2025年大學(xué)《地球系統(tǒng)科學(xué)》專業(yè)題庫——地球系統(tǒng)中的生物入侵考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、簡述“生物入侵”在地球系統(tǒng)科學(xué)框架下的定義。請突出其區(qū)別于一般生態(tài)演替的特征，并說明人類活動在其中的關(guān)鍵作用。二、全球氣候變化被認為是影響生物入侵過程的重要因素之一。請分別闡述全球變暖、極端天氣事件頻發(fā)以及大氣二氧化碳濃度升高，可能如何改變?nèi)肭治锓N的傳播能力、定殖成功率及其對本地生態(tài)系統(tǒng)的影響機制。三、以某一具體的水生或陸地入侵物種為例（如你熟悉或教材中的案例），分析其傳入、定殖和擴散的典型路徑。在分析過程中，請嘗試描繪該物種如何利用地球系統(tǒng)不同圈層（至少涉及水圈、大氣圈、生物圈）的物質(zhì)遷移或能量流動過程來實現(xiàn)自身的蔓延。四、生物入侵對地球系統(tǒng)的多個圈層和維度產(chǎn)生廣泛影響。請選擇其中兩個主要維度（例如：生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能、人類經(jīng)濟活動、區(qū)域生物多樣性、人類健康等），詳細論述生物入侵可能造成的具體負面影響，并說明這些影響之間可能存在的相互作用。五、假設(shè)你所在地區(qū)的河岸帶生態(tài)系統(tǒng)中發(fā)生了一種新的植物入侵事件，對該區(qū)域的生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能造成了明顯損害。請?zhí)岢鲆惶谆诘厍蛳到y(tǒng)思維的綜合性管理對策框架。在框架中，應(yīng)至少包含監(jiān)測預(yù)警、入侵控制（物理、化學(xué)、生物或綜合方法）以及生態(tài)恢復(fù)與修復(fù)等關(guān)鍵環(huán)節(jié)，并簡要說明各環(huán)節(jié)如何體現(xiàn)系統(tǒng)性的考慮。六、論述生物入侵與全球變化之間可能存在的協(xié)同或拮抗效應(yīng)。以土地利用變化（如城市擴張、農(nóng)業(yè)開發(fā)）作為另一個環(huán)境壓力因子，結(jié)合生物入侵，分析其對地球系統(tǒng)整體穩(wěn)定性和人類福祉可能產(chǎn)生的復(fù)合影響。試卷答案一、答：在地球系統(tǒng)科學(xué)框架下，“生物入侵”是指外來物種（非本地原生種）被人為或自然途徑引入新的地理區(qū)域，并在該區(qū)域內(nèi)能夠成功定殖、擴散和繁殖，從而對當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)系統(tǒng)、經(jīng)濟活動或人類健康造成危害的現(xiàn)象。其區(qū)別于一般生態(tài)演替的特征在于，入侵通常涉及人為因素的強烈驅(qū)動，具有更快的傳播速度和更強的生態(tài)位搶占能力，且往往對本地生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能產(chǎn)生顯著的負面沖擊。人類活動，特別是全球貿(mào)易、交通運輸、旅游活動以及土地利用變化，極大地加速了物種的跨區(qū)域轉(zhuǎn)移，打破了地球系統(tǒng)原有的生物地理隔離，是生物入侵地球系統(tǒng)循環(huán)中的關(guān)鍵促進因子。二、答：全球變暖可能通過提高氣溫和延長無霜期，擴大許多入侵物種的適宜生存區(qū)域（氣候可塑性），使其能夠向北或高海拔地區(qū)擴散，增加新區(qū)域入侵的風(fēng)險。極端天氣事件頻發(fā)（如熱浪、洪水、干旱）一方面可能通過物理屏障或資源脅迫阻礙入侵物種的傳播和定殖，另一方面也可能通過破壞本地物種群落，為入侵物種創(chuàng)造機會，或使生態(tài)系統(tǒng)變得脆弱，更容易受到入侵。大氣二氧化碳濃度升高可能通過促進植物生長（CO2施肥效應(yīng)）影響入侵植物與本地植物的競爭關(guān)系，也可能通過改變水分利用效率影響植物入侵的成功，其具體效應(yīng)因物種和生境而異。這些變化都可能改變?nèi)肭治锓N的能量獲取、資源競爭和繁殖策略，進而影響其在地球系統(tǒng)中的分布和豐度。三、答：（以互花米草為例）互花米草傳入中國的典型路徑大致為：通過船舶壓艙水或附著物隨洋流傳播至中國沿海（傳入，水圈運輸）；在合適的灘涂生境（如鹽度適宜、沉積物穩(wěn)定）成功建立種群（定殖，生物圈與水圈交互作用）；通過風(fēng)、海流、鳥類攜帶以及人類活動（如灘涂養(yǎng)殖、工程活動）擴散到更廣闊的海岸區(qū)域（擴散，涉及水圈、大氣圈、生物圈的物質(zhì)與能量遷移）。其在地球系統(tǒng)中的蔓延利用了：水圈中的洋流和潮汐作為傳播媒介；大氣圈中的風(fēng)力幫助種子短距離傳播；生物圈中，入侵植物通過根系改變土壤結(jié)構(gòu)（影響水圈與巖石圈交互），通過光合作用固定能量（生物圈與大氣圈交互），并與本地植物競爭陽光、養(yǎng)分和空間（生物圈內(nèi)部相互作用）。四、答：選擇維度1：生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能。生物入侵可能通過排擠本地物種、改變?nèi)郝浣Y(jié)構(gòu)、破壞棲息地等方式，顯著降低生態(tài)系統(tǒng)的服務(wù)功能。例如，入侵植物可能占據(jù)優(yōu)勢地位，降低生物多樣性，影響授粉服務(wù)；入侵藻類水華可能堵塞水體，破壞水質(zhì)和水生棲息地，影響水體凈化服務(wù)；入侵魚類可能捕食本地魚類或改變食物網(wǎng)，影響漁業(yè)資源服務(wù)。選擇維度2：人類經(jīng)濟活動。入侵物種可能對農(nóng)業(yè)、林業(yè)、漁業(yè)、畜牧業(yè)、建筑業(yè)等造成巨大經(jīng)濟損失。例如，農(nóng)田中的入侵雜草與作物爭奪水分、養(yǎng)分和陽光，導(dǎo)致作物減產(chǎn)；入侵林木可能破壞森林生態(tài)系統(tǒng)，增加火災(zāi)風(fēng)險，影響木材產(chǎn)量；紅火蟻叮咬可能影響畜牧業(yè)生產(chǎn)，并造成醫(yī)療費用支出。復(fù)合影響：入侵事件可能同時損害生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能和人類經(jīng)濟活動，并可能引發(fā)次生災(zāi)害。例如，入侵物種破壞的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)（如水源涵養(yǎng)）可能進一步加劇水污染，影響人類健康和經(jīng)濟（如飲用水成本增加、旅游吸引力下降）。生態(tài)系統(tǒng)功能的退化也可能迫使人類采取更強烈的干預(yù)措施（如使用更多農(nóng)藥），這可能帶來新的環(huán)境風(fēng)險。五、答：綜合性管理對策框架應(yīng)包括：1.監(jiān)測預(yù)警：建立常態(tài)化監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，利用遙感、地面調(diào)查和分子生物學(xué)技術(shù)，實時監(jiān)測入侵物種的分布、種群動態(tài)和潛在風(fēng)險區(qū)域。建立早期預(yù)警系統(tǒng)，及時發(fā)布風(fēng)險信息。2.入侵控制：根據(jù)入侵階段和生態(tài)系統(tǒng)特點，采取適宜的控制措施。*預(yù)防：加強檢疫執(zhí)法，防止新入侵物種傳入；規(guī)范貿(mào)易和運輸行為；提高公眾意識。*控制/清除：在入侵初期，采取物理清除（如人工拔除、機械打撈）、化學(xué)防治（使用除草劑等，需謹慎評估環(huán)境影響）、生物防治（引入天敵或病原體）等方法，力求徹底清除或壓制種群。控制措施需考慮生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)能力，避免造成新的生態(tài)問題。3.生態(tài)恢復(fù)與修復(fù)：在入侵物種得到有效控制或清除的區(qū)域，采取措施促進本地生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)。這可能包括：移除入侵物種殘留、補充本地物種（植物或動物）、改善生境條件、恢復(fù)生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能。修復(fù)過程應(yīng)注重增強生態(tài)系統(tǒng)的自我修復(fù)能力和對未來的入侵的抵抗力，例如通過植被恢復(fù)提升土壤穩(wěn)定性和養(yǎng)分循環(huán)效率。六、答：生物入侵與全球變化可能存在協(xié)同效應(yīng)，即兩者疊加可能產(chǎn)生比單一因素更嚴重的后果。例如，氣候變化（如溫度升高）可能為某些入侵物種創(chuàng)造更廣泛的生存空間，同時，氣候變化導(dǎo)致的極端天氣事件可能破壞本地生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，使入侵物種更容易定殖和擴散。這種協(xié)同作用可能加劇對生物多樣性的威脅，破壞生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能。生物入侵也可能與全球變化產(chǎn)生拮抗效應(yīng)。例如，某些入侵植物可能具有更強的固碳能力，在一定程度上可能緩解局部地區(qū)大氣二氧化碳濃度升高的趨勢；一些入侵物種可能適應(yīng)快速變化的環(huán)境，從而在一定程度上“緩沖”全球變化對本地物種的沖擊。然而，這種拮抗作用通常是局部的、暫時的，且可能伴隨著其他嚴重的生態(tài)代價。土地利用變化作為另一個環(huán)境壓力因子，與生物入侵和全球變化的復(fù)合影響更為復(fù)雜。城市擴張和農(nóng)業(yè)開發(fā)等土地利用變化本身就可能為入侵物種提供入侵路徑和適宜生境，并直接破壞本地生態(tài)系統(tǒng)。當(dāng)土地利用變化與全球氣候變化（如氣候變化改變水文循