2025年大學(xué)《海洋資源與環(huán)境》專業(yè)題庫——海洋微生物在生物地球化學(xué)過程中的作用考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。下列每小題備選答案中，只有一個(gè)是符合題目要求的，請(qǐng)將正確選項(xiàng)的字母填在題后的括號(hào)內(nèi)。)1.在海洋生態(tài)系統(tǒng)中，能夠通過光合作用或化能自養(yǎng)固定無機(jī)碳，并產(chǎn)生有機(jī)物的微生物主要屬于以下哪一類群？A.厭氧古菌B.典型異養(yǎng)細(xì)菌C.光合細(xì)菌和化能自養(yǎng)菌（包括古菌）D.真菌2.將氨氮（NH?/NH??）氧化為亞硝酸鹽（NO??）的過程主要是由哪種微生物功能群驅(qū)動(dòng)的？A.反硝化細(xì)菌B.硝酸鹽還原菌C.硝化細(xì)菌/古菌D.硫酸鹽還原菌3.在缺氧的海洋環(huán)境中，微生物將亞硝酸鹽（NO??）進(jìn)一步還原為氮?dú)猓∟?）的過程稱為？A.硝化作用B.反硝化作用C.厭氧氨氧化作用D.氮化作用4.能夠在硫酸鹽還原菌作用下，使硫酸鹽（SO?2?）被還原為硫化氫（H?S）的環(huán)境通常是？A.充氧的海水表層B.深海缺氧底層水C.海水表層光合作用區(qū)D.熱液噴口附近5.海洋中鐵的生物地球化學(xué)循環(huán)中，鐵的溶解和再沉淀過程顯著受到哪種微生物活動(dòng)的影響？A.光合放氧作用B.硫酸鹽還原作用C.鐵氧化/還原作用（由鐵細(xì)菌等執(zhí)行）D.氮的固定作用6.以下哪種過程是海洋初級(jí)生產(chǎn)力的主要形式，對(duì)全球碳循環(huán)具有關(guān)鍵貢獻(xiàn)？A.硝化作用B.反硝化作用C.化能自養(yǎng)光合作用D.厭氧氨氧化作用7.穩(wěn)定同位素技術(shù)（如δ13C,δ1?N分析）在研究海洋微生物生物地球化學(xué)過程中主要應(yīng)用于？A.測定水體pH值B.估算微生物生長速率C.識(shí)別主導(dǎo)特定生物地球化學(xué)過程的微生物功能群D.直接測量微生物細(xì)胞數(shù)量8.氣候變化導(dǎo)致的海洋酸化（海水pH降低）主要會(huì)對(duì)哪些海洋微生物的生理活性產(chǎn)生不利影響？A.所有光合微生物B.所有化能自養(yǎng)微生物C.進(jìn)行碳酸鈣生物礦化的微生物（如珊瑚、貝類）D.厭氧微生物9.過度施肥導(dǎo)致近海富營養(yǎng)化，進(jìn)而引發(fā)大面積藻華（赤潮/綠潮）現(xiàn)象，這主要是由于哪種微生物過程受到強(qiáng)烈促進(jìn)？A.氮的固定作用B.硝化作用C.硅酸鹽的吸收作用D.異養(yǎng)細(xì)菌對(duì)有機(jī)物的分解作用10.海底熱液噴口等極端環(huán)境中存在的化能自養(yǎng)微生物，其能量來源主要是？A.太陽能B.有機(jī)物分解C.化學(xué)能（如利用H?S、CH?等）D.地?zé)崮鼙旧矶?、填空題（每空2分，共20分。請(qǐng)將答案填寫在橫線上。)1.參與海洋碳循環(huán)的微生物過程主要包括光合作用、化能自養(yǎng)、__________、__________和微生物分解作用。2.在海洋氮循環(huán)中，將硝酸鹽（NO??）還原為亞硝酸鹽（NO??）的步驟稱為__________。3.能夠直接利用硫化物（S2?）或亞硫酸鹽（SO?2?）作為電子供體進(jìn)行生長的微生物，其代謝類型通常屬于__________。4.海洋中磷的主要生物地球化學(xué)形式是__________，其生物可利用性通常受到細(xì)菌__________（一種膜結(jié)合蛋白）的影響。5.研究表明，海洋微生物在__________（如吸收CO?、釋放N?O）過程中會(huì)引起同位素分餾，利用這一原理可以追蹤生物地球化學(xué)過程。三、名詞解釋（每小題3分，共15分。請(qǐng)給出以下名詞的精確定義。）1.生物地球化學(xué)循環(huán)2.硝化作用3.化能自養(yǎng)4.微生物生物礦化5.保守食物鏈四、簡答題（每小題5分，共20分。請(qǐng)簡要回答以下問題。）1.簡述海洋表層光合細(xì)菌與真核浮游植物在初級(jí)生產(chǎn)力形成上的主要區(qū)別。2.簡述硫酸鹽還原過程對(duì)海洋環(huán)境可能產(chǎn)生的主要影響。3.簡述影響海洋微生物生物地球化學(xué)過程速率的主要環(huán)境因子。4.簡述人類活動(dòng)（如海洋酸化、升溫）如何影響海洋微生物群落結(jié)構(gòu)和功能。五、論述題（每小題10分，共30分。請(qǐng)結(jié)合所學(xué)知識(shí)，深入分析和闡述以下問題。）1.論述海洋微生物在碳循環(huán)中扮演的關(guān)鍵角色，并舉例說明其在調(diào)節(jié)全球氣候變化中的作用。2.結(jié)合實(shí)例，分析人類活動(dòng)（如氮肥施用、石油泄漏）如何通過改變微生物過程進(jìn)而影響近海生態(tài)系統(tǒng)的生物地球化學(xué)狀態(tài)。3.探討現(xiàn)代海洋微生物生態(tài)學(xué)研究技術(shù)（如宏基因組學(xué)、穩(wěn)定同位素標(biāo)記等）在揭示海洋微生物生物地球化學(xué)過程中的應(yīng)用潛力和局限性。試卷答案一、選擇題1.C2.C3.B4.B5.C6.C7.C8.C9.A10.C二、填空題1.反硝化作用，微生物分解作用（或礦化作用）2.亞硝化作用3.化能自養(yǎng)型（或化能自養(yǎng)微生物）4.磷酸鹽（或PO?3?），聚磷菌5.碳同位素分餾，氮同位素分餾三、名詞解釋1.生物地球化學(xué)循環(huán)：指化學(xué)元素在生物圈、巖石圈、水圈和大氣圈之間遷移和循環(huán)的過程，微生物在大多數(shù)循環(huán)中扮演關(guān)鍵角色。2.硝化作用：指微生物將氨氮（NH?/NH??）氧化為亞硝酸鹽（NO??），再進(jìn)一步氧化為硝酸鹽（NO??）的兩個(gè)連續(xù)過程。3.化能自養(yǎng)：指某些微生物利用無機(jī)物質(zhì)（如H?S、CO?、CH?等）作為電子供體，并利用無機(jī)物質(zhì)（如H?O、CO?或無機(jī)氧化物）作為電子受體進(jìn)行氧化，從而獲取能量并合成有機(jī)物的代謝方式。4.微生物生物礦化：指微生物通過代謝活動(dòng)（如分泌有機(jī)酸、酶或改變離子活度）影響無機(jī)礦物（如碳酸鈣、硫酸鹽、鐵氧化物等）的沉淀或溶解過程。5.保守食物鏈：指能量在食物鏈中傳遞效率較低，營養(yǎng)鹽等保守元素（如P,Si）相對(duì)穩(wěn)定地沿著食物鏈流動(dòng)，不易通過呼吸作用等過程損失的食性結(jié)構(gòu)。四、簡答題1.海洋表層光合細(xì)菌（如綠硫細(xì)菌、綠非硫細(xì)菌、藍(lán)細(xì)菌）主要在弱光、低氧或無氧環(huán)境下生長，利用無機(jī)硫化物等作為電子供體，不依賴氧氣作為電子受體，其光合色素（如菌綠素）與真核浮游植物（如藻類）的葉綠素在吸收光譜和結(jié)構(gòu)上存在差異。真核浮游植物則依賴陽光和氧氣進(jìn)行光合作用，產(chǎn)生氧氣。2.硫酸鹽還原過程會(huì)消耗水體中的硫酸鹽，產(chǎn)生硫化氫（H?S），H?S具有還原性且氣味難聞。該過程將硫酸鹽轉(zhuǎn)化為硫化物，改變了水體化學(xué)成分。在缺氧環(huán)境下，硫酸鹽還原是硫酸鹽的主要消耗途徑，并可能影響沉積物的化學(xué)性質(zhì)和甲烷的生成。某些硫酸鹽還原菌參與鐵的沉淀和溶解過程。3.主要環(huán)境因子包括：光照強(qiáng)度（影響光合作用）、水體溫度（影響微生物酶活性和代謝速率）、營養(yǎng)鹽濃度（如N,P,Fe等是微生物生長的限制因子）、氧化還原電位（影響化能自養(yǎng)和厭氧代謝過程）、pH值和鹽度等。4.海洋酸化（pH降低）會(huì)改變碳酸鹽系統(tǒng)的平衡，影響依賴碳酸鈣進(jìn)行骨骼或外殼形成的微生物（如鈣化生物）的生長、存活和繁殖。同時(shí)，低pH可能影響微生物酶的活性和膜結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，進(jìn)而影響其代謝活性和功能。升溫可能改變微生物的分布格局，加速某些微生物的生長速率，但也可能超出某些微生物的耐受極限。五、論述題1.海洋微生物在碳循環(huán)中扮演多重關(guān)鍵角色。首先，異養(yǎng)細(xì)菌和古菌通過分解有機(jī)物，將有機(jī)碳礦化為無機(jī)碳（CO?），是海洋有機(jī)碳的主要分解者。其次，光合細(xì)菌和真核浮游植物通過光合作用，將無機(jī)碳固定為有機(jī)碳，構(gòu)成海洋初級(jí)生產(chǎn)力，是主要的碳匯。此外，化能自養(yǎng)微生物（如硫氧化菌、甲烷氧化菌）在特定環(huán)境（如深海、熱液口）中固定CO?。微生物活動(dòng)還通過反硝化、厭氧氨氧化、硫酸鹽還原等過程，將有機(jī)氮、磷等保守元素轉(zhuǎn)化為氣態(tài)或溶解性無機(jī)形態(tài)，影響元素的有效性和全球循環(huán)速率。例如，反硝化作用將固定到生物體內(nèi)的氮返回大氣，影響大氣氮循環(huán)和溫室氣體N?O的排放，進(jìn)而間接影響全球氣候。2.人類活動(dòng)通過改變營養(yǎng)鹽輸入（如氮肥施用、污水排放）顯著影響近海微生物過程和生物地球化學(xué)狀態(tài)。過量氮輸入導(dǎo)致氮循環(huán)失衡，促進(jìn)異養(yǎng)細(xì)菌過度繁殖，消耗氧氣形成缺氧區(qū)，同時(shí)可能通過反硝化和厭氧氨氧化過程釋放溫室氣體N?O。石油泄漏會(huì)提供大量有機(jī)碳底物，改變微生物群落結(jié)構(gòu)，可能導(dǎo)致有害藻華（如產(chǎn)生PRP的細(xì)菌）的爆發(fā)，并影響碳、氮、硫等元素循環(huán)。這些變化最終導(dǎo)致近海生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)退化、功能紊亂和生物多樣性下降。3.現(xiàn)代海洋微生物生態(tài)學(xué)研究技術(shù)極大地推動(dòng)了我們對(duì)海洋微生物生物地球化學(xué)過程的認(rèn)識(shí)。宏基因組學(xué)（Metagenomics）無需培養(yǎng)微生物，可以直接分析環(huán)境樣本中的所有遺傳物質(zhì)，揭示未培養(yǎng)微生物的功能潛力及其在關(guān)鍵生物地球化學(xué)過程中的角色，了解群落功能多樣性。穩(wěn)定同位素標(biāo)記技術(shù)（如13C、1?N標(biāo)記的培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)或自然豐度分析）可以追蹤特定元素（如碳、氮）在生態(tài)系統(tǒng)中的流向和轉(zhuǎn)化速率，識(shí)別主導(dǎo)特定過