2025年大学《化学生物学》专业题库- 植物种群生态学研究

2025年大学《化学生物学》专业题库——植物种群生态学研究考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题（每题2分，共20分。请将正确选项的字母填在题后的括号内）1.下列哪一项不属于种群生态学研究的主要内容？A.种群密度及其变动规律B.种群的空间分布格局C.影响种群数量变动的生态因子D.种群遗传多样性的演化机制（侧重于分子遗传学）2.描述种群在理想环境条件下，数量按指数规律增长的理论模型是：A.逻辑斯蒂增长模型B.阻滞增长模型C.指数增长模型D.对数增长模型3.限制种群数量达到环境容纳量（K值）的主要因素通常是：A.非密度制约因子B.迁入率C.出生率D.密度制约因子4.当两个物种利用相同的资源时，它们之间发生的竞争关系称为：A.群落水平竞争B.生态位重叠C.互惠共生D.竞争排斥5.植物通过产生化学抑制剂来减少邻近同种植物生长的现象，称为：A.伴生生长B.生态位分化C.植物化学防御D.竞争排斥6.在植物种群生态学研究中，用于调查小粒种子植物或草本植物种群密度的常用方法是：A.标志重捕法B.样方法C.间接估计法D.航空遥感法7.植物种群对干旱环境表现出耐旱性，这种性状的遗传基础和生理生化机制属于：A.种群遗传学范畴B.生理生态学范畴C.行为生态学范畴D.群落生态学范畴8.下列哪项是植物次生代谢产物在种群调节中可能发挥的作用？A.提高种内通讯效率B.增强种群对外界环境变化的抵抗力C.通过化学防御降低种内竞争强度D.促进种间共生关系的建立9.影响植物种群空间分布格局的主要环境因素之一是：A.种子大小B.风力C.光照强度D.地形10.生态因子对植物种群的影响随着种群密度的变化而变化，这种影响属于：A.非密度制约作用B.密度制约作用C.直接作用D.间接作用二、填空题（每空1分，共15分。请将答案填在横线上）1.植物种群的数量变动通常受到__________因子和__________因子的共同影响。2.描述种群在单位面积或单位体积内的个体数量称为__________。3.领域性是许多动物种群的重要特征，但某些植物种群也表现出明显的领域行为，这被称为__________。4.种群生态学研究的核心问题是理解种群数量变动的__________和__________。5.植物在长期进化过程中形成的能够抵抗捕食者或竞争者的一类次生代谢物，通常被称为__________物质。6.在研究植物种群时，确定调查对象和范围的过程称为__________。7.环境容纳量（K值）是指在环境条件不受破坏的情况下，一定空间内所能维持的__________种群的最大数量。8.植物生理生态学研究植物与环境相互作用的__________和__________过程。9.某种植物分泌的化学物质能够抑制邻近同种植物的生长，这种现象被称为__________现象。10.生态位是指一个物种在群落中的__________和__________。三、名词解释（每题3分，共15分。请用简洁的语言解释下列名词）1.种群调节2.生态对策（r-对策者与K-对策者）3.限制性因子4.植物化学防御5.样方法四、简答题（每题5分，共20分。请简要回答下列问题）1.简述影响植物种群数量波动的几个主要因素。2.比较植物种内竞争和种间竞争在表现形式和生态效应上的主要区别。3.简述环境因子中光照和水分对植物种群结构和分布的影响。4.为什么说植物种群生态学研究需要与其他学科（如化学、生理学）相结合？五、论述题（10分。请结合实例，深入论述植物次生代谢物在调节种间关系或影响种群动态方面的作用机制。）六、计算题/分析题（15分。请根据以下情景进行分析或计算）某研究团队调查了某草原上两种一年生草本植物A和B的种群动态。在研究初期（时间点0），植物A的种群密度为100株/平方米，植物B的种群密度为50株/平方米。假设植物A的种群增长符合逻辑斯蒂增长模型，其环境容纳量K_A=250株/平方米，内禀增长率（最大增长率）r_A=0.5（周^-1）。植物B的种群增长则受到植物A的化学生态因子显著抑制，其增长率与植物A种群密度呈负相关，关系式为r_B=0.3-0.001*N_A（其中N_A为植物A的种群密度，单位：株/平方米）。请回答：1.计算植物A在时间点0的瞬时增长率。2.简要分析植物B的增长率受植物A种群密度影响的机制。3.假设其他环境条件保持稳定，预测当植物A的种群密度分别达到50株/平方米和200株/平方米时，植物B的种群增长率会是多少？并简要解释这两个情景下植物B种群动态可能出现的不同趋势。试卷答案一、选择题1.D2.C3.D4.B5.C6.B7.B8.C9.B10.B二、填空题1.非生物；生物2.种群密度3.植物领域行为4.规律；原因5.植物次生6.样地设置7.特定8.生理；生态9.竞根10.生态位；功能三、名词解释1.种群调节：指生态系统中各种生物和非生物因素对种群数量变动施加的制约和影响，使种群数量保持相对稳定或按一定规律波动的过程。2.生态对策（r-对策者与K-对策者）：r-对策者指在低密度、不稳定环境中，通过产生大量小而早期成熟的个体以维持种群数量，如一年生植物；K-对策者指在高密度、稳定环境中，通过产生少量大而晚期成熟的个体并投入大量资源于个体生存和繁殖以维持种群数量，如大多数多年生高大植物。3.限制性因子：指在特定环境条件下，限制种群数量增长或维持其处于某一水平的环境因素，当其强度变化时，会引起种群数量发生相应变化。4.植物化学防御：指植物通过代谢途径合成或积累一系列次生代谢产物，用于抵抗植食性动物取食、病原微生物感染或竞争者抑制，从而提高生存和繁殖成功率。5.样方法：指在研究区域中随机或系统地设置样方（固定面积），通过计数样方内目标个体的数量，来估算种群密度、分布格局等参数的一种调查方法。四、简答题1.影响植物种群数量波动的因素主要包括：环境因子（如气候异常、干旱、洪水、光照变化、土壤肥力下降等非密度制约因子；种内竞争加剧、捕食/寄生/疾病等密度制约因子）、生物因子（如种间竞争、互惠共生、植物化学防御等）、人类活动（如栖息地破坏、环境污染、过度开发、引种等）。2.植物种内竞争主要表现为同种个体之间对有限资源（如光照、水分、养分、空间、繁殖机会等）的争夺，可能导致生长抑制、繁殖失败、死亡率升高等，其结果往往促进种群内遗传多样性维持或分化。种间竞争则表现为不同种植物个体之间对相同或相似资源的争夺，可能导致竞争一排斥结果（一个物种取代另一个物种）、生态位分化（不同物种利用不同资源或在不同环境梯度上分布）、协同作用或中性作用等，其结果影响群落结构和物种组成。3.光照是植物光合作用和形态建成的基础，强光下植物可能生长繁茂、种群密度较高，但可能发生遮蔽，导致下层植物生长受抑制，影响种群垂直结构；弱光下植物可能生长矮化、扩展，影响种群水平分布。水分是植物生存的关键，干旱环境下植物需更强的耐旱性，可能导致种群密度降低、分布区收缩，或仅限于水源充足区域，影响种群结构和分布范围。4.植物种群生态学研究关注植物与环境、植物与植物之间的相互作用，而植物的生长、发育、繁殖、抗逆性等生理生化特性是其与环境相互作用的基础，这与植物生理学密切相关。植物次生代谢物等化学物质既是植物内部信号传导、防御机制的一部分，也影响着种间关系，这需要化学知识来解析其结构、功能、合成途径和生态效应。因此，结合化学、生理学等学科知识，能够更全面、深入地理解植物种群在生态系统中的行为、适应和动态变化。五、论述题植物次生代谢物在调节种间关系或影响种群动态方面发挥着重要作用。一方面，它们可以作为化学防御物质，直接抑制或杀死捕食者、寄生者或竞争者，从而降低种内或种间竞争压力，保护自身种群或提高种内个体生存率。例如，某些植物释放的化感物质可以抑制邻近同种或异种植物的生长，减少种内竞争，维持种群优势或改变群落结构。另一方面，植物次生代谢物也可以通过化学通讯影响种间关系。例如，某些植物释放的挥发物可以吸引传粉者或害虫的捕食者，从而间接影响自身或邻近植物的繁殖或生存；或者，某些植物释放的信号物质可以吸引其他植食性动物来捕食竞争对手，实现“化学共生”或“间接防御”。此外，植物对环境胁迫（如干旱、盐碱、重金属污染）的响应往往伴随着次生代谢物含量的变化，这些变化可能影响植物自身的存活、繁殖和竞争力，进而影响种群动态。因此，植物次生代谢物是连接植物个体生理生化特性与种群、群落生态学过程的桥梁，是理解植物与生物和非生物环境相互作用的关键。六、计算题/分析题1.植物A在时间点0的瞬时增长率r=r_A*(N/K_A)=0.5*(100/250)=0.5*0.4=0.2(周^-1)。2.植物B的增长率r_B=0.3-0.001*N_A，表明植物B的增长率随着植物A种群密度N_A的增加而降低。这意味着当植物A（可能释放某种抑制性化学物质）的密度升高时，植物B的生存环境恶化，其生长和繁殖受到抑制，导致种群增长速度减慢。这种负相关关系反映了植物A对植物B种群动态的密度制约影响，具体机制可能涉及化感作用、资源竞争加剧或植食性动物对植物A的集中取食间接影响了植物B。3.当N_A=50株/平方米时，r_B=0.3-0.001*50=0.3-0.05=0.25(周^-1)。此时植物B的种群增长率较高，可能处于较快的增长阶段。当N_A=200株/平方米时，r_B=0.3-0.001*200=0.3-0.2=