2025年大学《化学生物学》专业题库- 动物行为生态学在保护中的应用

2025年大学《化学生物学》专业题库——动物行为生态学在保护中的应用考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题（请将正确选项的代表字母填入括号内）1.在化学生物学视角下，下列哪项不是动物释放的化学信号通常具有的功能？A.引导捕食者定位猎物B.个体识别与配偶吸引C.警示捕食者自身存在D.标记领地边界2.利用信息素诱捕或干扰害虫，以控制其种群数量，这主要体现了化学生物学在保护中的应用中的哪种策略？A.外来物种生态入侵管理B.濒危物种行为辅助繁育C.环境化学污染监测D.行为生态学导向的种群调控3.在研究大型哺乳动物种群时，环境DNA（eDNA）技术的应用主要基于化学生物学原理中的：A.化学感觉（化学感受）机制B.化学信号传递与识别C.生物标志物（Biomarker）的特异性D.行为印记（Imprinting）的形成4.下列哪种行为生态学现象，其发生和维持被认为与能量效率和繁殖成功率密切相关？A.领地性B.共生关系C.候鸟迁徙D.群居行为5.在保护遗传学中，利用微卫星标记或线粒体DNA序列分析种群结构，虽然不直接属于典型的化学生物学范畴，但其分析对象（DNA）的变异信息有时会间接反映：A.动物视觉信号系统的进化B.信息素合成酶基因的适应性选择C.行为模式对基因表达的调控D.物种间化学通讯系统的相似性二、填空题6.动物的行为生态学研究不仅关注行为的__________，也关注其行为的__________和__________。7.信息素根据其作用距离和功能，可分为__________、__________和__________。8.利用化学标记（如荧光染料或放射性同位素）追踪动物个体或其分泌物，以研究其行为模式和空间分布，是化学生物学在__________中的一个重要应用。9.某种植食性昆虫产生的挥发性有机物（VOCs）能够吸引同种昆虫前来取食和交配，这种现象在生态学上称为__________，在化学生物学上则涉及__________和__________的相互作用。10.在保护生物学中，理解动物的反捕食者策略（如警戒色、伪装、警戒行为等）及其背后的化学信号机制（如释放报警信息素），对于制定有效的__________措施具有重要意义。三、简答题11.简述化学信号在动物繁殖行为（如求偶、交配、亲代抚育）中的作用机制，并举例说明。12.阐述化学生物学技术（至少列举三种）在濒危物种保护中的应用潜力，并分析其优势和局限性。13.什么是行为生态学中的“公地悲剧”理论？从化学生物学的角度，可以提出哪些可能的解决方案或干预策略？四、论述题14.结合具体的动物类群或保护案例，深入论述化学通讯（化学信号）在维持生态系统稳定性和生物多样性保护中的关键作用。请从信号的产生、传递、接收以及信号与行为、生态、进化相互关系等多个层面进行阐述。15.谈谈你对“化学生物学”与“动物行为生态学”在未来“无干扰”或“低干扰”生物多样性监测与保护中扮演角色的看法。你认为当前存在的主要挑战是什么？未来的发展方向可能有哪些？试卷答案一、选择题1.A2.D3.B4.A5.C二、填空题6.表现形式；进化过程；生态功能7.内分泌信息素；挥发性信息素；接触信息素8.种群监测与调控9.寻找效应物；化学感受器；行为反应10.反捕食者策略三、简答题11.答：化学信号在动物繁殖行为中作用机制广泛。例如：雄性动物释放的性信息素（如信息素）可以吸引雌性，引导其前来交配；雌性释放的特定信号可以宣告其繁殖状态和接受度；交配过程中，化学物质（如精液中的化学因子）可以影响雌性的后续行为（如受孕、巢穴构建）；亲代抚育中，母亲会通过特定的气味标记后代，用于识别和引导。这些化学信号通过特定的化学感受器被接受，并触发相应的神经和行为反应，从而精确调控繁殖过程。12.答：化学生物学技术在濒危物种保护中的应用潜力包括：*个体识别与监测：利用稳定同位素、环境DNA、荧光标记或放射性示踪剂标记个体及其分泌物（如毛发、粪便、尿液），长期追踪个体行为轨迹、迁徙模式、栖息地利用和种群动态，为保护管理提供依据。优势在于非侵入性或微创性，可获取大量个体水平信息。局限性在于标记物的持久性、可视化难度、环境干扰以及可能对动物造成一定压力。*行为调控与干扰：利用特定化学信息素诱捕有害生物（可能与濒危物种竞争资源或捕食濒危物种的捕食者），或干扰捕食者的捕食行为。也可研究利用信息素辅助人工繁殖或吸引濒危个体到特定保护区域。优势在于精准、高效。局限性在于信息素的合成成本、释放的时空控制、可能对非目标物种产生影响以及效果受环境因素影响。*疾病监测：通过分析环境样本（如水体、土壤）中的病原体特异性化学标记物（如代谢物、毒素），早期预警和监测可能威胁濒危物种的疾病爆发。优势在于早期快速检测。局限性在于检测灵敏度和特异性要求高，可能存在环境干扰。局限性普遍存在，如技术成本、对操作人员专业性要求高、环境条件的制约等。13.答：行为生态学中的“公地悲剧”理论描述了公共资源（如环境中的食物、栖息地）因个体过度利用而导致资源枯竭或质量下降的现象，即使个体明知如此仍继续利用，因为个体直接受益而公共资源的损失由所有人分担。从化学生物学角度，可提出：*化学信号标记与排斥：研究能否开发或利用特定化学信号标记已利用的资源区域或个体，形成化学排斥效应，引导个体利用未被过度开发的资源。*信息素诱导行为改变：利用信息素模拟资源丰富或适宜的区域信号，诱导个体向其他区域移动，均衡资源利用压力。*化学监测与预警：开发基于化学传感器的监测技术，实时监测关键资源的化学成分变化或环境污染水平，及时发出预警，促使管理者采取干预措施。*优化信息传递机制：研究是否存在可以通过化学信号更有效地传递“资源饱和”或“风险”信息给其他个体的机制，促进集体决策。四、论述题14.答：化学通讯在维持生态系统稳定性和生物多样性保护中扮演着至关重要的角色。其作用机制和意义体现在多个层面：*个体识别与群体形成：动物通过释放和感知自身物种特异性的化学信号（如信息素、体味）进行个体识别，这是形成家庭、社群、种群的基础，有助于社会结构的维持和群体内协作。保护生物多样性意味着保护这些独特的化学信号系统和它们所维系的社会结构。*行为调控与资源利用：化学信号引导动物觅食、寻找水源、选择栖息地、避开危险。例如，植物挥发物可以吸引传粉昆虫，昆虫信息素可以引导同类前来交配或聚集取食。这种精确的化学导航和通讯提高了资源利用效率，减少了生态位重叠的冲突，促进了物种共存和生态系统功能的正常运转。*捕食、竞争与防御：捕食者利用猎物的化学信号进行定位和捕杀；竞争者通过化学信号标记领地、宣告存在或驱赶对手；受害者释放报警信息素警告同伴或改变行为逃避危险。这些化学通讯过程是食物链和食物网动态平衡的关键环节，影响着物种的丰度和分布，直接关系到生态系统的稳定性和生物多样性。*繁殖成功与物种延续：化学信号在求偶、交配、亲代抚育等繁殖行为的各个环节都起着核心作用，确保了物种基因的传递。例如，性信息素是许多昆虫和鱼类繁殖成功的关键。保护物种意味着保护其繁殖机制，而化学通讯是这一机制的基础。*信息传递与适应进化：化学信号的种类、结构和释放模式可以传递关于环境状况、资源可用性、危险程度等信息，影响个体的行为决策和生理状态，进而可能作用于种群水平的选择，驱动物种的适应性进化。综上，化学通讯是连接个体行为、种群动态和生态系统功能的关键纽带，深刻影响着生物多样性的维持和生态系统的稳定性。保护生物多样性，必须关注并保护这些化学通讯系统及其赖以存在的生境。15.答：化学生物学和动物行为生态学在未来“无干扰”或“低干扰”生物多样性监测与保护中具有巨大潜力，但也面临挑战。其角色可能体现在：*早期、精准、大范围监测：利用环境DNA（eDNA）技术，通过分析水、土壤或空气样本中的微量生物遗传物质，无需捕捉或观察个体，即可实现对物种存在、丰度、多样性及群落结构的快速、大规模评估。化学传感技术可用于实时检测特定物种释放的标志性化学物质，实现早期预警。这符合无干扰监测的需求。*行为模式与环境适应研究：通过分析动物释放的信息素或行为痕迹（如足迹、粪便）中的化学成分，结合化学成像或标记技术，可以在不直接干扰动物行为的情况下，了解其活动范围、行为习性、健康状况和生态位需求，为栖息地评估和保护设计提供依据。*入侵物种管理与生态系统恢复：化学生物学技术可用于精准定位和监测入侵物种的分布范围，利用信息素诱捕或干扰其种群，或作为生物防治的引诱剂。同时，研究本地物种的化学防御信号，有助于其在恢复中的生存竞争。*濒危物种辅助繁育与重引回：通过化学信号研究，优化人工繁殖中的配对和刺激方案，提高繁殖成功率。利用熟悉的环境化学信号，帮助重引回的个体更快适应环境，融入野生种群。主要挑战在于：现有技术的灵敏度、