2025年大学《生物科学》专业题库-海洋生态系统中的氮循环

2025年大学《生物科学》专业题库——海洋生态系统中的氮循环考试时间：______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.在海洋生态系统中，将大气中的N2转化为生物可利用的氨（或硝酸盐）的过程称为：A.硝化作用B.反硝化作用C.固氮作用D.厌氧氨氧化作用2.下列哪种微生物群落在海洋缺氧沉积物中，能将氨和硝酸盐转化为氮气？A.氨氧化细菌(AOB)B.氨氧化古菌(AOA)C.反硝化细菌D.同化细菌3.海洋表层光合作用活跃区域，通常氮循环的主要限制因子是：A.硅酸盐B.磷酸盐C.氮气(N2)D.溶解氧4.上升流区通常具有高生物生产力和低底层水的硝酸盐浓度，这主要是因为：A.氮沉降输入充足B.厌氧氨氧化作用强烈C.水体湍流混合，将氮输送到表层D.表层光合作用消耗大量氮，且向下输送受阻5.人类活动导致的大气氮沉降增加，对海洋生态系统最显著的影响之一是：A.提高了深海沉积物的氧气含量B.导致许多海洋区域发生富营养化C.降低了海洋生物对磷的依赖D.减少了海洋中氮气的总量6.硝化作用的两个阶段通常由不同的微生物类群完成，这是因为在大多数海洋环境中：A.氧气浓度不足以支持所有步骤B.氨和亚硝酸盐的浓度和存在时间不同C.不同微生物对温度的要求不同D.氮化合物形态的转变需要不同的酶系统7.能够直接将氨和亚硝酸盐氧化为氮气的微生物参与的过程是：A.硝化作用B.反硝化作用C.厌氧氨氧化作用(Anammox)D.同化作用8.在海洋氮循环中，“移出效应”主要指：A.氮通过大气沉降返回陆地B.氮通过河流输入海洋C.氮通过反硝化或厌氧氨氧化作用从水体或沉积物中永久移除D.氮在生物体内通过同化作用储存9.15N同位素标记技术常用于海洋氮循环研究中，其主要目的是：A.测定水体中的总氮含量B.估算特定氮转化过程的速率和贡献C.识别海洋中所有种类的氮-fixing微生物D.计算海洋生物的生产力10.河口区域氮循环通常具有高度复杂性和动态性，主要原因包括：A.水体分层，形成氧化层和缺氧层B.陆地输入的氮形态多样（硝酸盐、铵盐、有机氮等）C.两岸生态系统（森林、湿地）与河水的物质交换D.以上所有原因二、填空题（每空2分，共20分。请将答案填在横线上）1.海洋中主要的固氮方式包括生物固氮和非生物固氮，其中非生物固氮主要指__________作用。2.将氨氮氧化为亚硝酸盐的过程称为__________，其过程通常由__________和__________两类微生物完成。3.在缺氧环境下，反硝化细菌可以将硝酸盐最终还原为__________。4.某些特定环境（如低氧）中存在的微生物可以直接将氨和硝酸盐转化为氮气，这个过程称为__________，参与的微生物被称为__________。5.上升流区域的氮循环通常以__________为主导，而河口区域则表现出显著的__________特征。6.人类活动是海洋氮沉降的主要来源，包括__________燃烧和农业活动产生的__________。7.海洋氮循环中，氮素从水体或沉积物中最终以__________形态返回大气圈的主要途径包括反硝化和__________。8.在海洋生态系统中，氮既是生物体内必需的__________元素，也是重要的__________组分。三、简答题（每题5分，共15分）1.简述硝化作用的两个主要阶段及其生理意义。2.解释海洋中氮循环的“限制性”概念，并举例说明在不同海洋区域可能存在的氮限制因子。3.简述人类活动（如河流输入、大气沉降）如何改变海洋氮循环的通量。四、论述题（10分）结合具体例子，论述人类活动对海洋氮循环的影响及其可能引发的生态后果。试卷答案一、选择题1.C2.C3.B4.C5.B6.B7.C8.C9.B10.D二、填空题1.闪电2.硝化作用；氨氧化细菌；氨氧化古菌3.氮气(N2)4.厌氧氨氧化作用；厌氧氨氧化菌5.固氮作用；混合作用（或复杂性）6.工业生产；氨（或氮肥）7.氮气(N2)；Denitrification（反硝化作用）8.组成；营养盐三、简答题1.硝化作用分为两个阶段：第一阶段，氨氮(NH4+)被氨氧化细菌(AOB)或氨氧化古菌(AOA)氧化为亚硝酸盐(NO2-)，同时释放出H+。生理意义在于将可利用的氨转化为毒性较低的亚硝酸盐，并为后续过程提供能量。第二阶段，亚硝酸盐(NO2-)被亚硝酸盐氧化细菌(NOB)氧化为硝酸盐(NO3-)，同时释放出H2O。生理意义在于进一步转化氮，为生物提供可利用的硝酸盐形式，并完成能量获取过程。这两个阶段通常由不同微生物完成，且在氧气充足的海洋环境中是氮循环的重要环节。2.氮循环的“限制性”是指在一个特定的生态系统或环境条件下，氮循环中某个步骤的速率成为限制其他步骤或整个生态系统生物生产力（尤其是初级生产力）的关键因素。当某个氮形态（如硝酸盐、铵盐）的供应速率跟不上生物对其的需求速率时，该形态就处于限制状态。例如，在海洋表层，通常光照充足但硝酸盐浓度可能较低，此时硝酸盐是限制初级生产力的氮限制因子。而在某些低氧的沉积物环境中，有机氮的分解速率可能受限于硝酸盐的可用性，因为反硝化作用需要硝酸盐作为最终电子受体。不同区域、不同季节的限制因子可能不同。3.人类活动主要通过两条途径改变海洋氮循环：一是河流输入增加，将陆地上的氮（如硝酸盐、铵盐、有机氮）带入海洋，尤其在河口和近岸区域，导致氮通量显著增加。二是大气氮沉降增加，工业燃烧（化石燃料、工业过程）和农业活动（氮肥使用）释放的NOx和N2O等含氮气体进入大气，随后通过干湿沉降进入海洋。这些增加的氮输入改变了海洋氮的来源和通量，可能导致某些区域发生富营养化，引发藻华爆发、水体缺氧、生物群落结构改变等生态后果。四、论述题人类活动对海洋氮循环的影响是多方面且深远的。工业生产和农业活动导致的大气氮沉降显著增加，改变了全球海洋氮的输入通量和空间分布。例如，近几十年来，许多近海和河口区域受到了人为氮沉降的显著影响。河流输入随着流域开发、农业扩张而增加，将大量的硝酸盐、铵盐和有机氮带入海洋，导致近岸和河口区域氮浓度升高。这些增加的氮通量往往超出当地生态系统的吸收能力，引发富营养化问题。这些改变带来的生态后果是复杂的：一方面，增加的氮可能刺激初级生产力，短期内可能增加渔业资源的基础；但另一方面，过量氮输入往往导致藻华频繁发生，消耗大量溶解氧，引发底层水缺氧甚至“死区”，威胁鱼类和其他海洋生物的生