2025年大學(xué)《海洋科學(xué)》專業(yè)題庫——海洋中氮循環(huán)對生態(tài)系統(tǒng)的影響考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分）1.下列哪一項不是海洋中生物固氮的主要途徑？A.固氮細菌固定大氣中的N?B.硝化細菌固定空氣中的N?C.藍藻（藍綠藻）進行生物固氮D.化學(xué)固氮作用2.海洋中硝化作用的兩個主要階段，最終產(chǎn)生的無機氮化合物是？A.氨和亞硝酸鹽B.亞硝酸鹽和硝酸鹽C.硝酸鹽和氮氣D.氮氣和銨鹽3.在海洋缺氧環(huán)境下，反硝化作用的主要產(chǎn)物是？A.氨B.亞硝酸鹽C.硝酸鹽D.氮氣4.厭氧氨氧化（Anammox）作用主要發(fā)生在哪種海洋環(huán)境條件下？A.氧氣充足的水體表層B.氧氣完全缺乏的沉積物深處C.氧氣濃度極低（亞缺氧）的水層或沉積物界面D.溫度較高的近岸區(qū)域5.通常情況下，哪種形態(tài)的無機氮是海洋浮游植物最直接有效的氮源？A.硝酸鹽(NO??)B.亞硝酸鹽(NO??)C.硝化二氫亞硝酸鹽(NO??NO??)D.銨鹽(NH??)6.人類活動導(dǎo)致的大氣氮沉降增加，對海洋生態(tài)系統(tǒng)可能產(chǎn)生的主要影響之一是？A.促進深海生物發(fā)光B.導(dǎo)致許多海域出現(xiàn)富營養(yǎng)化現(xiàn)象C.減少海洋初級生產(chǎn)力D.提高海洋整體鹽度7.海洋中氮循環(huán)的哪個環(huán)節(jié)對氧氣濃度最為敏感，并在缺氧條件下發(fā)生？A.氮氣固定B.硝化作用C.反硝化作用D.氨化作用8.在一個受到污染（如污水排放）的近岸海域，通常最先觀察到富營養(yǎng)化相關(guān)的現(xiàn)象可能是？A.珊瑚礁大量死亡B.大型魚類種群爆發(fā)性增長C.水體透明度下降，出現(xiàn)藻華D.底棲有孔蟲大量繁殖9.控制海洋氮循環(huán)速率和路徑的關(guān)鍵環(huán)境因子之一是？A.水體pH值B.陽光穿透深度C.海水鹽度D.海流速度10.氮化作用（在厭氧條件下將氨轉(zhuǎn)化為氮氣）主要依賴于哪種微生物代謝類型？A.化能自養(yǎng)型B.化能異養(yǎng)型C.光能自養(yǎng)型D.光能異養(yǎng)型二、填空題（每空1分，共15分）1.海洋中氮循環(huán)的主要生物地球化學(xué)過程包括______、硝化作用、反硝化作用、厭氧氨氧化作用和氨化作用。2.氮氣固定將大氣中的惰性氣體______轉(zhuǎn)化為生物可利用的氮形態(tài)。3.硝化作用是兩個連續(xù)的酶促反應(yīng)，首先將氨氧化為______，然后將其氧化為硝酸鹽。4.人類活動向海洋輸入的氮素主要通過______（途徑一）和______（途徑二）兩種主要方式。5.在海洋生態(tài)系統(tǒng)中，氮素是限制初級生產(chǎn)力的關(guān)鍵營養(yǎng)元素之一，它參與構(gòu)成蛋白質(zhì)、核酸等生命重要物質(zhì)。6.氧化還原條件是影響海洋中不同氮轉(zhuǎn)化途徑分布和速率的重要因素，例如，硝化作用通常在______條件下進行，而反硝化作用則需要______條件。7.氮沉降對海洋生態(tài)系統(tǒng)的影響具有兩面性，適量輸入可能促進生產(chǎn)力，但過量輸入則可能導(dǎo)致______、改變生物群落結(jié)構(gòu)和功能等負面效應(yīng)。三、簡答題（每題5分，共20分）1.簡述海洋中生物固氮的作用及其重要性。2.比較硝化作用和反硝化作用在環(huán)境條件、參與微生物和最終產(chǎn)物方面的主要異同點。3.解釋什么是“氮循環(huán)的耦合”，并舉例說明其在海洋生態(tài)系統(tǒng)中的體現(xiàn)。4.簡述水產(chǎn)養(yǎng)殖活動可能對養(yǎng)殖區(qū)域附近海域的氮循環(huán)產(chǎn)生哪些具體影響。四、論述題（每題10分，共20分）1.結(jié)合氮循環(huán)的過程，論述人類活動增加的氮輸入（如氮沉降、污水排放）如何導(dǎo)致近岸海域富營養(yǎng)化，并分析其可能引發(fā)的連鎖生態(tài)效應(yīng)。2.探討海洋中氧氣濃度（氧化還原狀態(tài)）的時空變化如何影響氮循環(huán)的主要途徑和速率分布，并分析這對海洋生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能可能產(chǎn)生的后果。試卷答案一、選擇題1.B2.B3.D4.C5.A6.B7.C8.C9.B10.B二、填空題1.氮氣固定2.N?3.亞硝酸鹽4.氮沉降，污水排放5.（合理即可，例如：促進初級生產(chǎn)力）6.充氧，缺氧/亞缺氧7.（合理即可，例如：富營養(yǎng)化）三、簡答題1.答案：生物固氮是指某些微生物（如藍藻、固氮細菌、放線菌）利用酶促反應(yīng)，將大氣中化學(xué)性質(zhì)惰性的氮氣（N?）轉(zhuǎn)化為氨（NH?或NH??）等生物可利用形態(tài)的過程。海洋是生物固氮的重要場所。其重要性在于：①補充了海洋生態(tài)系統(tǒng)中有限的生物可利用氮；②為海洋初級生產(chǎn)力的維持提供了基礎(chǔ)氮源，尤其對于氮限制的海域（如上升流區(qū)、部分表層海域）至關(guān)重要；③是整個生物地球化學(xué)循環(huán)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。解析思路：考察對氮循環(huán)基礎(chǔ)過程的理解。需要答出：什么是生物固氮（將N?轉(zhuǎn)化為可利用氮）、由誰完成（特定微生物）、在哪里進行（海洋是重要場所）、為什么重要（提供氮源、對生產(chǎn)力、對循環(huán)的意義）。2.答案：相同點：①都是涉及氮化合物氧化還原轉(zhuǎn)化的過程；②都由微生物（主要是化能自養(yǎng)微生物）催化進行；③都是海洋氮循環(huán)中的重要環(huán)節(jié)。不同點：①環(huán)境條件不同：硝化作用需氧氣充足（好氧），反硝化作用需氧氣缺乏（缺氧/亞缺氧）；②參與微生物不同：硝化作用分兩步由不同微生物（氨氧化細菌/古菌和亞硝酸鹽氧化細菌/古菌）完成，反硝化作用由特定反硝化細菌完成；③最終產(chǎn)物不同：硝化作用的最終產(chǎn)物是硝酸鹽（NO??），反硝化作用的最終產(chǎn)物是氮氣（N?）。解析思路：考察對兩個核心過程的比較。需要明確列出兩者的主要異同點，特別是關(guān)鍵的區(qū)別：環(huán)境條件（好氧vs缺氧）、微生物類型、最終產(chǎn)物。3.答案：氮循環(huán)的耦合是指海洋氮循環(huán)的不同過程并非獨立進行，而是相互關(guān)聯(lián)、相互影響、協(xié)同作用的現(xiàn)象。例如，生物固氮為硝化和反硝化提供了初始的銨鹽輸入；硝化作用產(chǎn)生的亞硝酸鹽和硝酸鹽是反硝化的前體物質(zhì)；反硝化作用消耗硝酸鹽，同時釋放氮氣；氨化作用將有機氮轉(zhuǎn)化為銨鹽，可被硝化作用利用；不同過程對環(huán)境因子（如氧氣、溫度、C/N比）的響應(yīng)相互關(guān)聯(lián)，共同決定了氮素的轉(zhuǎn)化路徑和速率。這種耦合關(guān)系決定了整個海洋生態(tài)系統(tǒng)的氮收支和氮有效性。解析思路：考察對氮循環(huán)系統(tǒng)性的理解。需要定義“耦合”，并給出具體的例子說明不同過程如何相互連接和影響，強調(diào)其系統(tǒng)性和動態(tài)性。4.答案：水產(chǎn)養(yǎng)殖活動向水體排放大量含有有機氮的殘餌和排泄物。這些有機氮通過氨化作用分解為銨鹽，增加了養(yǎng)殖區(qū)域附近海域的銨鹽濃度。這可能：①導(dǎo)致局部水體出現(xiàn)亞硝酸鹽積累（如果養(yǎng)殖密度過高，消耗氧氣）；②加速生物固氮作用，部分緩解了養(yǎng)殖活動帶來的氮素壓力，但也可能改變氮循環(huán)的路徑；③為浮游植物和藻類提供豐富的氮源，可能誘發(fā)或加劇藻華（赤潮/綠潮）的發(fā)生；④通過改變營養(yǎng)鹽比例（如增加氮，可能相對降低磷），影響浮游植物群落結(jié)構(gòu)；⑤長期過量排放可能導(dǎo)致底泥沉積物中氮的積累，改變底棲生態(tài)系統(tǒng)的氮循環(huán)特征。解析思路：考察將氮循環(huán)知識與實際人類活動（水產(chǎn)養(yǎng)殖）聯(lián)系的能力。需要說明養(yǎng)殖活動如何輸入氮、氮在局部水體中的轉(zhuǎn)化過程、可能產(chǎn)生的主要生態(tài)影響（如藻華、亞硝酸鹽積累、改變?nèi)郝浣Y(jié)構(gòu)等）。四、論述題1.答案：人類活動增加的氮輸入主要通過大氣氮沉降和污水排放等途徑進入海洋。這些額外氮輸入超過了海洋生態(tài)系統(tǒng)的同化能力，導(dǎo)致水體中氮素養(yǎng)分（特別是硝酸鹽和銨鹽）濃度升高，這就是富營養(yǎng)化的過程。其連鎖生態(tài)效應(yīng)包括：①促進浮游植物、藻類等初級生產(chǎn)力的過度增殖，形成有害藻華；②藻類死亡后分解消耗大量溶解氧，導(dǎo)致底層水體缺氧甚至出現(xiàn)“死區(qū)”，威脅魚類等需氧生物生存；③改變浮游植物群落結(jié)構(gòu)，可能導(dǎo)致不利于漁業(yè)資源的種類占優(yōu)勢；④氮的過量輸入可能通過食物鏈傳遞，影響生物體的生理健康和繁殖；⑤改變碳循環(huán)和硫化物循環(huán)等其他生物地球化學(xué)循環(huán)；⑥特定形態(tài)氮（如硝酸鹽）的過量輸入還可能通過地下水滲透污染近岸海水?？傊黾拥牡斎胪ㄟ^引發(fā)富營養(yǎng)化，深刻改變了海洋生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能。解析思路：考察綜合分析和推理能力。需要闡述：人類如何增加氮輸入（途徑）、過量氮如何導(dǎo)致富營養(yǎng)化（機制）、富營養(yǎng)化引發(fā)的直接和間接生態(tài)后果（多方面影響，包括物理、化學(xué)、生物）。2.答案：海洋中氮循環(huán)的各主要途徑對氧氣濃度（氧化還原狀態(tài)）具有不同的敏感性。硝化作用是強好氧過程，主要在氧氣充足的水體表層和上層發(fā)生，是氧氣消耗的主要途徑之一。反硝化作用是厭氧過程，僅在沒有氧氣的條件下（如缺氧的底棲沉積物、深層水體或水體的氧最小層）才能進行，是硝酸鹽去除的重要途徑。厭氧氨氧化作用則在亞缺氧條件下發(fā)生，利用氨和亞硝酸鹽作為電子供體和受體。此外，氨化作用可以在有氧或無氧條件下進行。因此，海洋中氧氣濃度的時空變化（如垂直分層、水平分布不均、季節(jié)性變化、上升流等）直接決定了不同氮轉(zhuǎn)化途徑的空間分布和相對重要性。例如，在強氧化性的表層，硝化作用占主導(dǎo)；而在缺氧的深?；虻讓?，反硝化和厭氧氨氧化成為主要的氮輸出途徑。這種分布格局深刻影