海南大学现代生态学考纲及整理答案

海南大学2016年博士生入学考试

《现代生态学》科目考试大纲

二、考试的形式与试卷结构

1）考试方式：闭卷，笔试

2）答题时间：180分钟

3）题型：简答题（4道题，共计50分），论述题（1道题20分），应用题（1道题30分，含计算、实验设计和程序设计等形式）

4）试卷满分为100分

三、考试内容

1）植物生理生态学

了解光合作用的主要过程及其数学模型（重点是Farquhar生化模型），叶片的能量平衡模式（重点是叶片温度），主要气孔模型及其特征（Jarvis类和Ball-Berry-Leuning类）。

1.1叶片的能量平衡模式

1.2光合作用的主要过程

绿色植物利用光能,同化CO2 和H2O,制造有机物释放O2的过程,称为光合作用(photosynthesis)。光合作用所产生的有机物质主要是糖类,贮藏着能量。光合作用的过程,可用下列方程式来表示。

CO2+ H2O （CH 2O ）+ O2

光合作用的重要性：

1.光合作用是制造有机物的重要途径

2.光合作用将太阳能转变为可贮存的化学能

3.光合作用可维持大气中氧和二氧化碳的平衡1.2Farquhar生化模型

1.4Jarvis类和Ball-Berry-Leuning类

Jarvis类最大优点为形式直观

2）生物多样性与保护生物学

种-面积曲线，生物多样性的维持机制及其主要假说（主要是生态位假说和中性理论），群落数量分析，代谢生态学

2.1种—面积曲线

通常，采用最小面积的方法来统计一个群落或一个地区的生物种类名录。现以植物群落为例来具体阐述。通过绘制种—面积曲线来确定最小面积的大小。具体作法是：逐渐扩大样地面积，随着样地面积的增大，样地内植物的种数也在增加，但当物种增加到一定程度时，曲线则有明显变缓的趋势，通常把曲线陡度开始变缓处所对应的面积，作为最小面积。

2.2生态位假说和中性理论

2.3代谢生态学

定义：生态学代谢理论（metabolic theory of ecology ），主要研究生物的各种性状随个体大小和温度变化的规律。

代谢理论的历史：

2/3 律——德国生理学家Rubner发现，新陈代谢率正比于体重的2/3 次方

3/4 律——Kleiber发现，新陈代谢率与体重的3/4 次方成正比

West 和生态学家Brown在2004 年提出了生态学代谢理论。

3个假设：

1.资源供给网络要充满生物体才能给生物体内所有的生命单元提供营养。

2.资源供给网络的末端大小（比如，循环系统的毛细血管）与个体大小无关。

3.该网络在供给资源时使得资源分配和输运所消耗的能量最小。

3）全球变化生态学

生态系统生产力的形成与碳循环，陆地生态系统的蒸散，CO2施肥效应，光合作用的最适温度，生态系统的氮饱和

生态系统生产力的形成

碳循环

在气候变暖条件下,陆地生态系统碳循环的变化主要体现在以下几个方面:

1)低纬度地区生态系统NPP一般表现为降低,而在中高纬度地区通常表现为增加,而在全球尺度上表现为NPP增加;

2)土壤呼吸作用增强,但经过一段时间后表现出一定的适应性;

3)高纬度地区的生态系统植被碳库表现为增加趋势,低纬度地区生态系统植被碳库变化不大,或略微降低,在全球尺度上表现为植被碳库增加;

4)地表凋落物的产量和分解速率增加;

5)土壤有机碳分解加速,进而减少土壤碳储存,同时植被碳库向土壤碳库的流动增加从而增加土壤碳库,这两种作用在不同生态系统的比重不同,在全球尺度上表现为土壤碳库的减少;

生态系统净初级生产力(NPP)是指单位时间、单位面积上植物光合产物与植物自养呼吸的差值,它是陆地生态系统最主要的碳输入方式。

陆地生态系统的蒸散

蒸散,包括植被蒸腾、土壤蒸发和林冠截留蒸发三个组分,是水圈、大气圈和生物圈水分和能量的主要交换过程, 是指土壤水由植物茎、叶面和植株间土面转移到大气中生成水汽的过程,蒸散量为植被蒸腾量、土壤蒸发量与林间截获蒸发量之和。

CO2施肥效应

所谓CO2的施肥效应是指CO2浓度增加对植物生长的助长作用。

研究发现，以CO2浓度净增量为自变量，以粮食产量变化百分比为因变量，通过回归分析发现:1、对于不同国家和不同的粮食作物，CO2施肥效应是不同的。例如，CO2浓度增加会提高泰国玉米的产量(即CO2施肥效应为正)，但会降低美国和尼日利亚的水稻和中国的小麦产量(即CO2施肥效应为负)。2、就某一个国家而言，不同粮食作物对CO2施肥效应的响应各不相同。例如，中国的小麦产量受CO2施肥负效应影响，但玉米会受其正效应影响而增产不少。3、就20个主要粮食生产国的总体状况而言，CO2施肥对水稻产量具有负效应，而对小麦和玉米产量具有正效应。

光合作用的最适温度

最适温度通常是指酶的最适温度。温度过高或过低会影响植物体内参与光合作用的酶的活性，从而影响植物光合作用强度。不同植物适宜的温度都不同，促进则可以提高二氧化碳浓度，提高到适宜温度，增加肥料，增加根部可吸收的氧气。温度对于温带树木，净光合作用可在零下3开始，随温度增加到15～25℃时出现高峰，随后速率随温度升高而下降，到最高温度时，净光合为零。

生态系统的氮饱和

氮饱和定义为当氮流失等于氮沉降时,系统没有更多的能力来存留氮的状

态。输入生态系统的氮超过生态系统需求，导致氮饱和，过量氮输入并不会引起

生产力的增加，反而可能导致生态系统退化甚至崩溃。

在受氮限制的森林生态系统中,氮有效性增大的初期会促进生产力增长,即

施肥效应;随着氮饱和程度加大,铝毒害和养分不平衡使得初级生产力降低.树木

对胁迫(霜冻、病原体)的敏感性因这些变化而增大或受铝毒害的影响,导致树木

死

亡。有研究表明，酸性增强使得德国云杉林和冷杉林衰退，而且造成美国东北部

云杉林锐减。

氮饱和早期阶段,随氮输入增加,森林生产力和生长变大.增高氮有效性使

得叶片和细根氮含量升高.氮饱和后期阶段,养分不平衡、氮有效性过高和其他

生物地球化学变化导致生产力降低,死亡率增大.此外,由于森林生态系统存在

碳氮循环的相互作用,多余无机氮的同化作用会消耗用于生长和维持作用的碳,

增大根枝比;干旱、风灾害和病虫害的幅度和频度也增加.