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第五章 生态系统及其稳定性
第4节 生态系统的信息传递
什么是信息？
一般将可以传播的消息、情报、指令、数据与信号等称作信息（information）
生命系统的信息观
细胞生命系统（细胞内部信息流）
例：DNA→mRNA→蛋白质
生命系统的信息观
细胞生命系统（接受外界信息）
生命系统的信息观
个体生命系统
例：神经调节中的电信号、化学信号
激素调节中的激素
免疫调节中的抗原信号等
生命系统的信息观
生命系统的信息观
生命系统的信息观
生态生命系统
（1）个体从获取环境信息以保证自己的生存活动的需要（定位、方向、感光、测温、化学感受、磁场感应等）。
（2）种群内不同个体之间进行合作或竞争所进行的信息传递。（求偶、繁殖、觅食、抵抗侵略、社会行为等）
（3）不同种群个体之间竞争或捕捉与反侵害所进行的信息传递。（警戒、驱逐、识别等）
生命系统的信息观
个体从获取环境信息以保证自己的生存活动的需要（定位、方向、感光、测温、化学感受、磁场感应等）
生命系统的信息观
蝙蝠的回声定位与雷达（超声波）
生命系统的信息观
海豚的回声定位
生命系统的信息观
鸟迁徙行为中对方向的判断（太阳）
生命系统的信息观
鸽子喙部发现感应磁场器官 识途靠地磁导航
生命系统的信息观
蛇的热感受器与导弹（红外线感受器）
生命系统的信息观
鱼的侧线
生命系统的信息观
蚊触须上的（二氧化碳和剧烈运动时产生的乳酸 ）化学探测器
大约有2700种蚊子还具有相当灵敏的视觉感受器和热传感器
生命系统的信息观
苍蝇的平衡棒和运载火箭（振动陀螺仪）
一只小小的苍蝇可以一气飞行好几个小时，速度高达20公里／小时。它还有垂直升降、急速调头、空中悬停、隐身潜伏和微波信息收发等绝招儿。平衡棒可以调节翅膀的运动力向，是身体平衡度的一个导航仪。苍蝇飞行时，平衡棒以一定的频率进行机械振动。当苍蝇飞行出现倾斜或偏离航向时，平衡棒的振动就会随之发生变化，并且把这种变化信息及时传递给蝇脑。苍蝇会按新的指令调整身体的姿态和航向。
生命系统的信息观
生物界存在着效率极高、精确可靠的定向、导航、探测 、控制调节、能量转换、信息处理、生物合成、结构力学和流体力学等生物系统，它们可以为现代军事技术系统提供最佳的设计原理。
仿生学
生命系统的信息观
种群内不同个体之间进行合作或竞争所进行的信息传递。（求偶、繁殖、觅食、抵抗侵略、社会行为等）
生命系统的信息观
求偶行为
发光 萤火虫发出的萤光是一种求偶信号，以此与异性取得联系。但这种信号往往被第三者——狼蛛非法利用，结果双双被捕，成了爱情的牺牲品。
生命系统的信息观
求偶行为
鸣叫 以嘹亮的鸣声呼唤配偶的动物较多，其中有些只是简单的鸣叫，如蝉类。有些鸟类则伴有炫耀歌喉或滔滔不绝地“表白”。这种方式也容易暴露目标，往往酿成爱情悲剧。
黄斑黑蟋蟀
生命系统的信息观
求偶行为
激素诱导（信息素） 这是最安全的求偶密码，多见于昆虫。如雌蝗在远处的草丛中分泌一种特殊的激素，雄蝗头上的一对触角像电视接收天线一样，能准确无误地接收到这种信号，及时飞来，喜从天降，巧结良缘。
昆虫性信息素 防治病虫害
信息素主要有性信息素、聚集素、告警素、追踪素等
生命系统的信息观
求偶行为
炫耀 这种行为多见于水鸟。如雄鸭子经常在雌鸭面前脉脉含情，不时用喙梳理羽毛，并涂擦脂肪，使羽毛平伏光洁，以炫耀自己的美丽姿态。有些鸟则只梳理色彩鲜明或者色彩别致的地方。最进步的是鸳鸯，它只象征性地用喙触碰一下翅翼上一根特别大的橙色羽毛。鹑鸡类雄性凭着花丽的外表、雄健的气魄，常在雌性面前展翅、度步、开屏等，以炫耀自己的健美。有些鸣禽则以歌舞的方式进行炫耀，从而取得配偶。
生命系统的信息观
求偶行为
送礼 这是一种奇特而温柔的求偶方式。如一些蝇类，雄性在求偶前先建造一个细软的和自身大小相当的丝质球，然后带球飞到蝇群中，并在那里绕圈飞行以吸引雌蝇。雌蝇相中之后，接受礼品，结成配偶双双离开蝇群，完成交配。有些则事先捕获猎物；如蚊子成昆虫翅片，有些还用丝缕裹在所获猎物上，使其显大，也许有更大的引诱作用；有些动物已经把“送礼”发展为“请客”的形式，如公鸡找到食物之后，常常邀请母鸡共享美餐，居心便是交配，有时甚至不等母鸡食完，便色相毕露。
生命系统的信息观
求偶行为
情杀 这是一种激烈的求偶方式。例如，雄性鳄鱼为争夺雌体而叫嚣绕转；雄的鲑鱼常常整天地相互争斗；雄鍬形虫的巨型大颚常被其他雄虫咬伤。又如流苏鹬的雄性二者拼命争斗，雌性却歇在一旁观战，最后则和战胜者同去。这种方式在哺乳类中最为普遍。在激烈的争斗中，雄的常有特别的武器，如雄鹿的角、公鸡的距；有的还有特别的防御工具，如雄狮的鬣、雄鲑的钩形上颚等。
生命系统的信息观
求偶行为的意义
（1）每种动物的求偶行为都有物种的特异性，即使是很相近的物种也有细微的差异，这可以避免不同动物的种间杂交。种间杂交在相近物种之间也有时发生，如马和驴杂交生骡，狮和虎也能杂交产仔，但这种情况大多是发生在人工喂养的特殊环境下。
（2）求偶行为会刺激对方神经的兴奋，并激发与生殖有关的内分泌腺的分泌活动，以协调雌雄双方的排卵和排精，提高受精率。
（3）求偶行为使雌雄双方有更多选择机会，使后代获得良好的遗传基因组合。求偶不成的，常常是群体中的弱者。例如鹿科动物，雄性为争夺配偶而斗殴，失败的弱者，多为幼小刚成年或年老体衰者、瘦弱有病者，它们不被雌鹿选中，对物种的繁衍有利。
生命系统的信息观
生命系统的信息观
不同种群个体之间竞争或捕捉与反侵害所进行的信息传递。（警戒、驱逐、识别等）
生命系统的信息观
警戒与防卫
生命系统的信息观
植物间有没有信息传递？
生命系统的信息观
阳光与植物间的信息
声音与植物间的信息？
生命系统的信息观
植物与植物间的信息传递
指植物产生的次生代谢物质在植物生长过程中，通过信息抑制其他植物的生长、发育并加以排除的现象，常称为异株克生现象。
生命系统的信息观
植物与植物间的信息传递
黄瓜中某些品系在化学物质的信息作用下，可以阻止87％左右的杂草生长，维持其在农田生态系统中的优势。
有时发生在同一个物种之内。在这些植物的早期生长中，这种毒素可能降低同一物种幼小个体的成活力。然而，当这种毒素在土壤中积累时，它们就能使植物自身死亡，减少生态系统内部空间的拥挤。例如桉树。
生命系统的信息观
植物与植物间的信息传递
在寄生植物和寄主植物之间，还表现有另一种不同的情况。黄独脚金（Striga hermonthica）是玄参科植物，寄生于甘蔗、玉米或棉花上。向日葵列当（Orobanche cumana）是列当科植物，寄生于向日葵、蚕豆、烟草等植物上。这些寄生植物的种子细小如尘埃，随风扩散，它们并非在任何地方都可以发芽。而只有在接收到寄主植物根部分泌物的信号后，才萌动、发芽；若接收不到寄主植物的这种信息，寄生植物种子在土壤中呆上10年也不丧失其发芽的能力。后来分析出这种信息物是一种具有两个内酯的萜类化合物——独脚金酚（strigol）。在合适的条件下，1×10-6mol·l-1的浓度就能促使50％的黄独脚金种子发芽。
生命系统的信息观
植物与动物间的信息传递
植物和动物不同，它们是不会走动的，给人们表面的印象似乎只能呆在那里等待被吃掉。植物遭受昆虫和其他植食动物的侵袭和吞食，这是最糟的结局。然而，事实并非如此。植物决不是软弱无能，处于完全被动受害的地位，而是通过形态、生理生化等各个方面，采取了多种行之有效的手段来保卫着自己。发现植物作为信息源对植食动物发出的种种信息。植物在千百万年进化中，形成了一道道防线，发出不同信号，确立了许多防御机制，以便保卫自己免受侵袭和吞食。
生命系统的信息观
植物与动物间的信息传递
植物和动物不同，它们是不会走动的，给人们表面的印象似乎只能呆在那里等待被吃掉。植物遭受昆虫和其他植食动物的侵袭和吞食，这是最糟的结局。然而，事实并非如此。植物决不是软弱无能，处于完全被动受害的地位，而是通过形态、生理生化等各个方面，采取了多种行之有效的手段来保卫着自己。发现植物作为信息源对植食动物发出的种种信息。植物在千百万年进化中，形成了一道道防线，发出不同信号，确立了许多防御机制，以便保卫自己免受侵袭和吞食。
荆棘和皮刺、细毛等
生命系统的信息观
植物与动物间的信息传递
众所周知，植物的花是植物—授粉动物间联系的极为重要的信息媒介，以此确立了二者的共生关系。有位生物学家曾对2680种花的色泽作了统计，结果表明：白花最多，占1193种；其次为黄花，占951种；红花占307种；绿花占153种；橙色花占50种；茶色花占18种；黑色花最少，只占8种。一朵花生成某种颜色，往往与能感觉到这种颜色信号的昆虫有关。例如，蜜蜂、黄蜂和丸花蜂偏爱粉红色、紫色和蓝色；蝇类和甲虫喜欢暗黄色花朵。
生命系统的信息观
物理信息
化学信息
行为信息
营养信息
生态系统中信息流的人工调控
光信息的人工调控
化学信息的人工调控
声音信息的人工调控
