2025年大学《生物统计学》专业题库- 生态统计学对湿地生态系统的研究

2025年大学《生物统计学》专业题库——生态统计学对湿地生态系统的研究考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题（每小题2分，共20分。请将正确选项的字母填在题干后的括号内）1.在湿地生态调查中，欲估计某种大型水鸟的种群密度，采用标志重捕法时，标志不应对鸟的生存、行为产生显著影响，这体现了该方法的（）。A.可行性原则B.标志效应原则C.抽样随机性原则D.样本量充分性原则2.比较两个湿地样地群落物种多样性的差异，如果样地1的Shannon-Wiener指数（H）为3.2，样地2的为2.5，则说明（）。A.样地1的物种丰富度一定高于样地2B.样地1的物种均匀度一定高于样地2C.样地1的群落信息量一定大于样地2D.样地1的物种多样性肯定优于样地23.测量湿地植被样方中某种优势植物的株高，数据呈偏态分布，且存在少数极端高值，描述该变量集中趋势和离散程度最合适的统计量分别是（）。A.均值和中位数B.均值和标准差C.中位数和四分位距D.均值和极差4.研究不同污染梯度（低、中、高）对湿地芦苇根系长度的影响，若要检验不同梯度下芦苇根系长度的均值是否存在显著差异，应选择的统计检验方法是（）。A.配对样本t检验B.独立样本t检验C.单因素方差分析D.Kruskal-WallisH检验5.分析湿地水体透明度与浮游植物密度之间的关系，发现两者呈线性正相关，相关系数r=0.85，则该相关系数的统计学意义是（）。A.水体透明度是浮游植物密度的唯一决定因素B.水体透明度每增加一个单位，浮游植物密度必然增加0.85个单位C.浮游植物密度的变化有85%可以由水体透明度解释D.水体透明度与浮游植物密度之间存在显著的线性正相关关系6.在分析多个湿地环境因子对某个指示物种分布的影响时，如果因子的数量较多，且存在多重共线性，此时进行回归分析较为合适的方法是（）。A.简单线性回归B.逐步回归C.主成分回归D.多项式回归7.比较受干扰湿地和未受干扰湿地中两种优势鱼类的群落结构相似性，适合使用的统计方法是（）。A.相关系数B.方差分析C.群落相似性系数（如Jaccard或Sørensen）D.回归分析8.对同一片湿地进行为期一年的植被群落调查，每月记录某种灌木的盖度，分析其季节性变化，应使用的统计分析方法可能是（）。A.独立样本t检验B.重复测量方差分析C.Kruskal-WallisH检验D.Mann-WhitneyU检验9.在进行湿地土壤养分空间分析时，发现某养分含量数据存在显著的空间自相关性，此时应选择的统计方法是（）。A.Pearson相关分析B.Moran'sI指数计算C.线性回归分析D.ANOVA10.对湿地沉积物样品进行多变量分析，以揭示影响沉积物群落组成的几个关键环境因子（如有机质含量、pH、颗粒组成等）之间的相互关系，适合使用的分析方法是（）。A.聚类分析B.多维尺度分析（NMDS）C.因子分析D.主成分分析（PCA）二、填空题（每空2分，共20分）1.标志重捕法估计种群密度时，公式N=(Mn/M)*Mn中，N代表__________，Mn代表____________，M代表____________。2.Shannon-Wiener指数H受物种丰富度和__________两个因素的综合影响。3.在方差分析中，F检验的零假设是所有组的__________相等。4.当数据不满足正态分布或方差齐性时，比较两组均值差异，可以考虑使用__________检验或__________检验。5.回归分析中，判定回归模型拟合优度的统计量是__________。6.在生态学研究中，用于衡量群落相似程度的指标除了Sørensen指数，还有__________指数。7.对多个样本进行排序，判断其差异显著性时，常用的非参数检验方法是__________检验。8.分析时间序列数据时，如果数据呈现明显的趋势和季节性，常采用__________模型进行拟合。9.在进行生态学数据统计分析前，需要对数据进行检查和预处理，主要包括__________、异常值处理和__________等步骤。10.空间统计中，用来描述空间数据聚集或分散程度的指标是__________。三、简答题（每题5分，共15分）1.简述选择合适的抽样方法进行湿地生态调查时应考虑的主要因素。2.解释什么是生态统计学中的“假设检验”，并说明其基本步骤。3.在湿地生态学研究中，使用回归分析预测变量时需要注意哪些潜在问题？四、计算题（共25分）1.（10分）研究人员在两个相邻的湿地样地（样地A和样地B）中分别设置5个1m×1m的样方，调查某种两栖类幼体数量。结果如下：样地A：8,12,15,10,9；样地B：5,7,6,8,4。试分别计算两个样地该物种幼体的均值和标准差。假设总体方差相等，请检验两个样地该物种幼体数量是否存在显著差异（α=0.05）。请写出检验统计量的公式和计算过程。2.（15分）某研究测量了湿地中10个沉积物样品的有机质含量（%）（X）和对应的底栖动物多样性指数（Y），数据如下：X=2.1,3.5,4.2,5.0,3.8,2.5,4.8,5.5,3.0,2.8；Y=2.3,3.1,3.5,4.0,3.2,2.0,3.8,4.1,2.5,2.4。试计算X和Y之间的Pearson相关系数r，并解释其含义。假设两者之间存在线性关系，请建立Y对X的线性回归方程，并解释回归系数的含义。五、分析论述题（15分）试结合湿地生态系统的特点，论述多元统计分析方法（如PCA、CCA/RDA）在湿地生态学研究中的应用价值。请说明至少两种不同的研究情境，并解释在这些情境下选择该分析方法的原因及其能够解决的关键问题。试卷答案一、选择题1.B2.C3.C4.C5.D6.C7.C8.B9.B10.D二、填空题1.总种群数量；第一次捕获的个体中标记的个体数；第二次捕获的个体总数2.物种均匀度3.组间均值方差4.Mann-WhitneyU检验；Wilcoxon符号秩检验5.决定系数（R²）6.Jaccard指数7.Kruskal-WallisH检验8.时间序列9.数据清洗；数据转换10.Moran'sI指数三、简答题1.应考虑的因素包括：研究目标、湿地类型与结构、物种特性（活动能力、分布范围）、资源限制（时间、人力、经费）、数据类型（计数、测量值）、以及确保样本能代表总体等。2.假设检验是利用样本信息判断关于总体参数的假设是否成立的统计推断方法。基本步骤包括：提出零假设（H₀）和备择假设（H₁）；选择合适的检验统计量并确定其分布；根据显著性水平α确定拒绝域；计算检验统计量的观测值；作出统计决策（拒绝H₀或未拒绝H₀）。3.需要注意的问题包括：自相关（空间或时间）；多重共线性；异常值的影响；模型过拟合或欠拟合；外推预测的可靠性；生态学意义的解释是否合理等。四、计算题1.检验两个独立样本均值是否存在差异（方差相等）。*样地A均值：$\bar{X}_A=(8+12+15+10+9)/5=10.6$*样地A标准差：$s_A=\sqrt{[(8-10.6)²+(12-10.6)²+(15-10.6)²+(10-10.6)²+(9-10.6)²]/(5-1)}=\sqrt{29.2/4}=2.64$*样地B均值：$\bar{X}_B=(5+7+6+8+4)/5=6.2$*样地B标准差：$s_B=\sqrt{[(5-6.2)²+(7-6.2)²+(6-6.2)²+(8-6.2)²+(4-6.2)²]/(5-1)}=\sqrt{23.2/4}=2.38$*合并方差估计：$s_p^2=[(5-1)s_A^2+(5-1)s_B^2]/(5+5-2)=[4*29.2+4*23.2]/8=[116.8+92.8]/8=209.6/8=26.2$*合并方差标准差：$s_p=\sqrt{26.2}=5.12$*检验统计量计算：$F=(s_A^2/s_B^2)=(2.64^2/2.38^2)=(6.9/5.66)=1.22$*查F分布表，df₁=4,df₂=4,α=0.05，临界值$F_{0.05,4,4}≈6.39$*比较检验统计量与临界值：$F=1.22<6.39$*结论：未拒绝零假设，即认为两个样地该物种幼体数量在α=0.05水平上无显著差异。2.计算Pearson相关系数r和线性回归方程。*计算所需各项和：$\sumX=2.1+3.5+...+2.8=38.5$,$\sumY=2.3+3.1+...+2.4=31.4$*$\sumX^2=2.1^2+3.5^2+...+2.8^2=161.77$,$\sumY^2=2.3^2+3.1^2+...+2.4^2=100.94$*$\sumXY=2.1*2.3+3.5*3.1+...+2.8*2.4=132.02$*样本量n=10*Pearson相关系数计算：*$r=[n\sumXY-(\sumX)(\sumY)]/[\sqrt{n\sumX^2-(\sumX)^2}*\sqrt{n\sumY^2-(\sumY)^2}]$*$r=[10*132.02-38.5*31.4]/[sqrt(10*161.77-38.5^2)*sqrt(10*100.94-31.4^2)]$*$r=[1320.2-1213.9]/[sqrt(1617.7-1482.25)*sqrt(1009.4-985.96)]$*$r=[106.3]/[sqrt(135.45)*sqrt(23.44)]$*$r=106.3/[11.64*4.84]$*$r=106.3/56.36=0.887$*相关系数r=0.887，说明有机质含量与底栖动物多样性指数之间存在较强的正线性相关关系。*建立线性回归方程Y=a+bX：*回归系数b计算：*$b=[n\sumXY-(\sumX)(\sumY)]/[n\sumX^2-(\sumX)^2]$*$b=[106.3]/[1617.7-1482.25]=106.3/135.45=0.784$*截距a计算：*$a=(\sumY)/n-b*(\sumX)/n$*$a=31.4/10-0.784*38.5/10=3.14-0.784*3.85=3.14-3.022=0.118$*回归方程：Y=0.118+0.784X*回归系数b=0.784的含义是，有机质含量X每增加一个单位，底栖动物多样性指数Y预计平均增加0.784个单位，且这种关系在统计上显著。五、分析论述题多元统计分析方法（如PCA、CCA/RDA）在湿地生态学研究中有重要应用价值。湿地生态系统通常具有复杂的结构和多样的影响因素，涉及多个物种和环境变量，多元方法能有效处理这种复杂性。*研究情境1：评估多个环境因子对湿地植被群落结构的影响。湿地环境因子复杂多样，包括土壤理化性质（pH、有机质、养分含量）、地形因子（高程、坡度）、水文条件（水位、流速）等。使用主成分分析（PCA）或因子分析（FA）可以将众多环境变量降维，提取出少数几个主要的环境因子主成分或因子，这些主成分/因子能解释大部分环境变量的变异信息。然后，可以将这些主成分/因子作为独立变量，结合植物群落数据（如物种组成、多度）进行回归分析（如CCA或RDA），以揭示植物群落结构与主导环境因子之间的关系，识别关键影