2025年大學(xué)《海洋科學(xué)》專業(yè)題庫(kù)——海洋微生物生態(tài)系統(tǒng)功能研究考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。請(qǐng)將正確選項(xiàng)字母填涂在答題卡相應(yīng)位置。）1.在海洋生態(tài)系統(tǒng)中，能夠利用光照進(jìn)行光合作用合成有機(jī)物的微生物主要是（）。A.硝化細(xì)菌B.厭氧硫氧化古菌C.藍(lán)藻和部分甲藻D.介水氣單胞菌2.下列哪項(xiàng)過(guò)程是海洋氮循環(huán)中連接固氮作用和反硝化作用的關(guān)鍵環(huán)節(jié)？（）A.硝化作用B.硝酸鹽還原作用C.亞硝酸鹽氧化作用D.氨化作用3.能夠在深海高壓、低溫、黑暗環(huán)境中利用氫氣或硫化氫等無(wú)機(jī)物作為電子供體進(jìn)行化能自養(yǎng)代謝的微生物主要是（）。A.甲藻B.厭氧甲烷氧化古菌C.硅藻D.硫細(xì)菌和古菌4.海洋微生物群落的功能多樣性是指（）。A.群落中不同物種的數(shù)量B.群落中功能基因的多樣性C.群落成員執(zhí)行的各種不同生態(tài)功能的種類和數(shù)量D.群落中微生物個(gè)體的形態(tài)多樣性5.能夠通過(guò)分泌胞外酶分解復(fù)雜有機(jī)聚合物（如多糖、脂質(zhì)）并將其轉(zhuǎn)化為可利用小分子的微生物過(guò)程稱為（）。A.光合作用B.化能合成C.生物降解D.共生固氮6.基于環(huán)境DNA（eDNA）或微生物群落DNA，通過(guò)高通量測(cè)序技術(shù)鑒定群落中存在哪些物種的方法稱為（）。A.宏基因組學(xué)B.宏轉(zhuǎn)錄組學(xué)C.宏條形碼技術(shù)D.功能基因挖掘7.在海洋微生物生態(tài)學(xué)研究中，熒光原位雜交（FISH）技術(shù)主要用于（）。A.定量分析微生物群落結(jié)構(gòu)B.直接計(jì)數(shù)特定功能微生物C.觀察活體微生物的形態(tài)和位置D.測(cè)定微生物的代謝活性8.微生物生物膜是一種復(fù)雜的微生物聚集體，其主要特征之一是（）。A.微生物個(gè)體隨機(jī)分散B.微生物個(gè)體被水完全包裹C.微生物通過(guò)胞外聚合物形成基質(zhì)相互連接D.微生物僅進(jìn)行群體水平的功能表達(dá)9.對(duì)海洋生態(tài)系統(tǒng)初級(jí)生產(chǎn)力的長(zhǎng)期維持起基礎(chǔ)性作用的微生物功能是（）。A.氮循環(huán)B.碳循環(huán)（光合自養(yǎng)）C.硫循環(huán)D.磷循環(huán)10.影響海洋微生物群落結(jié)構(gòu)和功能的主要環(huán)境因子不包括（）。A.溫度B.光照強(qiáng)度C.水體鹽度D.社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)強(qiáng)度二、填空題（每空2分，共20分。請(qǐng)將正確答案填入橫線處。）1.海洋中的自養(yǎng)微生物主要通過(guò)________作用固定二氧化碳，為生態(tài)系統(tǒng)提供初級(jí)生產(chǎn)力的基礎(chǔ)。2.在缺氧的海洋沉積物中，硫酸鹽還原菌可以將硫酸鹽還原為_(kāi)_______，并釋放硫化氫。3.通過(guò)高通量測(cè)序技術(shù)對(duì)微生物群落中的全部遺傳物質(zhì)進(jìn)行測(cè)序，以研究群落結(jié)構(gòu)和功能潛力的技術(shù)稱為_(kāi)_______。4.微生物在海洋中分解有機(jī)污染物，將其轉(zhuǎn)化為無(wú)機(jī)物或毒性較低物質(zhì)的過(guò)程，稱為_(kāi)_______。5.某些海洋微生物能夠與海洋植物或動(dòng)物建立互利共生的關(guān)系，例如珊瑚蟲(chóng)與共生的________細(xì)胞。6.研究特定微生物功能基因在群落中的豐度和表達(dá)情況的技術(shù)，通常稱為_(kāi)_______。7.海洋微生物在生物地球化學(xué)循環(huán)中不僅作為_(kāi)_______，也參與調(diào)控全球氣候。8.活體微生物計(jì)數(shù)技術(shù)，如________，可以區(qū)分活體和死體微生物，更準(zhǔn)確地評(píng)估群落活性。9.由微生物個(gè)體分泌的、用于包裹細(xì)胞、連接細(xì)胞以及與基質(zhì)相互作用的多糖、蛋白質(zhì)等組成的復(fù)雜混合物，稱為_(kāi)_______。10.海洋微生物的________是指其在生態(tài)系統(tǒng)中所執(zhí)行的各種生理代謝功能和生態(tài)角色。三、名詞解釋（每題4分，共20分。請(qǐng)對(duì)下列名詞進(jìn)行準(zhǔn)確解釋。）1.化能合成作用2.宏基因組學(xué)3.食物網(wǎng)基礎(chǔ)層4.生物膜5.功能基因挖掘四、簡(jiǎn)答題（每題6分，共18分。請(qǐng)簡(jiǎn)要回答下列問(wèn)題。）1.簡(jiǎn)述海洋微生物在碳循環(huán)中自養(yǎng)和異養(yǎng)過(guò)程的主要區(qū)別。2.簡(jiǎn)述微生物群落功能多樣性與生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性之間的關(guān)系。3.簡(jiǎn)述穩(wěn)定同位素標(biāo)記技術(shù)（如13C-DIC）在研究海洋微生物碳固定功能中的應(yīng)用原理。五、論述題（12分。請(qǐng)就下列問(wèn)題進(jìn)行深入論述。）結(jié)合具體實(shí)例，論述海洋微生物群落的功能多樣性對(duì)維持海洋生態(tài)系統(tǒng)健康和服務(wù)功能的重要性，并分析當(dāng)前海洋微生物功能研究面臨的主要挑戰(zhàn)。試卷答案一、選擇題1.C2.A3.D4.C5.C6.C7.C8.C9.B10.D二、填空題1.光合作用2.硫化氫3.宏基因組學(xué)4.生物降解5.藍(lán)藻（或zooxanthellae）6.功能基因挖掘7.生產(chǎn)者8.粉紅染色法（或PMA法）9.胞外聚合物基質(zhì)（或EPS）10.生態(tài)功能三、名詞解釋1.化能合成作用：某些微生物利用環(huán)境中的化學(xué)能（而非光能）來(lái)合成有機(jī)物，并儲(chǔ)存能量，同時(shí)將無(wú)機(jī)物轉(zhuǎn)化為有機(jī)物的過(guò)程。2.宏基因組學(xué)：研究環(huán)境樣品中全部微生物遺傳物質(zhì)（DNA或RNA）的結(jié)構(gòu)、功能及其與宿主環(huán)境互作的科學(xué)。3.食物網(wǎng)基礎(chǔ)層：在食物網(wǎng)中，處于底層，能夠通過(guò)自養(yǎng)或異養(yǎng)方式固定能量和物質(zhì)，為其他營(yíng)養(yǎng)級(jí)消費(fèi)者提供基礎(chǔ)的生物群，通常是生產(chǎn)者（如光合自養(yǎng)微生物）或初級(jí)消費(fèi)者（如化能自養(yǎng)微生物）。4.生物膜：微生物（主要是細(xì)菌和古菌）及其產(chǎn)生的胞外聚合物基質(zhì)形成的附著在固體或液體表面上的高度組織化的聚集體。5.功能基因挖掘：從宏基因組數(shù)據(jù)中鑒定、克隆和表征特定功能基因，以了解微生物群落中存在的特定代謝能力或生態(tài)功能。四、簡(jiǎn)答題1.自養(yǎng)過(guò)程主要利用光能或化學(xué)能將無(wú)機(jī)碳（如CO?）轉(zhuǎn)化為有機(jī)物，無(wú)需外部有機(jī)底物，常見(jiàn)于光合微生物和化能自養(yǎng)微生物。異養(yǎng)過(guò)程則需要從環(huán)境中攝取現(xiàn)成的有機(jī)物作為碳源和能量來(lái)源，通過(guò)分解或同化作用將其轉(zhuǎn)化為自身所需的有機(jī)物，絕大多數(shù)海洋微生物屬于異養(yǎng)型。2.功能多樣性高的微生物群落通常具有更強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)能力和抵抗干擾后的恢復(fù)能力，因?yàn)樗鼈儞碛袌?zhí)行多種不同生態(tài)功能的物種和基因。這意味著當(dāng)部分物種受到脅迫或數(shù)量下降時(shí)，其他功能相似的物種可以替代其功能，從而維持生態(tài)系統(tǒng)的整體穩(wěn)定性和服務(wù)功能。功能冗余可以緩沖環(huán)境變化對(duì)生態(tài)系統(tǒng)功能的影響。3.穩(wěn)定同位素標(biāo)記技術(shù)利用具有不同質(zhì)量但化學(xué)性質(zhì)相似的穩(wěn)定同位素（如13C標(biāo)記的二氧化碳或甲酸鹽）作為示蹤劑。將13C-DIC（碳酸氫鹽）加入海洋環(huán)境中，能夠進(jìn)行光合作用或化能自養(yǎng)固定的微生物會(huì)優(yōu)先吸收13C，將其同化進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)的有機(jī)物中。通過(guò)測(cè)定標(biāo)記微生物或其產(chǎn)生的有機(jī)物的13C富集程度，可以定量評(píng)估特定功能（如碳固定）微生物的貢獻(xiàn)率和活性。五、論述題海洋微生物群落的功能多樣性對(duì)維持海洋生態(tài)系統(tǒng)健康和服務(wù)功能至關(guān)重要。首先，功能多樣性是海洋生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)（碳、氮、磷等）和能量流動(dòng)的基礎(chǔ)。不同功能的微生物（如光合自養(yǎng)微生物、化能自養(yǎng)微生物、分解者、固氮者、硫化物氧化還原者等）協(xié)同作用，驅(qū)動(dòng)著全球生物地球化學(xué)循環(huán)，影響著大氣組成、氣候調(diào)節(jié)和氧氣生成。其次，功能多樣性構(gòu)成了生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的“緩沖器”。當(dāng)環(huán)境發(fā)生擾動(dòng)時(shí)（如溫度變化、污染、酸化），具有相似功能的物種之間可能存在替代效應(yīng)，功能冗余可以緩沖物種多樣性的喪失對(duì)生態(tài)系統(tǒng)功能的影響，維持生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和抵抗力。再次，功能多樣性影響著海洋食物網(wǎng)的結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性。作為食物網(wǎng)基礎(chǔ)層的自養(yǎng)微生物和初級(jí)消費(fèi)者，其功能多樣性決定了上層消費(fèi)者的食物來(lái)源和能量輸入，進(jìn)而影響整個(gè)食物網(wǎng)的穩(wěn)定性。此外，功能多樣性還與海洋生態(tài)系統(tǒng)的適應(yīng)能力相關(guān)，更廣泛的功能組合使得生態(tài)系統(tǒng)更能適應(yīng)未來(lái)的環(huán)境變化。當(dāng)前海洋微生物功能研究面臨的主要挑戰(zhàn)包括：1）難以將宏基因組/宏轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)中的基因信息與實(shí)際的功能表型（在自然環(huán)境中執(zhí)行的功能）有效關(guān)