國科大生態(tài)學(xué)期考試題和答案

#按種群測(cè)定、主要特征描述、分析、探討四個(gè)部分，以列表的方式，系統(tǒng)闡述種群生態(tài)學(xué)的主要內(nèi)容及其所要解決的關(guān)鍵生態(tài)學(xué)問題。（限800字）（20分）（王仁忠出、閱題）試述入侵植物的入侵性和被入侵群落的可入侵性。（限500字）（20分）（何維明出、閱題）外來種入侵指外來種在自然狀態(tài)或人類作用下，在異地獲得生長與繁殖的現(xiàn)象。有研究表明，就群落的可入侵而言，島嶼比大陸易受入侵；結(jié)構(gòu)簡單的群落比結(jié)構(gòu)復(fù)雜的群落易受入侵；新大陸比舊大陸易受入侵；溫帶生態(tài)系統(tǒng)比熱帶生態(tài)系統(tǒng)易受入侵；熱帶島嶼比歐洲和北美的島嶼易受入侵；某一區(qū)域中參觀者人數(shù)的增加會(huì)導(dǎo)致外來種數(shù)量的增加等。關(guān)于有的生物群落何以易遭受外來種的入侵，目前主要存在以下幾點(diǎn)假設(shè)：空缺生態(tài)位假設(shè)，逃離生物限制假設(shè)，群落物種豐富度假設(shè)及遷移前后干擾假設(shè)?？汕秩胄杂糜谌嬖u(píng)價(jià)某群落或地區(qū)易遭受生侵的程度，它與外來種死亡率、區(qū)域氣候、干擾水平、生態(tài)系統(tǒng)抵抗入侵的能力、本地種競爭和抗干擾的能力相關(guān)。影響可侵入性的因素，歸納起來主要包括以下幾個(gè)方面：入侵過程、入侵種特性、本地種和生態(tài)系統(tǒng)對(duì)入侵的抵抗性。生物入侵是從有機(jī)體在本地范圍擴(kuò)散至新區(qū)域中開始的，經(jīng)歷定居、存活、繁殖3個(gè)發(fā)展階段，有的物種歸化，有的失去控制變成災(zāi)害。外來種自身的特性對(duì)入侵、生存和擴(kuò)展極為重要，適應(yīng)性和耐性強(qiáng)的物種也許具有較大的入侵潛力。入侵潛力是外來物種的特征之一，指物種所具有的內(nèi)在的入侵能力，受干擾程度以及物種抗干擾能力的影響。有的外來種在不利于生存的條件下可以維持自身的存活，一旦生長條件適宜將從少量迅速擴(kuò)增，伺機(jī)爆發(fā)。外來種侵入新環(huán)境后與本地種競爭資源得以生存，強(qiáng)競爭力的外來種可以有效利用資源甚至排斥和驅(qū)逐本地種。外來種的生態(tài)幅一般認(rèn)為，成功的外來種對(duì)各種環(huán)境因子的適應(yīng)幅度較廣，能在條件惡劣的環(huán)境中存在和繁殖，對(duì)環(huán)境有較強(qiáng)的忍耐力，如耐蔭、耐貧瘠土壤、耐污染等。這些特征使外來種在一些環(huán)境中獲得對(duì)土著種的競爭優(yōu)勢(shì)，或能占據(jù)土著種不能利用的生態(tài)性，從而成功入侵。外來種的繁殖和傳播特征入侵種的繁殖特征對(duì)其在新棲息地種群的建立有很大作用。通常成功的外來種都有很強(qiáng)的繁殖能力，能迅速產(chǎn)生大量的后代。原產(chǎn)美洲的飛機(jī)草，由于種子和地下根莖均可以繁殖，繁殖力和競爭力都很強(qiáng)，形成成片的群落，危害性較大。有些植物能一年多次開花，產(chǎn)生大量的種子和幼苗；有些植物的種子易于傳播；其它的還有種子發(fā)芽率高，幼苗生長快，幼齡期短；種子壽命長，在土壤中埋藏多年后仍能萌發(fā)；種子具有休眠特性，因而能周期性地萌發(fā)而避免同時(shí)萌發(fā)所帶來的滅絕風(fēng)險(xiǎn)。在對(duì)群落可侵入性的比較時(shí)，本地種和生態(tài)系統(tǒng)對(duì)入侵的抵抗性也是不可忽視的重要因素。本地種對(duì)入侵的抵抗性表現(xiàn)在本地種的競爭能力上，競爭力強(qiáng)或?qū)ν鈦矸N抑制作用強(qiáng)的本地種可以同外來種抗衡，降低外來種的存活率或阻止外來種的擴(kuò)散等。生態(tài)系統(tǒng)對(duì)入侵的抵抗性常常與群藩結(jié)構(gòu)、營養(yǎng)水平及生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)生物之間的相互作用等相關(guān)，物種問相互關(guān)系強(qiáng)的生態(tài)系統(tǒng)趨于穩(wěn)定，對(duì)外來種的入侵效應(yīng)具有抵抗或減緩作用。此外，外來種在新地域的入侵，與本地種或本土生態(tài)系統(tǒng)從干擾中恢復(fù)的能力即抗干擾力也有關(guān)。外來種的強(qiáng)異株克生作用一些外來種一旦侵入某種生境，會(huì)很快形成單優(yōu)勢(shì)群落，這與它們具有異株克生作用特性，從而能在競爭中處于優(yōu)勢(shì)地位密切相關(guān)。入侵種群的遺傳結(jié)構(gòu)人侵種群一般是由少數(shù)引進(jìn)的個(gè)體發(fā)展而來的，具有顯著的奠基者效應(yīng)。有時(shí)外來種種群在新棲息地的選擇壓力下可產(chǎn)生新的有利于入侵的性狀。生物群落原生演替和次生演替的差異及其特征。（限500字）（20分）（石培禮出、閱體）答:差異：1（1）原生演替在新形成的裸地上的演替。一般都是在特殊的氣候或地質(zhì)條件下形成。（ 2）次生演替演替發(fā)生在次生裸地上，演替動(dòng)力受到競爭、啃食等的驅(qū)動(dòng)。影響條件。原生演替是由于群落內(nèi)部矛盾的發(fā)展所引起的；次生演替的最初發(fā)生是外界因素的作用所引起的，除耕地放荒、森林采伐、草原放牧和割草以外，最主要是人為的活動(dòng)。演替的速度。與次生演替相比,原生演替的速度要緩慢得多。在大多數(shù)的次生裸地上還多少保存著一定的土壤條件和種實(shí)來源演替的趨向。一般，當(dāng)停止對(duì)次生植物群落繼續(xù)作用時(shí)，次生植物群落的演替，仍然趨向于恢復(fù)到受破壞前原生群落的類型，但質(zhì)量上已經(jīng)完全不同了。演替所經(jīng)歷的階段不同。原生演替反映了群落的演替實(shí)質(zhì)上是群落的生活型組成和植物環(huán)境的更替。每一個(gè)階段的群落總是比上一階段群落結(jié)構(gòu)復(fù)雜，高度增大，因此，利用環(huán)境更為充分，改變環(huán)境的作用更強(qiáng)。次生演替主要取決于外界因素作用的方式和作用的持續(xù)時(shí)間。特征：原生演替過程中的植被類型的變化，演替的過程是一種植被為另一種植被取代的過程。一般來講,旱生原生演替要經(jīng)過地衣、苔蘚、草本植物和木本植物 4個(gè)階段。同時(shí)，原生演替的演替系列與原生裸地的環(huán)境特征以及植物的生物學(xué)和生態(tài)學(xué)特性有關(guān)。原生演替的模式：把演替過程中植被替代的途徑分為 3種,即促進(jìn)途徑、忍耐途徑和抑制途徑。原生裸地的環(huán)境條件極為惡劣,在這種條件下,環(huán)境因素對(duì)演替過程的影響可能更為重要。原生演替過程中最關(guān)鍵的階段是早期生物的定居階段 ,該階段影響植物定居的生物因素和非生物因素仍將是植被原生演替的研究的重點(diǎn)。這些生物因素包括生物的生物學(xué)特性和生態(tài)學(xué)特征。生物學(xué)特性包括植物的解剖特征、種子的傳播方式、種粒的大小、植物能量物質(zhì)代謝方式和途徑等 ,生態(tài)學(xué)特征包括生物對(duì)水分和養(yǎng)分的需求特征、定居植物和其他生物的種間關(guān)系等。非生物因素有裸地的微地形、微氣候特征,裸地基質(zhì)等。次生演替的速度、趨向及所經(jīng)過的階段，決定于原生植被受到破壞的方式、程度和持續(xù)時(shí)間。首先，次生演替的速度問題。在大多數(shù)的次生裸地上還多少保存著原有群落的土壤條件和某些植物的繁殖體。因此，次生演替系列中的各個(gè)階段，演替速度一般都較快。其次，次生演替的趨向。一般，當(dāng)停止對(duì)次生植物群落繼續(xù)作用時(shí)，次生植物群落的演替，仍然趨向于恢復(fù)到受破壞前原生群落的類型。復(fù)生后所形成的群落只是在類型上和原來的群落相同，但質(zhì)量上已經(jīng)完全不同了。最后，關(guān)于次生演替所經(jīng)歷的階段。這完全決定于外界因素作用的方式和作用的持續(xù)時(shí)間了。總之，原生植物群落的復(fù)生是有條件的，這些條件一個(gè)是土壤，一個(gè)是種子來源。因此，如果原生群落在其整個(gè)分布區(qū)都受到破壞，而且因持續(xù)時(shí)間很長而破壞得很徹底，那么，雖然氣候條件適宜，但群落的復(fù)生條件已經(jīng)不存在了。在這種情況下，群落的演替轉(zhuǎn)向原生演替的某一階段，已經(jīng)不屬于次生演替的范疇了。次生群落的性質(zhì)以及演替特點(diǎn)，決定于：外界因素作用的性質(zhì)、方式，作用的強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間；原生植物群落受破壞的面積；次生群落中對(duì)原生群落的植物成分和土壤特性的保留程度；植物繁殖體的來源（種類、數(shù)量、距離）；⑤所在地的氣候、土壤及地形狀況。4試述光合作用過程中的光反應(yīng)和暗反應(yīng)及其兩者直接的聯(lián)系。 （限500字）（20分）（蔣高明出、閱題）光反應(yīng)只發(fā)生在光照下，是由光引起的反應(yīng)。光反應(yīng)發(fā)生在葉綠體的基粒片層。光反應(yīng)從光合色素吸收光能激發(fā)開始，經(jīng)過電子傳遞，水的光解，最后是光能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能，以 ATP和NADPH勺形式貯存。光反應(yīng)包括兩個(gè)步驟:1．光能的吸收、傳遞和轉(zhuǎn)換——原初反應(yīng)在光照下，葉綠素分子吸收光能，被激發(fā)出一個(gè)高能電子。該高能電子被一系列傳遞電子的物質(zhì)有規(guī)律地傳遞下去。葉綠素分子由于失去一個(gè)電子，就留下一個(gè)空穴，這空穴立刻從電子供體得到一個(gè)電子來填補(bǔ)，使葉綠素分子恢復(fù)原來狀態(tài)，準(zhǔn)備再一次被激發(fā)。這樣，葉綠素分子不斷被激發(fā)，不斷給出高能電子，又不斷地補(bǔ)充電子，就完成了從光能到電能的過程 ——原初反應(yīng)。2．電子傳遞和光合磷酸化——原初反應(yīng)中的電能再用作水的光解和光合磷酸化， 經(jīng)過一系列由PS1，PS11和細(xì)胞色素b6f等組成的電子傳遞體的傳遞，引起水的裂解放氧和 NADP還原為NADPH并通過光和磷酸化形成ATP,將光能轉(zhuǎn)化為活躍的化學(xué)能。此時(shí)，ATP和NADPFB形成了，它們是光合作用的重要中間產(chǎn)物，一方面因?yàn)檫@兩者都能暫時(shí)貯存能量，繼續(xù)向下傳遞；另一方面因?yàn)?NADPH勺H+又能進(jìn)一步還原二氧化碳，并把它固定成中間產(chǎn)物。這樣就把光反應(yīng)和暗反應(yīng)聯(lián)系起來了。暗反應(yīng)是在葉綠體基質(zhì)中進(jìn)行的，有許多酶的參與；通過 ATP和NADPH所推動(dòng)的一系列C02同化過程，把C02轉(zhuǎn)變成糖類等有機(jī)物質(zhì)。不同的植物，暗反應(yīng)的過程不一樣。暗反應(yīng)可分為 C3c4和CAM三種類型，其中以C3途徑為基本途徑。大致分為3個(gè)階段：羧化階段、還原階段和更新階段。具體過程：C02首先與植物體內(nèi)的RUBP結(jié)合，在Rubisco作用下。一個(gè)二氧化碳分子被一個(gè)RUBF固定后，很快形成兩個(gè)PGA分子。在有關(guān)酶的催化作用下，PGA接受ATP釋放的能量并且被還原氫還原形成PGAId。隨后，一些接受能量并被還原氫還原的PGAId經(jīng)過一系列變化，最終形成糖類；另一些接受能量并被還原氫還原的PGAId則經(jīng)過一系列的化學(xué)變化，又形成RUBP從而使暗反應(yīng)階段的化學(xué)反應(yīng)持續(xù)地進(jìn)行下去。①聯(lián)系：光反應(yīng)和碳反應(yīng)是一個(gè)整體，二者緊密聯(lián)系。光反應(yīng)是碳反應(yīng)的基礎(chǔ)，光反應(yīng)階段為碳反應(yīng)階段提供能量（ATP、NADPH和還原劑（NADPH，碳反應(yīng)產(chǎn)生的ADP和Pi為光反應(yīng)合成ATP提供原料。② 區(qū) 別： （ 見 下 表 ）項(xiàng)目光反應(yīng)碳反應(yīng)（暗反應(yīng)）實(shí)質(zhì)時(shí)間光能t化學(xué)能，釋放02短促，以微秒計(jì)同化C02形成（CH20（酶促反應(yīng)）較緩慢條件需色素、光、ADR和酶不需色素和口光，需多種酶場(chǎng)所在葉綠體內(nèi)囊狀結(jié)構(gòu)薄膜上進(jìn)行在葉綠體基質(zhì)中進(jìn)行物質(zhì)轉(zhuǎn)化2H2?4[H]+O2f（在光和葉綠體中的色素的催化下）ADP+PTATP（在光、酶和葉綠體中的色素的催化下）C02+CT2c3（在酶的催化下）C3+[H]T（CH20+C5（在酶和ATP的催化下）能量轉(zhuǎn)化葉綠素把光能轉(zhuǎn)化為活躍的化學(xué)能并儲(chǔ)存在 ATP中ATP中活躍的化學(xué)能轉(zhuǎn)化變?yōu)樘穷惖扔袡C(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能5.試述生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)中的"生物富集作用（biologicalmagnification）”及其原理。（限500字）（20分）（董鳴出、閱題）某種元素或某些難以分解的化合物通過食物鏈在有機(jī)體內(nèi)逐級(jí)積累起來，并且隨著食物鏈中營養(yǎng)級(jí)越高，累積量越大。如:DDT,海水一浮游植物一浮游動(dòng)物一魚類一鳥類一銀鷗。生物富集與食物鏈相聯(lián)系，各種生物通過一系列捕食與被捕食的關(guān)系，把生物與生物緊密地聯(lián)系起來，食物鏈對(duì)