地面吸收更多太陽輻射而變暖，進一步促進冰雪融化，形成正反饋放大氣候變化效應的現(xiàn)象。3.物候學：研究生物（尤其是植物和動物）生命活動周期隨環(huán)境周期性變化（如季節(jié)更替）而表現(xiàn)出的時間節(jié)律的科學，如發(fā)芽、開花、結果、遷徙、繁殖等。4.海洋酸化：指由于大氣中二氧化碳濃度升高，導致海洋吸收更多二氧化碳，進而使得海水pH值下降、碳酸氫鹽濃度增加的過程。5.永久凍土：指在地表以下一定深度，連續(xù)多年保持凍結狀態(tài)（溫度低于0℃）的土壤或巖石層。三、簡答題1.全球變暖對南極海冰的影響及其潛在的生態(tài)后果：*影響：全球變暖導致南大洋變暖，融化海冰，尤其是邊緣海冰；同時，大氣環(huán)流變化也可能影響海冰的再生和漂移。結果通常是南大洋海冰覆蓋范圍和厚度減少，融化期延長。*生態(tài)后果：*影響依賴海冰為食物來源或棲息地的物種，如企鵝（帝企鵝、阿德利企鵝等）、海豹（威德爾海豹等）、鯨類（須鯨捕食磷蝦）。*改變浮游生物群落結構，影響以浮游生物為食的整個食物鏈。*增加海洋鹽度，可能改變海水層化結構，影響營養(yǎng)物質循環(huán)和初級生產(chǎn)力。*可能導致海岸線侵蝕，威脅沿海生態(tài)系統(tǒng)和科研站。2.導致極地（尤其是北極）升溫幅度通常大于全球平均升溫幅度的兩個主要機制：*冰-雪反照率反饋：北極大部分地區(qū)被冰雪覆蓋，冰雪反照率高，吸收太陽輻射少。全球變暖導致冰雪融化，暴露出darker（顏色深）的陸地或海水，吸收更多太陽輻射，進一步加劇變暖。*溫室氣體反饋（極地渦旋）：全球變暖削弱了極地高空冷而干燥的極地渦旋環(huán)流，使其穩(wěn)定性下降。這允許更多來自中低緯度的暖濕空氣侵入極地，導致地面氣溫升高。3.極地生態(tài)系統(tǒng)的生物地球化學循環(huán)對氣候變化特別敏感的原因：*低溫限制：極地低溫顯著降低了生物地球化學過程（如酶促反應、微生物活動）的速率。*凍結狀態(tài)：永久凍土長期封存了大量的碳和氮等元素。全球變暖導致凍土融化，這些元素可能被釋放出來，參與循環(huán)，甚至作為溫室氣體（如CO2,CH4）排放，進一步加速氣候變化。*養(yǎng)分限制：許多極地生態(tài)系統(tǒng)處于養(yǎng)分（特別是氮、磷）限制狀態(tài)，氣候變化可能改變養(yǎng)分的有效性或輸入通量，影響生物生產(chǎn)力。*圈層交互強：極地海洋和冰蓋與大氣、生物圈、巖石圈（凍土）的交互緊密，氣候變化一個圈層的擾動容易引發(fā)其他圈層的連鎖反應，影響循環(huán)過程。4.氣候變化可能如何影響極地地區(qū)的鳥類遷徙模式和繁殖成功率：*遷徙模式：氣候變暖導致極地春季來得更早，食物（如昆蟲、海冰上的海豹幼崽）出現(xiàn)時間也提前。如果鳥類的遷徙時間跟不上當?shù)厥澄镔Y源的可用性變化，可能導致“時間錯配”（phenologicalmismatch），即到達目的地時食物尚未豐富。*繁殖成功率：食物資源的時間錯配直接導致親鳥難以及時獲取足夠的食物來哺育chicks。此外，海冰變化影響魚類分布，可能使以魚類為食的鳥類（如海鴉）捕食難度增加。氣溫升高也可能帶來新的或加劇原有的捕食者壓力、疾病傳播風險，或改變鳥巢的適宜性，所有這些都會降低鳥類的繁殖成功率。四、論述題1.綜述氣候變化可能對北極苔原生態(tài)系統(tǒng)帶來的多重影響，并分析這些影響之間的相互作用：*多重影響：*升溫與凍土融化：溫度升高導致永久凍土層融化，改變水文狀況，可能引發(fā)濕地擴張或地表塌陷。釋放的有機碳可能作為CO2或CH4排放，形成正反饋。*植被變化：溫濕條件改變，可能促進苔原植被向森林或灌叢轉型，改變植物群落結構，影響野生動植物棲息地。*生物多樣性變化：特有物種可能因適應能力不足而受威脅或消失，外來物種可能入侵。動物（如馴鹿、麝牛）的遷徙模式和食物來源受影響。*水文改變：降水格局變化和凍土融化影響河流流量和季節(jié)性洪水，改變下游生態(tài)系統(tǒng)。*火災風險增加：氣溫和濕度變化可能增加地表可燃物積累，提高大規(guī)?；馂牡陌l(fā)生頻率和強度。*相互作用：這些影響并非孤立發(fā)生，而是相互關聯(lián)、相互增強。例如，凍土融化既改變了水文，也釋放溫室氣體；植被變化影響動物的食物來源和棲息地；火災增加會進一步改變植被結構和土壤性質。這些相互作用使得北極苔原生態(tài)系統(tǒng)對氣候變化表現(xiàn)出復雜的響應和潛在的不可逆性。2.探討極地冰蓋（格陵蘭和南極冰蓋）的融化對全球海平面上升和地球系統(tǒng)其他圈層可能產(chǎn)生的連鎖反應：*海平面上升：冰蓋直接貢獻（冰蓋表面融化流失和邊緣冰流加速入海）。格陵蘭冰蓋對氣候變化的響應比南極冰蓋更快、更顯著，因為其冰體大部分處于融點以下，且受到更直接影響。南極冰蓋雖然總量巨大，但大部分位于融點以下且受海洋侵蝕，響應相對較慢但長期影響巨大。*連鎖反應：*海洋環(huán)流改變：海水密度變化（溫度、鹽度）影響大尺度海洋環(huán)流（如AMOC），可能改變全球熱量輸送格局，導致區(qū)域氣候發(fā)生變化（如歐洲西北部變暖減緩）。*陸地水系影響：海平面上升淹沒沿海低洼地區(qū)，影響海岸帶生態(tài)系統(tǒng)和人類居住。改變河口鹽度分布，影響淡水供應和漁業(yè)。*地球自轉和重力場變化：大規(guī)模質量重新分布影響地球自轉速度和地殼形變，通過負荷變化影響重力場，進而可能影響衛(wèi)星軌道和重力測量。*生態(tài)系統(tǒng)壓力：沿海和半咸水生態(tài)系統(tǒng)（如紅樹林、鹽沼、濕地）因淹沒和鹽度變化而退化，生物多樣性受威脅。*社會經(jīng)濟影響：對沿海城市、基礎設施、農(nóng)業(yè)、旅游業(yè)等產(chǎn)生巨大沖擊，增加災害風險，引發(fā)人口遷移等問題。3.結合具體例子，論述極地生態(tài)系統(tǒng)對氣候變化的脆弱性如何體現(xiàn)其在地球氣候系統(tǒng)中的“敏感指示器”和“潛在反饋”作用：*敏感指示器作用：極地地區(qū)對全球氣候變化最為敏感，其環(huán)境變化（如海冰減少、冰川加速融化、永久凍土融化、物種分布北移/極地收縮）是全球變暖的直接、顯著證據(jù)。這些變化如同氣候系統(tǒng)的“體溫計”和“晴雨表”，清晰反映了外部強迫（溫室氣體增加）的影響程度和速度。例如，北極海冰的快速減少、格陵蘭冰蓋融化速度的顯著加快，都是全球氣候變化的強烈指示。監(jiān)測極地變化為科學家提供了評估氣候變化影響、預測未來趨勢的關鍵信息。*潛在反饋作用：極地生態(tài)系統(tǒng)的變化不僅反映氣候，也可能通過與其他地球系統(tǒng)圈層的相互作用，對全球氣候產(chǎn)生反饋效應，可能加速（正反饋）或減緩（負反饋）氣候變化。*正反饋例子：*冰-氣反饋：海冰融化減少反照率，吸收更多熱量導致更多融化，進一步加劇變暖。*凍土融化釋放CO2/CH4反饋：永久凍土融化釋放大量儲存的CO2和CH4，這兩種都是強效溫室氣體，進一步加劇全球變暖，融化速度可能隨之加快。*森林擴張反饋（潛在）：在某些區(qū)域，苔原向森林轉型可能增加區(qū)域反照率（森林反照率低于苔原），可能略微減緩變暖，但這可能被其他正反饋（如森林釋放更多水汽）部分抵消或掩蓋。*負反饋例子（通常較弱或局部）：*海冰對洋流的調節(jié)：海冰的存在和動力有助于維持某些海洋環(huán)流模式。海冰減少可能改變洋流，影響區(qū)域氣候（如通過熱量輸送）。*極地植被對碳匯的貢獻：如果極地變暖允許植被擴張和生產(chǎn)力提高，可能增加對大氣CO2的吸收，起到一定的負反饋作用。但這種潛力受限于養(yǎng)分和水分等限制因素。*總結：極地生態(tài)系統(tǒng)的脆弱性使其成為氣候變化的敏感指示器，其動態(tài)變化揭示了全球環(huán)境的變化趨勢。同時，這些變化引發(fā)的反饋機制，特別是正反饋，對全球氣候系統(tǒng)的穩(wěn)定性和未來演變路徑具有深遠影響，體現(xiàn)了極地在全球地球系統(tǒng)中的關鍵地位。五、案例分析題（答案要點，無需展開論述）*氣候和環(huán)境變化因素：*海洋變暖導致海冰減少和融化期延長。*海冰覆蓋時間縮