2025年大學(xué)《海洋科學(xué)》專業(yè)題庫——海洋深層生態(tài)系統(tǒng)對(duì)氣候變化的響應(yīng)考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、簡述全球氣候變化的主要驅(qū)動(dòng)因素及其對(duì)海洋環(huán)境產(chǎn)生的初步影響。二、描述海洋變暖和海洋層結(jié)化加劇如何影響深層海洋的水體性質(zhì)（如密度、溫度、鹽度、氧含量）和垂直混合過程。三、海洋酸化主要是指什么現(xiàn)象？分析海洋酸化對(duì)深層海洋鈣化生物（如某些有孔蟲、foram）的潛在生理和種群影響機(jī)制。四、深層海洋生態(tài)系統(tǒng)具有哪些獨(dú)特的環(huán)境特征？列舉至少三種不同的深層海洋生物類群，并簡述它們賴以生存的主要能量來源或生態(tài)位。五、闡述氣候變化（特別是物理和化學(xué)環(huán)境的變化）可能通過哪些具體途徑導(dǎo)致深層海洋生物的分布范圍、種群數(shù)量和生態(tài)功能發(fā)生變化？六、討論深層缺氧（Hypoxia）的成因，并分析其擴(kuò)展對(duì)深層海洋生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能可能帶來的主要后果。七、生物地球化學(xué)泵（如生物泵）在連接海洋表層與深層、以及海洋與大氣碳循環(huán)中扮演著重要角色。氣候變化可能如何影響深層生態(tài)系統(tǒng)中的生物地球化學(xué)循環(huán)過程？八、說明進(jìn)行深海（特別是深層）海洋生態(tài)系統(tǒng)調(diào)查研究面臨的主要挑戰(zhàn)。列舉至少兩種常用的深海調(diào)查技術(shù)及其在研究氣候變化影響中的應(yīng)用。九、當(dāng)前科學(xué)研究認(rèn)為，深層海洋在吸收和儲(chǔ)存大氣二氧化碳方面發(fā)揮著重要作用。氣候變化可能如何影響深層海洋的碳匯能力？這種變化可能產(chǎn)生哪些潛在的反饋效應(yīng)？十、結(jié)合你對(duì)海洋深層生態(tài)系統(tǒng)對(duì)氣候變化響應(yīng)的理解，簡述你認(rèn)為應(yīng)采取哪些措施來減輕氣候變化對(duì)該脆弱生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)成的威脅？試卷答案一、答案：主要驅(qū)動(dòng)因素包括化石燃料燃燒釋放的溫室氣體（如CO2）、毀林和土地利用變化、工業(yè)排放等。這些因素導(dǎo)致大氣中溫室氣體濃度升高，引發(fā)全球變暖。海洋作為氣候系統(tǒng)的重要組成部分，吸收了大部分多余的熱量，導(dǎo)致海水溫度升高；同時(shí)，海洋也吸收了大氣中增加的CO2，導(dǎo)致海洋酸化。全球變暖還可能加劇海洋層結(jié)化，減少深層海水與表層水之間的交換。解析思路：要求學(xué)生首先列出主要的溫室氣體排放源，然后闡述這些排放如何通過溫室效應(yīng)導(dǎo)致全球變暖，以及全球變暖對(duì)海洋的直接影響（變暖、酸化、層結(jié)化）。二、答案：海洋變暖導(dǎo)致表層海水溫度升高，與深層冷水混合減少，加劇了海洋層結(jié)化。層結(jié)化加劇意味著表層與深層水體之間的垂直混合減弱。這導(dǎo)致熱量更難從表層向下傳遞，使深層水溫相對(duì)升高；同時(shí)，也阻礙了溶解氧從表層向深層的輸送，可能導(dǎo)致深層缺氧范圍擴(kuò)大和程度加劇。密度變化主要受溫度和鹽度影響，層結(jié)化加劇也意味著垂直密度梯度增大。解析思路：考察學(xué)生對(duì)海洋層結(jié)化概念及其影響因素的理解。要求學(xué)生解釋變暖如何加劇層結(jié)，以及層結(jié)化對(duì)深層水體溫度、氧氣含量和垂直混合過程的具體影響。三、答案：海洋酸化主要是指海水pH值降低、碳酸鹽飽和度下降的現(xiàn)象，這是由于大氣中CO2溶解于海水，形成碳酸，導(dǎo)致碳酸氫根和氫離子濃度增加。對(duì)深層鈣化生物的影響機(jī)制主要包括：降低鈣離子與碳酸根結(jié)合形成碳酸鈣（骨骼或外殼）的驅(qū)動(dòng)力，增加已形成碳酸鈣結(jié)構(gòu)的溶解損耗，可能影響生物的鈣化速率、骨骼結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和能量代謝，嚴(yán)重時(shí)可能導(dǎo)致生長受阻甚至死亡。解析思路：要求學(xué)生定義海洋酸化，并重點(diǎn)解釋CO2溶解的化學(xué)過程及其后果。然后要求學(xué)生分析酸化環(huán)境（低pH、低碳酸鹽飽和度）對(duì)鈣化生物關(guān)鍵生理過程（鈣化）的具體影響機(jī)制。四、答案：深層海洋環(huán)境的獨(dú)特特征包括：極高的水壓、低溫（接近冰點(diǎn)）、持續(xù)的黑暗（缺乏陽光）、以及相對(duì)寡營養(yǎng)（營養(yǎng)物質(zhì)濃度較低但相對(duì)穩(wěn)定）。常見的深層生物類群包括：以甲烷氧化菌等化能合成生物為主的熱液噴口或冷泉生態(tài)系統(tǒng)中的生物；依賴深?！奥溆皫А保ㄓ袡C(jī)碎屑沉降）的異養(yǎng)生物，如某些大型深海魚類（如燈籠魚）、甲殼類（如蝦）、以及以有孔蟲、放射蟲等為主的微食物網(wǎng)生物。解析思路：考察學(xué)生對(duì)深層海洋環(huán)境背景知識(shí)的掌握。要求學(xué)生列舉環(huán)境特征，并舉例說明不同生態(tài)位上生存的代表性生物類群及其能量來源。五、答案：氣候變化的影響途徑包括：1）物理：海水溫度升高可能改變生物的適生區(qū)，影響其分布；海流模式改變會(huì)重新分布營養(yǎng)物質(zhì)和生物，影響棲息地連通性；海水層結(jié)化加劇和氧氣耗散可能導(dǎo)致缺氧區(qū)擴(kuò)大，限制生物生存范圍。2）化學(xué)：海洋酸化直接影響鈣化生物的生理功能和生存，也影響非鈣化生物的生理過程和元素平衡。3）生物：上述物理化學(xué)變化可能通過食物鏈傳遞，影響生物間的相互作用（如捕食關(guān)系、競爭），甚至導(dǎo)致生物多樣性下降。解析思路：要求學(xué)生具備系統(tǒng)思維，能夠從物理、化學(xué)、生物三個(gè)層面，并考慮直接和間接影響，闡述氣候變化對(duì)深層生物分布、數(shù)量和功能的作用機(jī)制。六、答案：深層缺氧主要是由深層水體與表層水體混合交換減弱，導(dǎo)致溶解氧在底層水域難以補(bǔ)充，同時(shí)底層水中的生物呼吸和有機(jī)物分解消耗氧氣而形成的。缺氧的擴(kuò)展會(huì)：1）導(dǎo)致需氧呼吸生物死亡，改變生物群落結(jié)構(gòu)；2）促使部分生物產(chǎn)生適應(yīng)性變化（如厭氧代謝）；3）可能釋放出溶解在沉積物中的甲烷等溫室氣體，加劇氣候變化；4）嚴(yán)重影響底棲生態(tài)系統(tǒng)的功能，如影響底棲食物網(wǎng)的穩(wěn)定性和碳匯效率。解析思路：考察學(xué)生對(duì)深層缺氧成因的理解，并要求學(xué)生分析缺氧擴(kuò)大的生態(tài)后果，包括對(duì)生物、化學(xué)過程以及與氣候系統(tǒng)的潛在反饋。七、答案：氣候變化可能通過以下方式影響深層生物地球化學(xué)循環(huán)：1）物理混合變化：層結(jié)化加劇減少了表層營養(yǎng)物質(zhì)（如氮、磷）向深層的輸送，可能導(dǎo)致深層營養(yǎng)限制加??；同時(shí)，也影響深層碳的循環(huán)和儲(chǔ)存。2）生物活動(dòng)變化：溫度升高可能改變生物的代謝速率和營養(yǎng)鹽利用效率；酸化可能影響鈣化生物的碳酸鹽泵和固碳能力；缺氧可能限制需氧微生物的活性，影響氮循環(huán)等。這些變化可能導(dǎo)致深層碳匯效率降低或循環(huán)模式改變。解析思路：要求學(xué)生理解生物地球化學(xué)泵的基本概念，并能夠分析氣候變化（物理過程、生物響應(yīng)）如何干擾深層海洋中關(guān)鍵元素（如碳、氮）的循環(huán)過程。八、答案：深海調(diào)查面臨的主要挑戰(zhàn)包括：1）極端環(huán)境：高壓、低溫、黑暗對(duì)設(shè)備要求極高；2）可達(dá)性差：深海距離遠(yuǎn)，交通不便，調(diào)查成本高昂；3）技術(shù)限制：現(xiàn)有技術(shù)在調(diào)查范圍、分辨率、持續(xù)時(shí)間等方面仍有局限；4）數(shù)據(jù)解讀復(fù)雜：深海生態(tài)系統(tǒng)獨(dú)特，對(duì)觀測數(shù)據(jù)的分析和解釋需要專門知識(shí)。常用的深海調(diào)查技術(shù)包括：1）遙控潛水器（ROV）：可搭載相機(jī)、采樣設(shè)備等，對(duì)海底進(jìn)行近距離觀察和操作，是應(yīng)用最廣泛的技術(shù)之一。2）自主水下航行器（AUV）：無需tether，可進(jìn)行大范圍、預(yù)設(shè)路線的自主探測和采樣，成本相對(duì)較低。在研究氣候變化影響中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在：獲取深海環(huán)境參數(shù)（溫度、鹽度、氧、pH等）、觀測生物分布和生態(tài)狀況、采集生物和沉積物樣品、布放和回收傳感器等。解析思路：考察學(xué)生對(duì)深海科學(xué)研究現(xiàn)實(shí)挑戰(zhàn)的認(rèn)識(shí)，要求列舉挑戰(zhàn)并具體說明。同時(shí)要求學(xué)生掌握至少兩種核心深海調(diào)查技術(shù)的名稱、基本原理和主要應(yīng)用，并能聯(lián)系到氣候變化研究。九、答案：氣候變化可能通過以下方式影響深層海洋碳匯能力：1）物理：海洋變暖和層結(jié)化加劇可能削弱大尺度環(huán)流，減少深層水與大氣接觸的時(shí)間和區(qū)域，降低碳向深層海洋的輸送效率。2）生物：溫度升高可能改變生物泵的效率（如浮游生物生產(chǎn)、沉降速率、分解速率），影響碳在表層與深層的垂直轉(zhuǎn)移和儲(chǔ)存。酸化和缺氧可能進(jìn)一步抑制生物泵功能。這些因素綜合可能導(dǎo)致深層碳匯效率下降。潛在的反饋效應(yīng)包括：碳匯能力下降意味著海洋吸收大氣CO2的能力減弱，可能導(dǎo)致大氣CO2濃度上升更快，進(jìn)一步加劇全球變暖。解析思路：要求學(xué)生理解深層海洋碳匯的概念，分析氣候變化如何通過物理和生物過程削弱碳匯功能，并進(jìn)一步思考這種變化可能引發(fā)的氣候反饋循環(huán)。十、答案：為減輕氣候變化對(duì)深層海洋生態(tài)系統(tǒng)的威脅，應(yīng)采取以下措施：1）全球?qū)用妫杭訌?qiáng)國際合作，共同減排溫室氣體，控制大氣CO2濃度增長，這是保護(hù)深層海洋的根本。2）海洋監(jiān)測與科研：加強(qiáng)深海環(huán)境（物理、化學(xué)、生物）的長期監(jiān)測，深入研究氣候變化對(duì)深層生態(tài)系統(tǒng)的影響機(jī)制和敏感閾值。3）建立和管理深海保護(hù)區(qū)：劃定關(guān)鍵生態(tài)區(qū)域?yàn)楸Ｗo(hù)區(qū)，限制或禁止可能加劇環(huán)境壓力的人類活動(dòng)，如深海采礦、底拖網(wǎng)捕