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第4节 生态系统的信息传递
讨论:
1967年,荷兰一位生物学家在研究蜜蜂时,发现蜜蜂在找到蜜源后,可以通过跳圆圈舞或摆尾舞向同伴传递蜜源情况:圆圈舞表明蜜源较近,大约在距蜂箱百米以内;摆尾舞的意思是,蜜源在百米之外的远处,究竟距离多远与摆尾的速度有关。
1.“100 m以内”,对我们来说这几个字的含义就是信息。同样的信息,蜜蜂是怎样传递的
2.你还能举出生物间传递信息的其他例子吗
一、生态系统中信息的种类
1.信息的概念:
可以传播的消息、情报、指令、数据与信号等。
(1)物理信息
通过物理过程传递的信息
概念:
举例:
自然界中的光、声、温度、湿度、磁场等
来源:
非生物环境、生物个体或群体
光
声
温度
声波
磁场
2.生态系统中信息的种类
热量
(2)化学信息
生物在生命活动过程中产生的可以传递信息的化学物质
概念:
举例:
植物的生物碱、有机酸等代谢产物,以及动物的性外激素等
来源:
生物在生命活动过程中产生
戴胜又名“臭姑姑”
快跑!有敌人!
(3)行为信息
动物的特殊行为在同种或异种生物之间传递的信息
概念:
举例:
蜜蜂跳舞、雄鸟的“求偶炫耀”
来源:
动物的行为特征
3.信息传递:
生态系统中的生物种群之间,以及它们内部都有信息的产生与交换,能够形成信息传递,即信息流。
4.信息传递过程的三要素
(1)信息源:信息产生的部位
(2)信道:信息传播的媒介
(3)信息受体:信息接收的生物或其部位
如空气、水及其他介质
如动物的眼、鼻、耳、皮肤,植物的叶、芽以及细胞中的特殊物质(如光敏色素)等
5.信息传递方向:
信息传递往往是双向的。
6.信息传递范围:
生态系统的信息传递;可以在生态系统的各个成分间进行,包括生物与生物之间,以及生物与非生物环境之间。能够决定能量流动和物质循环的状态。
7.信息传递具体过程:
生态系统的信息传递一般包括5个环节:
信息源
信息受体
发送消息
接收信息
发信息器官(机械)
传递信息
信道
传递信号
接收器官
信息传递种类的判断
(1)生态系统中信息的种类因传播途径的不同而不同。如孔雀开屏,如果是通过行为传递给对方,则属于行为信息;如果通过羽毛的颜色等传递给对方,则属于物理信息。
(2)鸟类或其他动物报警,若通过声音(尖叫)则属于物理信息,若通过特殊的动作(突然飞起)则属于行为信息。
(3)涉及声音、颜色、植物形状、磁场、温度、湿度这些信号,通过动物的皮肤、耳朵、眼或植物的光敏色素、叶、芽等接收,则判断为物理信息。
(4)若涉及化学物质的挥发性这一特点则判断为化学信息。
生态系统中信息传递的重要性
1.海豚进行捕食、探路、定位和躲避天敌等行为几乎都依赖于超声波。它们可使用频率超过100 kHz的超声波进行“回声定位”。近年来,屡有海豚出现“集体自杀”现象的报道。已有证据表明,人类的舰船、海洋开采活动、某些通信工具在海洋中产生了巨大的噪声,会直接干扰海豚的“定位系统”。
思考·讨论
生命活动的正常进行,离不开信息的作用
2.有些植物,像莴苣、茄、烟草的种子必须接收某种波长的光信息,才能萌发生长。
思考·讨论
生命活动的正常进行,离不开信息的作用
思考·讨论
3.在自然界中,植物开花需要光信息刺激,当日照时间达到一定长度时,植物才能开花。许多动物都能在特定时期释放用于吸引异性的信息索。经过科学家的研究,已分离和鉴定了上千种昆虫信息素,其中大部分是用来传递性信号的。
通过信息传递,植物能开花,雌雄个体能相互识别、交配,保证种群的繁衍。
4.2001年, 科学家在研究植物与植食性昆虫之间的关系时,发现了一个有趣的现象。当烟草植株受到蛾幼虫攻击后,能够产生和释放可挥发的化学物质。这些化学物质,白天可以吸引蛾幼虫的天敌一寄生虫或捕食者,夜间又能够驱除夜间活动的雌蛾,使它们不能在植物叶片上停留产卵。
思考·讨论
通过信息传递,能够调节生物种间的关系,维持生态系统的平衡。
二、信息传递在生态系统中的作用
1.个体水平:
生命活动的正常进行,离不开信息的作用。如海豚的“回声定位”,烟草等种子的萌发生长。
2.种群水平:
生物种群的繁衍,离不开信息的传递。如植物开花、昆虫交尾。
3.群落和生态系统水平:
信息能够调节生物的种间关系,进而维持生态系统的平衡与稳定。如食物链上相邻物种间“食”与“被食”的关系。
三、信息传递在农业生产中的应用
1.提高农畜产品的产量
①利用模拟的动物信息吸引大量的传粉动物,可以提高果树的传粉效率和结实率。
②养鸡时,在增加营养的基础上,延长光照时间,会刺激鸡卵巢的发育和雌激素的分泌,可提高产蛋率。
举例:
2.对有害动物进行控制
(1)控制方法:
化学防治、生物防治和机械防治。
(2)举例:
①利用光照、声音信号诱捕或驱赶某些动物;
②利用昆虫信息素诱捕或警示有害动物,降低害虫的种群密度;
③利用特殊的化学物质扰乱某些动物的雌雄交配,使有害动物的繁殖力下降。
(3)有害动物三种防治方法的比较
名称 化学防治 机械防治 生物防治
措施 化学药剂喷施等 人工捕捉等 引入天敌或
寄生生物等
优点 作用迅速; 短期效果明显 无污染;见效快,效果好 效果好且持久;
成本低,无污染
缺点 引起害虫抗药性增强;杀灭害虫天敌,破坏生态平衡;污染环境 费时费力;对体型很小的害虫无法实施 天敌数量不确定;寄生生物专一性强
四、生态系统三大功能的区别与联系
项目 能量流动 物质循环 信息传递
特点 单向流动,逐级递减 循环运动, 反复利用 往往是双向的
范围 生态系统中各营养级及分解者 生物圈 生物之间,生物
与无机环境之间
途径 食物链和食物网 多种
地位 生态系统的动力 生态系统 的基础 决定能量流动和物质循环的方向和状态
联系 同时进行,相互依存,不可分割,形成一个统一的整体 (1)生物之间的信息传递只限于同种生物( )
(2)信息只能沿食物链从低营养级向高营养级传递( )
(3)物理信息可来源于生物,也可来源于非生物环境( )
(4)莴苣种子必须接受某种波长的光才能萌发,说明生命活动的正常进行,离不开信息的传递
( )
(5)当食草动物看到青草明显减少时,部分个体会另觅取食地,这体现了生态系统的信息传递功能( )
(6)利用信息传递在生态系统中的作用控制动物危害,属于生物防治技术( )
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辨析易错易混
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狗会用自己的尿液和粪便来标记领地和来往的路径;电鳗可输出高达300到800伏的电压把比自己小的动物电击致死而获取猎物;蜜蜂发现蜜源后用不同的舞蹈动作告诉同伴蜜源的方向和远近。以上三个实例分别体现了生态系统中哪一类信息的传递( )
A.行为信息、化学信息、物理信息
B.化学信息、行为信息、物理信息
C.化学信息、物理信息、行为信息
D.行为信息、物理信息、化学信息
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练一练