2025年大学《数理基础科学》专业题库- 生态学原理与环境保护实践

2025年大学《数理基础科学》专业题库——生态学原理与环境保护实践考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题（每小题2分，共20分。请将正确选项的代表字母填在题后的括号内。）1.下列哪一项不是生态学研究的主要层次？(A)种群(B)物种(C)生态系统(D)宇宙2.利比希最小因子定律描述了：(A)生态系统中能量流动的方向(B)生物种群数量随时间的变化规律(C)限制生物生长的最小资源量(D)生物多样性对生态系统稳定性的影响3.“生态位”是指：(A)生物群落的空间分布格局(B)一个物种在生态系统中的功能和地位(C)生态系统中物种的多样性(D)生态演替的最终阶段4.能量在生态系统中传递的效率通常低于：(A)10%(B)20%(C)30%(D)50%5.生物多样性主要包括：(A)物种多样性、遗传多样性和生态系统多样性(B)种群密度、出生率和死亡率(C)能量流动、物质循环和信息传递(D)生态演替、生态平衡和生态入侵6.指数增长模型（J型曲线）通常适用于：(A)资源无限、环境理想条件下的种群早期增长(B)资源有限、环境阻力较大的种群增长(C)稳定年龄结构的种群(D)群落演替的顶级阶段7.下列哪一项是负反馈调节？(A)食草动物增加导致植物减少，进而导致食草动物因食物不足而减少。(B)温室气体增加导致全球变暖，进而导致冰川融化加速。(C)污染物浓度升高导致水体中鱼类死亡，进而导致污染物浓度可能因生物量减少而下降。(D)火灾后，某些物种（如某些草本植物）大量繁殖，促进植被恢复。8.生态足迹的核心思想是：(A)评估一个区域内所有生物的活动范围(B)计算维持人类生存所必需的生态生产性土地面积(C)测量生态系统的生产力(D)估算物种之间的竞争关系9.下列哪一项活动对生物地球化学循环产生显著影响？(A)植物的光合作用(B)动物的呼吸作用(C)燃烧化石燃料(D)鱼类的洄游10.可持续发展的核心思想是：(A)经济高速增长优先(B)环境保护优先(C)经济、社会与环境的协调发展(D)尽可能多地消耗自然资源二、填空题（每空2分，共20分。请将答案填在横线上。）1.生态系统中能量流动的主要途径是______。2.物质循环的基本特征是______和______。3.生态演替的驱动力是______，其最终阶段通常被称为______。4.衡量群落多样性的常用指标有______和______。5.水体富营养化通常由过多的______和______等营养物质输入引起。三、简答题（每题5分，共20分。）1.简述生态系统的定义及其主要功能。2.简述生物入侵对当地生态系统可能造成的主要危害。3.简述什么是生态系统服务功能，并举例说明。4.简述气候变化对生物多样性可能产生的主要影响。四、计算题（每题10分，共20分。）1.某物种在理想环境下的初始种群数量为100个，增长速率为0.1个/个/年。假设种群增长符合指数增长模型（dN/dt=rN），计算：a.5年后的种群数量。b.种群数量达到1000个所需的时间（精确到小数点后一位）。2.某研究者对一个湖泊进行了调查，发现浮游植物生物量为20mg/L，浮游动物以浮游植物为食，其摄食效率（每日摄入的生物质占浮游植物生物量的百分比）为10%。假设浮游动物的生长效率（转化为自身生物量的比例）为5%，忽略其他食物来源和呼吸消耗。计算：a.浮游动物理论上最大可能获得的生物质量（mg/L）。b.如果湖泊中浮游动物的现存生物量为2mg/L，其生物量增长率为0.1mg/L/天，判断该湖泊浮游动物群落在该条件下是否处于稳定状态（假设食物供应充足且不变）。五、论述题（15分。）结合具体例子，论述数学模型在生态学研究和环境保护实践中的应用价值与局限性。试卷答案一、选择题1.D2.C3.B4.A5.A6.A7.A8.B9.C10.C二、填空题1.食物链（或食物网）2.循环性，全球性（或空间上分散，时间上连续）3.环境变化（或干扰），顶极群落（或稳态群落）4.物种丰富度，均匀度5.氮，磷三、简答题1.生态系统的定义是指在一定空间内，所有生物（生产者、消费者、分解者）与非生物环境（阳光、水、空气、土壤等）相互作用、相互联系而构成的一个功能整体。其主要功能包括：能量流动（单向流动，逐级递减）、物质循环（全球性，循环利用）、信息传递（化学、物理、行为等）。2.生物入侵可能危害：排挤本地物种，导致本地物种减少甚至灭绝；改变生态系统结构功能；破坏景观美学价值；可能引发新的疫病；带来巨大的经济损失（农业、渔业、旅游业等）。3.生态系统服务功能是指生态系统及其过程所提供的各种惠益。例如：供给服务（提供食物、水、木材等）；调节服务（调节气候、净化环境、控制洪水、传粉等）；支持服务（土壤形成、养分循环、光合作用等）；文化服务（科研、教育、美学、精神享受等）。4.气候变化对生物多样性的影响：物种分布范围改变（向高纬度或高海拔迁移）；物种生理适应失败导致死亡率增加；物候变化（如开花、迁徙时间）不匹配导致生存困难；增加极端天气事件频率，加剧物种灭绝风险；导致生态系统结构功能紊乱。四、计算题1.a.指数增长模型公式：N(t)=N0*exp(rt)。代入N0=100,r=0.1,t=5，计算得到N(5)≈161.8。所以5年后的种群数量约为161.8个。b.令N(t)=N0*exp(rt)，代入N=1000,N0=100,r=0.1，求解t：1000=100*exp(0.1t)，两边取自然对数，得到ln(10)=0.1t，解得t=ln(10)/0.1≈23.0。所以种群数量达到1000个所需的时间约为23.0年。2.a.浮游植物生物量为20mg/L，摄食效率为10%，则浮游动物最大可能获得的生物量=20*10%*5%=20*0.1*0.05=0.1mg/L。b.浮游动物现存生物量为2mg/L，增长率为0.1mg/L/天，即每天增加0.1mg/L。理论上最大可能生物量为0.1mg/L。由于现存生物量（2mg/L）远大于理论最大可能生物量（0.1mg/L），且增长率为正值，说明食物供应（浮游植物）远未达到满足其最大增长需求的水平。因此，该湖泊浮游动物群落在该条件下并未处于稳定状态，仍处于增长阶段。五、论述题数学模型在生态学研究和环境保护实践中的应用价值：1）简化复杂系统：将关键因素和过程数学化，帮助理解核心机制；2）预测未来趋势：基于现有数据和模型预测种群动态、环境变化等；3）评估影响：量化人类活动（如开发、污染）对生态