国科大生态学期考试题和答案

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1、1 1 按种群测定、主要特征描述、分析、探讨四个部分，以列表的方式，系统阐述种群生态学的主要内容及其所要解决的关键生态学问题。（限800 字）（ 20 分） （王仁忠出、阅题）2 试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） （ 何维明出、阅题）外来种入侵指外来种在自然状态或人类作用下，在异地获得生长与繁殖的现象。有研究表明，就群落的可入侵而言，岛屿比大陆易受入侵；结构简单的群落比结构复杂的群落易受入侵；新大陆比旧大陆易受入侵；温带生态系统比热带生态系统易受入侵；热带岛屿比欧洲和北美的岛屿易受入侵；某一区域中参观者人数的增加会导致外来种数量的增加等。关于有的生物群

2、落何以易遭受外来种的入侵，目前主要存在以下几点假设：空缺生态位假设，逃离生物限制假设，群落物种丰富度假设及迁移前后干扰假设。可侵入性用于全面评价某群落或地区易遭受生侵的程度，它与外来种死亡率、区域气候、干扰水平、生态系统抵抗入侵的能力、本地种竞争和抗干扰的能力相关。影响可侵入性的因素，归纳起来主要包括以下几个方面：入侵过程、入侵种特性、本地种和生态系统对入侵的抵抗性。生物入侵是从有机体在本地范围扩散至新区域中开始的，经历定居、存活、繁殖3 个发展阶段，有的物种归化，有的失去控制变成灾害。外来种自身的特性对入侵、生存和扩展极为重要，适应性和耐性强的物种也许具有较大的入侵潜力 。入侵潜力是外来物种

3、的特征之一，指物种所具有的内在的入侵能力，受干扰程度以及物种抗干扰能力的影响。有的外来种在不利于生存的条件下可以维持自身的存活，一旦生长条件适宜将从少量迅速扩增，伺机爆发。外来种侵入新环境后与本地种竞争资源得以生存，强竞争力的外来种可以有效利用资源甚至排斥和驱逐本地种。外来种的生态幅一般认为，成功的外来种对各种环境因子的适应幅度较广，能在条件恶劣的环境中存在和繁殖，对环境有较强的忍耐力，如耐荫、耐贫瘠土壤、耐污染等。这些特征使外来种在一些环境中获得对土著种的竞争优势，或能占据土著种不能利用的生态性，从而成功入侵。外来种的繁殖和传播特征入侵种的繁殖特征对其在新栖息地种群的建立有很大作用。通常成功

4、的外来种都有很强的繁殖能力，能迅速产生大量的后代。原产美洲的飞机草，由于种子和地下根茎均可以繁殖，繁殖力和竞争力都很强，形成成片的群落， 危害性较大。 有些植物能一年多次开花，产生大量的种子和幼苗；有些植物的种子易于传播；其它的还有种子发芽率高，幼苗生长快，幼龄期短；种子寿命长，在土壤中埋藏多年后仍能萌发；种子具有休眠特性，因而能周期性地萌发而避免同时萌发所带来的灭绝风险。在对群落可侵入性的比较时，本地种和生态系统对入侵的抵抗性也是不可忽视的重要因素。本地种对入侵的抵抗性表现在本地种的竞争能力上，竞争力强或对外来种抑制作用强的本地种可以同外来种抗衡，降低外来种的存活率或阻止外来种的扩散等。生态

5、系统对入侵的抵抗性常常与群藩结构、营养水平及生态系统内生物之间的相互作用等相关，物种问相互关系强的生态系统趋于稳定，对外来种的入侵效应具有抵抗或2 减缓作用。此外，外来种在新地域的入侵，与本地种或本土生态系统从干扰中恢复的能力即抗干扰力也有关。外来种的强异株克生作用一些外来种一旦侵入某种生境，会很快形成单优势群落，这与它们具有异株克生作用特性，从而能在竞争中处于优势地位密切相关。入侵种群的遗传结构人侵种群一般是由少数引进的个体发展而来的，具有显著的奠基者效应。有时外来种种群在新栖息地的选择压力下可产生新的有利于入侵的性状。3 生物群落原生演替和次生演替的差异及其特征。（限500 字）（ 20

6、分） （石培礼出、阅体）答: 差异：1（1）原生演替在新形成的裸地上的演替。一般都是在特殊的气候或地质条件下形成。（2）次生演替演替发生在次生裸地上，演替动力受到竞争、啃食等的驱动。2. 影响条件。原生演替是由于群落内部矛盾的发展所引起的；次生演替的最初发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，最主要是人为的活动。3. 演替的速度。与次生演替相比, 原生演替的速度要缓慢得多。在大多数的次生裸地上还多少保存着一定的土壤条件和种实来源4. 演替的趋向。一般，当停止对次生植物群落继续作用时，次生植物群落的演替，仍然趋向于恢复到受破坏前原生群落的类型，但质量上已经完全不同

7、了。5. 演替所经历的阶段不同。原生演替反映了群落的演替实质上是群落的生活型组成和植物环境的更替。每一个阶段的群落总是比上一阶段群落结构复杂，高度增大，因此，利用环境更为充分，改变环境的作用更强。次生演替主要取决于外界因素作用的方式和作用的持续时间。特征：原生演替过程中的植被类型的变化，演替的过程是一种植被为另一种植被取代的过程。一般来讲, 旱生原生演替要经过地衣、苔藓、草本植物和木本植物4 个阶段。同时，原生演替的演替系列与原生裸地的环境特征以及植物的生物学和生态学特性有关。原生演替的模式：把演替过程中植被替代的途径分为3 种, 即促进途径、忍耐途径和抑制途径。原生裸地的环境条件极为恶劣,

8、在这种条件下 , 环境因素对演替过程的影响可能更为重要。原生演替过程中最关键的阶段是早期生物的定居阶段, 该阶段影响植物定居的生物因素和非生物因素仍将是植被原生演替的研究的重点。这些生物因素包括生物的生物学特性和生态学特征。生物学特性包括植物的解剖特征、种子的传播方式、种粒的大小、植物能量物质代谢方式和途径等, 生态学特征包括生物对水分和养分的需求特征、定居植物和其他生物的种间关系等。非生物因素有裸地的微地形、微气候特征, 裸地基质等。次生演替的速度、趋向及所经过的阶段，决定于原生植被受到破坏的方式、程度和持续时间。首先，次生演替的速度问题。在大多数的次生裸地上还多少保存着原有群落的土壤条件和

9、某些植物的繁殖体。因此，次生演替系列中的各个阶段，演替速度一般都较快。3 其次，次生演替的趋向。一般，当停止对次生植物群落继续作用时，次生植物群落的演替，仍然趋向于恢复到受破坏前原生群落的类型。复生后所形成的群落只是在类型上和原来的群落相同，但质量上已经完全不同了。最后，关于次生演替所经历的阶段。这完全决定于外界因素作用的方式和作用的持续时间了。总之，原生植物群落的复生是有条件的，这些条件一个是土壤，一个是种子来源。因此，如果原生群落在其整个分布区都受到破坏，而且因持续时间很长而破坏得很彻底，那么，虽然气候条件适宜，但群落的复生条件已经不存在了。在这种情况下，群落的演替转向原生演替的某一阶段，

10、已经不属于次生演替的范畴了。次生群落的性质以及演替特点，决定于：外界因素作用的性质、方式，作用的强度和持续时间；原生植物群落受破坏的面积；次生群落中对原生群落的植物成分和土壤特性的保留程度；植物繁殖体的来源（种类、数量、距离）；所在地的气候、土壤及地形状况。4 试述光合作用过程中的光反应和暗反应及其两者直接的联系。（限 500 字）（20 分）（蒋高明出、阅题）光反应只发生在光照下，是由光引起的反应。光反应发生在叶绿体的基粒片层。光反应从光合色素吸收光能激发开始，经过电子传递，水的光解，最后是光能转化成化学能，以ATP和 NADPH 的形式贮存。光反应包括两个步骤: 1 光能的吸收、传递和转换

11、原初反应在光照下，叶绿素分子吸收光能，被激发出一个高能电子。该高能电子被一系列传递电子的物质有规律地传递下去。叶绿素分子由于失去一个电子，就留下一个空穴，这空穴立刻从电子供体得到一个电子来填补，使叶绿素分子恢复原来状态，准备再一次被激发。这样，叶绿素分子不断被激发，不断给出高能电子，又不断地补充电子，就完成了从光能到电能的过程 原初反应。2电子传递和光合磷酸化原初反应中的电能再用作水的光解和光合磷酸化，经过一系列由PS1 ，PS11和细胞色素b6f 等组成的电子传递体的传递，引起水的裂解放氧和NADP+ 还原为 NADPH ，并通过光和磷酸化形成 ATP ，将光能转化为活跃的化学能。此时， A

12、TP和 NADPH 已形成了，它们是光合作用的重要中间产物，一方面因为这两者都能暂时贮存能量，继续向下传递；另一方面因为NADPH 的 H+ 又能进一步还原二氧化碳，并把它固定成中间产物。这样就把光反应和暗反应联系起来了。暗反应是在叶绿体基质中进行的，有许多酶的参与；通过ATP和 NADPH 所推动的一系列CO2同化过程，把CO2转变成糖类等有机物质。不同的植物，暗反应的过程不一样。暗反应可分为C3,C4 和 CAM 三种类型，其中以 C3途径为基本途径。大致分为3 个阶段：羧化阶段、还原阶段和更新阶段。具体过程： CO2首先与植物体内的RUBP 结合，在 Rubisco 作用下。 一个二氧化

13、碳分子被一个RUBP 固定后，很快形成两个PGA分子。在有关酶的催化作用下，PGA接受 ATP释放的能量并且被还原氢还原形成PGAld。4 随后，一些接受能量并被还原氢还原的PGAld 经过一系列变化，最终形成糖类；另一些接受能量并被还原氢还原的PGAld则经过一系列的化学变化，又形成RUBP ，从而使暗反应阶段的化学反应持续地进行下去。联系 ：光反应和碳反应是一个整体，二者紧密联系。光反应是碳反应的基础，光反应阶段为碳反应阶段提供能量（ ATP 、NADPH ）和还原剂（NADPH ），碳反应产生的ADP和 Pi 为光反应合成ATP提供原料。区别：（见下表）项目光反应碳反应（暗反应）实质光能

14、 化学能，释放O2 同化 CO2形成（CH2O ） （酶促反应）时间短促，以微秒计较缓慢条件需色素、光、ADP 、和酶不需色素和光，需多种酶场所在叶绿体内囊状结构薄膜上进行在叶绿体基质中进行物 质转化2H2O 4H+O2 （ 在 光 和 叶 绿 体 中 的 色 素 的 催 化 下 ）ADP+PiATP （在光、酶和叶绿体中的色素的催化下）CO2+C5 2C3（在酶的催化下）C3+【H】（CH2O ）+ C5 （在酶和ATP的催化下）能 量转化叶绿素把光能转化为活跃的化学能并储存在ATP中ATP中活跃的化学能转化变为糖类等有机物中稳定的化学能5. 试述生态系统物质循环中的“生物富集作用（biol

15、ogical magnification ）”及其原理。（限500 字）（ 20分） （董鸣出、阅题 ）某种元素或某些难以分解的化合物通过食物链在有机体内逐级积累起来，并且随着食物链中营养级越高，累积量越大。如:DDT，海水浮游植物浮游动物鱼类鸟类银鸥。生物富集与食物链相联系，各种生物通过一系列捕食与被捕食的关系，把生物与生物紧密地联系起来，食物链对有害的化学物质有累积和放大的效应，这是生物富集直观表达。污染物的生物富集作用是指某些生物不断从环境中摄取浓度极低的金属元素或难分解的化合物，在体内聚集起来，使该物质在生物体内达到相当高甚至引起其他生物或人中毒的浓度。生物放大作用是指生态系统的食物链上，某种元素或难分解化合物在生物体中浓度随着高营养级生物吞食低营养级生物蓄积，浓度随营养级数提高而增大。生物富集作用是生物体从环境中摄取污染物而浓缩；而生物放大作用是通过食物链摄取低营养级生物，而使污染物蓄积。