2025年大学《海洋资源与环境》专业题库- 海洋生态营养物质循环与转化

2025年大学《海洋资源与环境》专业题库——海洋生态营养物质循环与转化考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题（每小题2分，共20分。请将正确选项字母填在题干后的括号内）1.下列哪一项不是海洋生态系统中氮的主要来源？A.大气氮的固定B.沉积物中氮的释放C.生物有机物的分解D.深海热液喷口输入2.海洋生物泵的主要功能是？A.将碳从表层输送到深海B.将氧气从深层输送到表层C.将磷从陆地向海洋输入D.将硅从表层输送到深层3.在缺氧的海底环境中，哪种微生物活动可以将硫酸盐转化为硫化物？A.硝化细菌B.硫酸盐还原菌C.氮固定细菌D.厌氧氨氧化菌4.通常情况下，限制海洋表层初级生产力的最主要营养盐是？A.硅酸盐B.溶解性铁C.氮（以硝酸盐或氨形式）D.溶解性锰5.氮沉降增加对海洋生态系统可能产生的主要影响之一是？A.导致水体富营养化B.减少生物对磷的吸收需求C.提高海洋表层pH值D.增加海洋深层溶解氧6.海洋中磷的主要储存库是？A.大气B.表层海水C.浮游植物D.沉积物7.水体稳定分层（Stratification）对海洋营养物质循环的主要影响是？A.促进营养物质在垂直方向的混合B.抑制底层营养盐向上层输运C.加速大气二氧化碳的吸收D.增强氮的固定作用8.初级生产力指的是？A.海洋动物的生长速率B.海洋中所有生物的呼吸作用总量C.海洋植物（主要是浮游植物）通过光合作用固定的碳量D.海洋中化学能向生物能转化的总速率9.下列哪种过程会将有机氮转化为无机氮（硝酸盐）？A.氨化作用B.硝化作用C.反硝化作用D.厌氧氨氧化作用10.过度捕捞大型掠食性鱼类，可能间接导致海洋生态系统初级生产力下降，其主要机制是？A.减少了对浮游植物的捕食压力B.改变了营养盐的利用格局C.增加了内部营养盐的再生D.导致了关键功能群生物的消失二、填空题（每空2分，共20分。请将答案填在横线上）1.海洋中碳循环的主要无机碳形式包括________、________和________。2.将氨氮氧化为亚硝酸盐和硝酸盐的过程称为________，主要参与者是________。3.生物泵不仅输送碳，也输送其他营养物质，如________和________。4.水体分层时，通常表层水体富含________，而底层水体富含________。5.人类活动输入海洋的氮、磷等营养物质超过生态系统的负荷能力，导致水体________，称为富营养化。三、名词解释（每题3分，共15分）1.限制性营养盐(LimitingNutrient)2.生物地球化学循环(BiogeochemicalCycle)3.氮固定(NitrogenFixation)4.初级生产力(PrimaryProductivity)5.水体分层(WaterStratification)四、简答题（每题5分，共20分）1.简述海洋中氮循环的主要步骤及其关键微生物类群。2.简述海洋碳循环中生物泵的主要机制及其对全球碳平衡的意义。3.简述人类活动（列举两种）如何影响海洋磷的循环。4.简述水体分层对海洋营养物质循环（特别是氮循环）可能产生的影响。五、论述题（10分）试述海洋生态系统中氮、磷两种关键营养物质的循环途径有何主要异同，并分析这些异同对海洋生态系统结构和功能可能产生的影响。试卷答案一、选择题1.D2.A3.B4.C5.A6.D7.B8.C9.B10.B二、填空题1.碳酸氢盐,碳酸,二氧化碳2.硝化作用,硝化细菌（或亚硝化细菌和硝化细菌）3.磷,氮4.溶解氧,营养盐（或氮、磷等）5.富营养化三、名词解释1.限制性营养盐：指在特定环境条件下，其供应量限制了生物群落（尤其是初级生产者）生长和代谢速率的营养元素。2.生物地球化学循环：指化学物质（如碳、氮、磷等）在生物圈、岩石圈、水圈和大气圈之间进行迁移、转化和循环的过程。3.氮固定：指将大气中惰性的氮气（N₂）转化为生物可利用的含氮化合物（如氨、硝酸盐）的过程。4.初级生产力：指海洋中浮游植物等生产者通过光合作用或化学合成作用固定碳（或产生有机物）的速率。5.水体分层：指由于温度和密度差异导致海水垂直分层，形成密度上小下大的稳定结构，阻碍上下层水体混合的现象。四、简答题1.海洋中氮循环的主要步骤及其关键微生物类群：*氮气固定（NitrogenFixation）：将大气中的N₂转化为氨（NH₃或NH₄⁺）。关键微生物：固氮细菌（如固氮螺菌）和蓝藻。*氨化作用（Ammonification）：含氮有机物（如蛋白质、尿素）分解为氨（NH₃或NH₄⁺）。关键微生物：细菌和真菌。*硝化作用（Nitrification）：氨（NH₃或NH₄⁺）转化为亚硝酸盐（NO₂⁻）和硝酸盐（NO₃⁻）。分两步进行，关键微生物：亚硝化细菌（将氨氧化为亚硝酸盐）和硝化细菌（将亚硝酸盐氧化为硝酸盐）。*硝酸盐还原作用（Denitrification）：硝酸盐（NO₃⁻）转化为氮气（N₂）或其他氮气化合物（如N₂O）。关键微生物：硝酸盐还原菌（在缺氧环境下）。*反硝化作用（Denitrification）和厌氧氨氧化作用（AnaerobicAmmoniumOxidation,ANAMMOX）：是硝酸盐在特定条件下（缺氧）被转化为氮气的两种主要途径。*硫酸盐还原（SulfateReduction）：在缺氧环境中，硫酸盐（SO₄²⁻）被硫酸盐还原菌转化为硫化物（S²⁻）。2.海洋碳循环中生物泵的主要机制及其对全球碳平衡的意义：*机制：生物泵主要包括两个关键环节。一是生产者（浮游植物）通过光合作用固定碳，并将碳以有机物形式输出到水柱上层。二是部分有机碳通过沉降（死亡生物体、未利用的有机碎屑）进入深海或沉积物，从而将碳从表层输送到深海或长期储存。这个过程将大量碳隔离在海洋表层以外，使其难以快速返回大气。*意义：生物泵是连接海洋表层碳循环（受大气控制）和深海/沉积物碳循环（长期储存）的关键纽带。它极大地增强了海洋对大气二氧化碳的吸收和储存能力，约占全球碳循环总通量的50%以上，是调节地球气候和碳平衡的重要因素。3.人类活动如何影响海洋磷的循环（列举两种）：*陆源输入增加：农业活动产生的含磷化肥和畜牧业废水，以及城市污水排放，通过河流将大量磷输入海洋，导致近岸海域富营养化。*工业排放：某些工业过程（如洗涤剂生产）排放含磷废水，也增加了海洋磷的负荷。4.水体分层对海洋营养物质循环（特别是氮循环）可能产生的影响：*阻碍垂直混合：分层结构限制了上下层水体的交换，使得表层积累的营养物质（如氮、磷）难以向深层输送，而深层富含营养盐的水也难以上升到表层。*影响氮循环过程：表层水体因光合作用消耗营养盐，而深层水体则富集营养盐。分层可能促使某些仅在特定层位（如界面、底层）发生的氮循环过程（如反硝化、厌氧氨氧化）受到空间限制，改变氮循环的总通量和效率。例如，表层光合作用消耗氮，但硝化作用可能仍在表层进行，而反硝化可能发生在缺氧的底层水或界面处，分层阻碍了这些过程的物质联系。五、论述题海洋生态系统中氮、磷两种关键营养物质的循环途径存在显著异同，这些异同深刻影响着海洋生态系统的结构和功能。相同点：1.基本环节相似：两者都包含固着（从无机到有机）、同化、分解（从有机到无机）和输出/输入等基本循环环节。2.受生物活动驱动：氮的固定、硝化、反硝化等关键步骤，以及磷的吸收、排泄、分解等环节，都由特定的微生物活动驱动。3.存在生物有效形态：两者都存在易被生物利用的无机形态（如硝酸盐N₃⁻,硝酸盐P₅⁺,磷酸盐PO₄³⁻）和有机形态（氨基酸N,磷酸酯P）。4.都可能发生内部循环/再生：海洋生态系统内部通过生物过程将一部分有机物中的氮、磷回归到无机状态，供其他生物再次利用。不同点：1.大气来源差异：氮气（N₂）是大气的主要成分，可以通过生物固氮作用进入海洋，是一个重要的外部输入源。磷几乎完全缺乏大气来源，主要依赖陆源输入（如河流、风化物）和沉积物释放，外部输入量通常远小于氮。2.储存库大小与分布：磷在海洋中的储存库（特别是沉积物中的生物成因磷灰石）远比氮的储存库（氮气、沉积物氮）大，但生物可利用的磷库存相对较小且分布不均（受沉积环境控制）。氮的储存库相对较小，主要存在于水体和沉积物中，但水体中的溶解无机氮是主要的生物可利用库。3.循环速率与限制：氮循环途径多，包含多种氧化还原过程，速率可能受多种因素限制，且存在多种限制性营养盐状态。磷循环相对更简单直接，其生物可利用形态转化较少，通常被认为是“保守”元素，其循环速率和总量更多地受外部输入（尤其是陆源）和沉积物释放的控制，磷往往是许多海洋生态系统的限制性营养盐。4.海洋内部再生比例：由于磷缺乏大气输入和快速的全球混合，海洋内部磷的再生比例（尤其是沉积物释放）可能相对较高且区域差异显著。氮的内部再生（如反硝化）是重要的全球碳循环过程，但在不同海域其贡献率差异很大。5.对生物过程的影响：虽然两者都是限制因子，但缺乏磷往往直接限制初级生产力的启动，而氮的缺乏可能更频繁地出现在特定环境或特定生理状态下。影响：