水生生物学(专)期末考试试题及参考答案

水生生物学(专)期末考试试题及参考答案一、名词解释（每小题3分，共18分）1.广盐性生物：指能够在盐度变化范围较大的水域中生存的水生生物，其渗透压调节机制具有高度可塑性，可通过主动调节体内离子浓度或改变渗透物质含量适应环境盐度波动，典型代表如罗非鱼、中华绒螯蟹等。2.补偿深度：在水体垂直方向上，光合作用产生的氧气量与呼吸作用消耗的氧气量相等的水层深度。该深度是真光层与无光层的分界，其数值受光照强度、水体透明度、浮游植物密度等因素影响，直接决定水域初级生产力的垂直分布。3.赤潮：由某些浮游生物（如甲藻、硅藻）在特定环境条件下（如富营养化、水温适宜、水流停滞）爆发性增殖或聚集，导致水体变色（多为红色、褐色）的生态异常现象。常伴随溶解氧下降、有毒物质释放，引发水生生物大量死亡。4.夏眠（夏蛰）：部分水生生物在夏季高温或干旱环境下进入的休眠状态。通过降低代谢率、减少活动保存能量，如肺鱼在泥沼干涸时分泌黏液形成茧状结构，代谢水平降至正常的1/60，直至雨季恢复。5.浮性卵：鱼类或水生无脊椎动物产出的具有浮力的卵，通常卵内含有油球或卵膜外有胶质层，密度小于水，可随水流漂浮。浮性卵的分布与水团运动密切相关，常见于海洋中上层鱼类（如鲐鱼、蓝圆鲹）。6.附肢：节肢动物（如虾、蟹）体节上的分节运动器官，由原肢（基节、底节）和内外肢组成，功能分化显著。如对虾的第一触角司嗅觉，大颚用于咀嚼，步足负责爬行，游泳足辅助游泳，体现了形态与功能的高度适应。二、单项选择题（每小题2分，共20分）1.下列属于腔肠动物门的典型代表是（）A.轮虫B.水螅C.枝角类D.桡足类答案：B（腔肠动物具刺细胞和辐射对称体制，水螅为典型淡水种类；轮虫属轮虫动物门，枝角类、桡足类属节肢动物门甲壳纲）2.水域初级生产力的主要限制因子通常是（）A.溶解二氧化碳浓度B.光照强度C.氮磷比D.水温答案：B（在真光层内，光照是光合作用的能量来源，其垂直衰减直接决定初级生产力上限；氮磷为营养限制因子，但光照不足时营养再丰富也无法提高生产力）3.海洋硬骨鱼类调节渗透压的主要方式是（）A.大量饮水并排出高浓度尿液B.减少饮水并排出低浓度尿液C.依靠皮肤主动吸收离子D.通过鳃主动排出钠离子答案：D（海洋硬骨鱼体液浓度低于海水，需主动排出多余盐分：通过鳃上的氯细胞排出Na⁺、Cl⁻，肾脏排出少量低渗尿，同时适量饮水补充水分）4.鲤鱼体表覆盖的鳞片类型为（）A.圆鳞B.栉鳞C.硬鳞D.盾鳞答案：A（鲤形目鱼类多为圆鳞，边缘光滑；栉鳞边缘具齿，常见于鲈形目；硬鳞为软骨硬鳞鱼类（如鲟鱼）特有；盾鳞为软骨鱼类（如鲨鱼）特征）5.湖泊富营养化的关键指示生物通常是（）A.大型沉水植物B.蓝藻门浮游植物C.底栖寡毛类D.枝角类浮游动物答案：B（富营养化水体中氮磷过剩，蓝藻（如微囊藻、鱼腥藻）因具固氮能力和伪空泡调节浮力，易形成水华，是富营养化的标志性生物）6.大麻哈鱼从海洋洄游至河流的行为属于（）A.索饵洄游B.越冬洄游C.生殖洄游D.垂直洄游答案：C（生殖洄游指鱼类为繁殖后代进行的定向迁移，大麻哈鱼在性成熟后由海洋返回出生地河流产卵，属于典型溯河生殖洄游）7.鱼类卵膜中最外层的结构是（）A.初级卵膜（卵黄膜）B.次级卵膜（绒毛膜）C.三级卵膜（输卵管膜）D.透明带答案：C（鱼类卵膜由内至外依次为初级卵膜（卵黄膜，由卵母细胞分泌）、次级卵膜（绒毛膜，由滤泡细胞分泌）、三级卵膜（输卵管膜，由输卵管腺体分泌））8.下列属于无颌类的现存代表是（）A.七鳃鳗B.鲨鱼C.鳐鱼D.肺鱼答案：A（无颌类（圆口纲）无上下颌，现存仅有七鳃鳗和盲鳗；鲨鱼、鳐鱼属软骨鱼纲（有颌类），肺鱼属硬骨鱼纲肉鳍亚纲）9.渔业资源管理中“最大持续产量”（MSY）对应的种群数量通常为（）A.环境容纳量（K）B.K/2C.K/3D.K/4答案：B（根据逻辑斯谛增长模型，种群增长率在N=K/2时最大，此时捕捞量等于增长量，可实现持续利用；超过K/2时增长率下降，低于则恢复缓慢）10.利用COI基因进行物种鉴定的技术称为（）A.基因组测序B.转录组分析C.DNA条形码D.宏基因组学答案：C（DNA条形码通过标准化短片段（如动物的COI基因）实现快速物种鉴定，已广泛应用于水生生物分类和多样性监测）三、简答题（每小题6分，共30分）1.简述水生昆虫的呼吸适应机制。答：水生昆虫因生活水层和习性不同，演化出多种呼吸方式：①气管鳃呼吸（如蜉蝣稚虫、石蛾幼虫）：体壁外突形成薄壁鳃状结构，内含气管分支，直接从水中摄取溶解氧；②气门呼吸（如龙虱成虫）：通过腹部气门直接接触空气，以体壁或后翅下的气泡储存氧气，周期性浮出水面换气；③皮肤呼吸（如某些摇蚊幼虫）：体壁极薄且富含血红蛋白，可直接从水中吸收氧气，适应低氧环境；④内寄生呼吸（如某些寄生性水生昆虫幼虫）：通过穿透宿主组织的呼吸管获取宿主血淋巴中的氧气。2.比较轮虫孤雌生殖与有性生殖的生态意义。答：①孤雌生殖（单性生殖）：环境适宜时（食物充足、水温稳定），轮虫通过非需精卵繁殖，后代均为雌性，繁殖速率快（24小时可完成1代），能快速占据生态位，是种群扩张的主要方式；②有性生殖：环境恶化时（食物匮乏、种群密度过高），部分雌体产生需精卵（小卵），发育为雄性个体，雌雄交配产生厚壁休眠卵（冬卵）。休眠卵可抵抗干旱、低温等不利条件，在环境恢复时萌发，保证种群延续。两种生殖方式结合，既实现快速增殖，又通过基因重组增强适应力。3.分析温度对水生生物代谢活动的影响路径。答：温度通过三条路径影响代谢：①直接影响酶活性：在最适温度范围内（如鱼类通常20-30℃），温度每升高10℃，代谢速率（呼吸、摄食）约增加2-3倍（Q10效应）；超过上限（如35℃以上），酶变性失活，代谢紊乱；②间接影响溶解氧：水温升高降低水体溶氧溶解度（如20℃时溶氧9.07mg/L，30℃时7.54mg/L），而生物代谢耗氧增加，导致缺氧胁迫；③改变行为模式：低温时水生生物活动减弱（如鱼类集群越冬），高温时可能出现避热迁移（如溯河鱼类向深水区移动）。此外，温度还影响发育速率（如蛙类蝌蚪在25℃时变态时间比15℃缩短50%）和繁殖周期（如鲤科鱼类需水温18℃以上才产卵）。4.说明枝角类“生态雌体”与“冬卵”的形成条件及功能差异。答：①生态雌体（孤雌生殖雌体）：形成于环境稳定期（食物丰富、温度适宜、种群密度低），通过孤雌生殖产生非需精卵（双倍体），后代均为雌体，繁殖迅速，功能是快速扩大种群数量；②冬卵（休眠卵）：当环境恶化（食物短缺、种群密度过高、温度波动）时，部分生态雌体产生需精卵（单倍体），未受精则发育为雄体，雌雄交配后形成双倍体冬卵。冬卵具厚卵壳，内含大量卵黄，可抵抗干旱、冷冻（-20℃存活数年），功能是在不利条件下保存遗传物质，待环境恢复时萌发为新的生态雌体。5.阐述底栖动物在水生态系统物质循环中的作用。答：底栖动物是物质循环的关键驱动者：①分解者功能：摇蚊幼虫、颤蚓等碎屑食性动物摄食底泥中的有机碎屑（如死亡藻类、动植物残体），通过肠道微生物分解将大分子有机物转化为小分子（如氨基酸、脂肪酸），加速矿化过程；②生物扰动：河蚬、螺类的爬行和滤食行为可松动底泥，促进底泥-水界面的物质交换（如释放磷、氮到上覆水）；③营养级传递：底栖动物（如螺、蚌）作为初级消费者，将底泥中的有机质转化为自身生物量，为鱼类、水鸟等高级消费者提供食物，实现能量从底泥向更高营养级流动；④污染物固定：某些底栖动物（如河蚌）可通过富集作用吸收重金属（如铅、镉），降低水体污染浓度，同时其壳体（主要成分为碳酸钙）可固定碳元素，参与碳循环。四、论述题（每小题10分，共20分）1.以珊瑚礁生态系统为例，论述生物与环境的协同进化机制。答：珊瑚礁是生物与环境高度协同进化的典型生态系统，其形成与维持体现了多重适应性：（1）虫黄藻与珊瑚虫的共生关系：珊瑚虫（刺胞动物）体内共生虫黄藻（甲藻门），虫黄藻通过光合作用为珊瑚提供90%的能量（以甘油、葡萄糖形式），同时吸收珊瑚代谢产生的CO₂和含氮废物；珊瑚则为虫黄藻提供稳定的栖息环境（碳酸钙骨骼）和光照条件（珊瑚向上生长至真光层）。这种共生使珊瑚在寡营养的热带海域（氮磷浓度＜1μmol/L）仍能快速构建骨骼（年生长3-10cm），形成大型礁体。（2）抗逆性适应：珊瑚通过多种机制应对环境压力。例如，在高温（＞30℃）下，珊瑚虫会排出虫黄藻（白化现象），但部分珊瑚可通过选择耐热虫黄藻株系（如CladeD）恢复共生；面对捕食（如长棘海星），珊瑚分泌黏液（含抗菌肽）抑制病原体感染，同时与隆头鱼等“清洁鱼”形成互利关系，清除体表寄生虫。（3）礁体结构对水流的改造：珊瑚骨骼形成的复杂三维结构（孔隙率＞50%）可减缓波浪能量（消波率达90%），降低礁后区水流速度，促进细颗粒沉积，为海草、贝类等底栖生物提供稳定生境；同时，礁体的沟槽系统引导水流循环，将外海的营养盐（如上升流带来的硝酸盐）带入礁区，补充寡营养环境的养分不足。（4）生物多样性的维持机制：珊瑚礁的复杂生境支持了占海洋物种25%的生物（如鱼类、甲壳类、软体动物），形成高度特化的生态位。例如，雀鲷通过领域行为保护其栖息的珊瑚，防止藻类过度生长；鹦嘴鱼啃食珊瑚表面的附生藻类，促进珊瑚虫扩张。这种生物间的相互作用（竞争、互利、捕食）维持了系统的动态平衡，使珊瑚礁在扰动（如台风、白化）后能通过自然演替恢复。综上，珊瑚礁的形成是珊瑚虫与虫黄藻共生、生物对环境压力的适应性进化、礁体结构对水流的改造以及生物间复杂互作共同作用的结果，体现了生物与环境在分子、个体、群落水平的协同进化。2.从渗透压调节角度，分析广盐性鱼类在咸淡水环境转换中的生理适应策略。答：广盐性鱼类（如罗非鱼、中华鲟）能在盐度0-40‰的水域中生存，其渗透压调节涉及多个器官的协同作用，具体策略如下：（1）鳃的离子转运：鳃是主要的渗透调节器官，分布有大量线粒体丰富细胞（氯细胞）。在淡水环境（盐度＜0.5‰）中，氯细胞通过Na⁺/H⁺交换体（NHE）和Cl⁻/HCO₃⁻交换体主动吸收水中的Na⁺、Cl⁻（浓度仅为体液的1/100）；同时，鳃上的Na⁺-K⁺-ATP酶（NKA）泵将细胞内的Na⁺泵入血液，维持体液浓度（约300mOsm/kg）。进入海水（盐度35‰，约1000mOsm/kg）后，氯细胞形态改变（增大、微绒毛增多），NKA活性提高2-3倍，同时激活Na⁺-K⁺-2Cl⁻协同转运体（NKCC），将血液中的Na⁺、Cl⁻泵入细胞，再通过顶端的CFTR氯离子通道排出体外，实现主动排盐。（2）肾脏的排泄调节：淡水环境中，鱼类通过肾小球滤过产生大量低渗尿（尿量占体重的5-10%/天），排出多余水分（体液渗透压高于环境，水分被动渗入体内）；肾小管几乎不重吸收离子，尿液渗透压仅为50-100mOsm/kg。进入海水后，肾小球滤过率下降（减少80%），肾小管重吸收水分和离子（如Na⁺、K⁺），产生少量高渗尿（渗透压可达500mOsm/kg），减少水分流失。（3）皮肤与消化道的辅助作用：淡水鱼皮肤和鳃的通透性低，减少水分渗入；海水鱼则通过主动饮水（摄入量为体重的1-2%/小时）补充水分，消化道（前肠）吸收饮水中的水分，同时排出难吸收的Mg²⁺、SO₄²⁻（形成高浓度粪便）。例如，欧洲鳗鲡在海水环境中，肠道Na⁺-K⁺-ATP酶活性提高，促进水分吸收。（4）血浆渗透压调节物质：广盐性鱼类可通过改变血浆中有机溶质（如游离氨基酸、尿素）浓度辅助渗透调节。例如，某些鲻形目鱼类在盐度升高时，血浆中脯氨酸、甘氨酸浓度增加，提高体液渗透压；而弹涂鱼在陆栖时，通过积累尿素（浓度达300mmol/L）维持细胞渗透压，防止脱水。（5）分子水平的适应：盐度变化会诱导渗透调节相关基因的表达。例如，罗非鱼在盐度突变后，鳃中NKAα亚基、NKCC1、CFTR等基因的mRNA水平在24小时内显著上调（表达量增加5-10倍），促进离子转运蛋白的合成；同时，热休克蛋白（HSP70）表达增加，保护细胞免受渗透压骤变引起的损伤。综上，广盐性鱼类通过鳃、肾脏、消化道的结构与功能调整，结合分子水平的基因表达调控，实现了在咸淡水环境转换中的渗透压平衡，体现了生理机制的高度可塑性。五、综合分析题（12分）某湖泊监测数据显示：夏季表层水温28℃，溶解氧5.2mg/L（饱和度65%），总氮2.8mg/L，总磷0.15mg/L，叶绿素a浓度35μg/L，浮游植物优势种为微囊藻（占比78%），鱼类捕获量中鲫鱼（杂食性）占62%，鲢鳙（滤食性）占15%。（1）判断该湖泊的营养状态并说明依据；（2）分析浮游植物优势种形成的主要原因；（3）提出改善该湖泊生态的具体措施。参考答案：（1）营养状态判断：该湖泊处于富营养化状态（中度至重度）。依据：①总氮（＞0.5mg/L）、总磷（＞0.02mg/L）远超贫营养标准；②叶绿素a浓度（＞10μg/L）为富营养化典型指标；③浮游植物优势种为微囊藻（富营养化指示种）；④