植物生态学习题及答案

植物生态学习题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.在热带雨林中，林冠层叶片普遍具有“滴水尖”结构，其首要生态功能是A.降低叶片温度B.加速雨水排泄，减少真菌侵染C.增加光合有效辐射截获D.减少植食性昆虫取食答案：B解析：热带雨林降水频繁，叶片表面长期湿润易滋生真菌。滴水尖可迅速导走雨水，缩短叶片湿润时间，降低病原真菌侵染概率。该结构与温度调节、辐射截获或昆虫取食无直接因果关系。2.若某荒漠植物根系深度L与地上株高H满足异速生长关系L=α，长期观测显示A.地上生物量积累效率高于地下B.随株高增加，根系向深层扩展更快C.土壤水分垂直分布均匀D.植物对表层水分依赖增强答案：B解析：β>3.高山流石滩植被常呈“垫状”形态，其主要适应意义是A.增加个体间竞争距离B.降低紫外线伤害C.形成微环境，提高表层温度与湿度D.减少传粉者访问效率答案：C解析：垫状结构可捕获长波辐射并减少风速，夜间放热显著提高表层温度0.5–2°C，同时降低蒸散，提高种子萌发成功率。4.在C₄光合作用途径中，CO₂最初被固定的产物是A.3-磷酸甘油酸B.草酰乙酸C.核酮糖-1,5-二磷酸D.磷酸烯醇式丙酮酸答案：B解析：C₄途径的初始固定由PEP羧化酶催化，产物为四碳二羧酸草酰乙酸（OAA），随后被还原为苹果酸或转氨为天冬氨酸进入维管束鞘。5.某湿地挺水植物通过通气组织（aerenchyma）将O₂输送至根际，导致根际微域A.氧化势升高，反硝化速率增强B.氧化势升高，反硝化速率降低C.氧化势降低，反硝化速率增强D.氧化势降低，反硝化速率降低答案：B解析：通气组织提高根际Eh，抑制反硝化细菌活性，减少N₂O排放，同时促进硝化作用，提高NH₄⁺→NO₃⁻转化率。6.植物在受到植食性昆虫取食后，释放挥发性有机物（VOCs）吸引天敌，该现象属于A.直接防御B.耐受C.间接防御D.逃避答案：C解析：通过第三方（天敌）降低植食压力，为典型的间接防御策略。7.若某群落中物种数S与面积A关系符合对数模型S=c+A.kB.2C.kD.k答案：B解析：ΔS8.在植物功能性状谱中，比叶面积（SLA）与叶片寿命（LL）通常呈A.正相关B.负相关C.无关D.抛物线关系答案：B解析：高SLA叶片薄、光合能力强但易受损，寿命短；低SLA叶片投资防御多，寿命长，二者权衡呈显著负相关。9.某干旱区灌木夜间开放气孔吸收CO₂并固定于苹果酸中，该策略属于A.C₃光合途径B.C₄光合途径C.CAM光合途径D.呼吸跃变答案：C解析：夜间固定CO₂、白天再羧化，为景天酸代谢（CAM）典型特征，可显著降低蒸散比。10.在森林更新中，“负密度依赖”机制主要指A.母树周围幼苗因病原菌积累而死亡率升高B.光照不足导致幼苗光合速率下降C.风倒木形成林窗D.土壤养分空间异质性答案：A解析：同种个体聚集易吸引专一性病原菌与昆虫，导致幼苗死亡率随邻体密度增加而上升，促进物种共存。二、多项选择题（每题3分，共15分；多选少选均不得分）11.下列哪些因素会提高植物叶片δ¹³C值A.气孔导度降低B.大气CO₂浓度升高C.水分利用效率提高D.光合速率下降答案：A、C解析：δ¹³C与胞间CO₂浓度Cᵢ负相关。气孔导度降低或WUE升高均降低Cᵢ，提高δ¹³C；大气CO₂升高则提高Cᵢ，降低δ¹³C；光合速率下降对δ¹³C影响取决于气孔响应方向。12.关于植物—菌根共生，下列说法正确的是A.丛枝菌根（AM）主要定殖于根系皮层细胞内B.外生菌根（EM）可形成哈氏网（Hartignet）C.AM真菌可协助植物吸收P、N、水分D.EM真菌对土壤有机N矿化无影响答案：A、B、C解析：AM真菌通过菌丝桥扩大吸收面积，促进P、N、水获取；EM真菌分泌酶类，可加速有机N矿化，故D错误。13.导致高山树线形成的主要非生物限制因子包括A.生长季低温B.冬季干旱C.风蚀D.土壤N矿化速率低答案：A、B、D解析：低温限制细胞分裂与碳同化；冬季冻旱导致木质部气穴；低温抑制土壤微生物活性，降低N有效性。风蚀主要影响幼苗定居，非树线普遍限制。14.下列哪些性状组合属于“资源保守型”策略A.低SLA、高叶片干物质含量、高叶片C:NB.高SLA、低叶片C:N、短LLC.高根组织密度、高根C:ND.高茎导管直径、低木材密度答案：A、C解析：资源保守型强调组织寿命长、防御高、周转慢，A、C符合；B、D为“资源获取型”特征。15.关于植物化感作用，下列实验设计合理的是A.设置活性炭添加对照，排除根系分泌有机碳干扰B.使用分根系统区分根系分泌与叶淋溶效应C.采用连续流动培养，防止化感物积累D.在目标植物种子萌发阶段测定受体根长抑制率答案：A、B、D解析：活性炭可吸附酚类等化感物，验证其特异性；分根系统可定位来源；萌发根长为经典指标。流动培养会稀释化感物，不利于效应检测，故C不合理。三、判断改错题（每题2分，共10分；先判断对错，再改正划线部分）16.在植物群落演替早期，净初级生产力（NPP）通常低于顶级阶段。判断：错改正：高于。演替早期快速生长的r-策略种占据空间，光合组织比例高，NPP常高于顶级阶段。17.植物叶片氮含量（Nₘₐₛₛ）与光合速率（Aₘₐₓ）呈线性正相关，与叶片寿命无关。判断：错改正：负相关。高Nₘₐₛₛ叶片投资防御少，寿命短，二者权衡呈负相关。18.在水分亏缺条件下，ABA合成部位主要是成熟叶片叶绿体。判断：错改正：根冠细胞。土壤干旱首先被根冠感知，合成ABA经木质部上运至叶片。19.植物通过增加叶倾角可减少中午高光合有效辐射（PAR）摄入，降低光抑制风险。判断：对改正：无需改正。20.外来植物入侵后，群落功能多样性（FD）必然下降。判断：错改正：不一定。若外来种引入新的功能性状空间，FD可能短暂升高，长期因竞争排斥下降。四、填空题（每空1分，共15分）21.若某叶片光合—光响应曲线满足非直角双曲线模型A当PAR→∞时，光合速率趋近________；当PAR=0时，表观量子效率为________。答案：Aₘₐₓ；φ22.植物水分利用效率（WUE）可表示为光合速率与________之比，常用稳定同位素________间接指示。答案：蒸腾速率；δ¹³C23.在森林生态系统，地上—地下凋落物输入比（A/B）升高时，土壤有机碳（SOC）的________组分比例增加，导致SOC周转速率________。答案：活性；加快24.植物功能性状网络中，叶经济谱（LES）核心权衡轴一端为高SLA、高Nₘₐₛₛ、________LL，另一端为低SLA、低Nₘₐₛₛ、________LL。答案：短；长25.高山植物应对低温诱导的活性氧（ROS）爆发，会上调________酶与________酶活性，维持细胞氧化还原稳态。答案：超氧化物歧化酶（SOD）；抗坏血酸过氧化物酶（APX）26.在植物—土壤反馈（PSF）实验中，常用“________土壤”与“________土壤”对比，以区分生物与非生物效应。答案：活体；灭菌27.若某群落物种多度分布符合对数级数模型，则稀有种数量________，常见种数量________。答案：多；少五、简答题（每题8分，共24分）28.阐述植物通过调节气孔导度（gₛ）优化碳收益与水分损失的生理机制，并给出数学模型。答案：植物以最大化碳同化（A）同时最小化蒸腾（E）为目标，即最大化水分利用效率（WUE=A/E）。Farquhar与Cowan于1977提出最优理论，认为植物调节gₛ使边际碳收益等于边际水分成本：=其中λ为土壤水势降低带来的碳成本因子。当水分充足时λ低，gₛ大；干旱时λ升高，gₛ减小。该模型预测gₛ随大气蒸气压差（VPD）增加而指数下降，与实测一致。ABA作为信号分子，整合根冠水力信号与叶片碳status，通过调控离子通道（如SLAC1）快速改变gₛ，实现最优控制。29.说明“功能性状—生态系统功能”级联框架，并以叶片干物质含量（LDMC）为例说明其如何影响分解速率。答案：框架为“植物性状→凋落物性状→分解者群落→养分循环”。LDMC反映叶片结构投资，高LDMC叶片富含木质素与单宁，C:N高、比重大。凋落后，其低可溶性碳与高蛋白酶抑制物降低微生物活性，导致分解速率k常数下降。实验表明，k与LDMC呈负指数关系：k其中a、b为经验参数。该级联最终减缓N矿化，降低群落生产力，形成正反馈。30.比较AM与EM菌根在生态系统养分循环中的差异，并给出定量证据。答案：AM真菌菌丝直径<5μm，菌丝密度高，P吸收贡献率可达植物总P的70%（P示踪）。EM真菌菌丝直径>10μm，产生酸性磷酸酶与蛋白酶，促进有机P、N矿化。在温带森林，EM群落土壤N₂O通量较AM群落低30%，因EM抑制硝化菌活性（qPCR显示amoA基因丰度下降50%）。EM宿主植物叶片δ¹⁵N较AM宿主低2‰，表明EM偏好吸收有机N，减少氮损失。六、计算与建模题（共16分）31.（8分）某草原群落优势种叶片光合—光响应参数如下：ϕ=0.06

mol

（1）计算光饱和点LSP（A达到90%Aₘₐₓ时的PAR）；（2）若白天平均PAR=800μmolm⁻²s⁻¹，持续12h，求日间碳净积累（gCm⁻²d⁻¹）。答案：（1）令A=0.9Aₘₐₓ=22.5μmolm⁻²s⁻¹，代入模型反解PAR：22.5数值求解得PAR≈1250μmolm⁻²s⁻¹，即LSP。（2）PAR=800μmolm⁻²s⁻¹时，代入模型得A≈21.3μmolm⁻²s⁻¹，净碳积累：(32.（8分）基于代谢生态理论，单木地上生物量M与茎干直径D满足M若某样地实测D=20cm，a=0.12kgcm⁻⁸/³，估算该个体年凋落量（假设年凋落率k=8%）。答案：M年凋落量=kM=0.08×121.9≈9.75kgyr⁻¹。七、综合应用题（共20分）33.阅读情景：某亚热带常绿阔叶林因台风形成1hm²林窗。林窗内光照增强，土壤温度升高2°C，表层含水量下降15%。现有两种更新策略：策略A：阳生先锋种（SLA=25m²kg⁻¹，Nₘₐₛₛ=2.5%，LDMC=25%，最大高生长率=1.5myr⁻¹）；策略B：耐荫种（SLA=12m²kg⁻¹，Nₘₐₛₛ=1.2%，LDMC=45%，最大高生长率=0.4myr⁻¹）。（1）从碳经济角度分析，林窗环境如何影响两种策略的相对适合度（6分）；（2）设计一项为期3年的实验，验证林窗大小（G：100m²、400m²、1600m²）对策略A与B幼苗存活率的影响，给出样地设置、观测指标与统计方法（8分）；（3）预测林窗关闭（林冠恢复）后，两种策略种群的动态趋势，并用Lotka-Volterra竞争模型说明（6分）。答案：（1）林窗高光提高光合饱和点，策略A高SLA、高Nₘₐₛₛ可快速捕获光能，光合速率Aₘₐₓ高；低LDMC降低构建成本，相对生长率（RGR）高，适合短寿命高周转。策略B高LDMC、低SLA导致高光下光抑制风险增加，RGR低，碳收益滞后。故林窗环境显著提高策略A的相对适合度。（2）实验设计：①样地设置：选择地形、土壤均一的连续林分，随机区组设计，4个区组×3林窗大小×2物种，共24个林窗。每个林窗内按1m×1m网格种植两物种幼苗各100株，共200株。②观测指标：年存活率、株高、基径、SLA、δ¹³C（指示WUE）、光环境（冠层分