(共26张PPT)
3.4 生态系统的信息传递
没有物质的世界是虚无的世界;
没有能源的世界是死寂的世界;
没有信息的世界是混乱的世界。
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
讨论:1.“100m以内”,对我们来说这几个字的含义就是信息。同样的信息,蜜蜂怎样传递的?
2.你还能举出生物间传递信息的其它例子吗?
通过跳圆圈舞
孔雀开屏、豪猪竖刺等
问题探讨
一.生态系统的信息传递
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。
日常生活中,人们通常将可以传播的消息、情报、指令、数据与信号等称作信息。
1.信息概述
(1)信息的概念:
(2)信息流:
生态系统的信息传递,不包括细胞内及细胞之间的信息传递;
特别注意:
一.生态系统的信息传递
2.生态系统中信息的种类
(1)物理信息:
①概念:
自然界中的光、声、温度、湿度、磁场等,通过物理过程传递的信息。
②来源:
可以是非生物环境,也可以是生物个体或群体。
③举例:
萤火虫
(光)
动物的鸣叫
(声)
种子萌发
(温度、湿度)
鸟的迁徙
(磁场)
一.生态系统的信息传递
(刺)
刺猬
吸收红光、远红光可逆转换的光受体(色素蛋白质),称之为光敏色素;其生理作用甚为广泛,它影响植物一生的形态建成,从种子萌发到开花、结果及衰老。
2.生态系统中信息的种类
(1)物理信息:
一.生态系统的信息传递
感受物质:
眼;耳;皮肤;叶、芽、细胞中的特殊物质(如光敏色素)
信息来源:
无机环境、生物
信息源:光、声、温度、湿度、磁力
蛇的颊窝(温度)
植物的生长(光敏色素)
(2)化学信息
①概念:
在生命活动中,生物产生一些可以传递信息的化学物质。
②来源:
生物体的代谢产物或分泌物。
③举例:
A.植物的生物碱、有机酸等代谢产物
B.动物的性外激素
C.昆虫、鱼类以及哺乳类等生物体中的信息素等。
驱蚊草
2.生态系统中信息的种类
一.生态系统的信息传递
蛾(信息素)
小狗撒尿(代谢废物)
水葫芦根部的分泌物可以明显地抑制藻类的生长
动物的特殊行为,主要指各种动作,这些动作也能够向同种或异种生物传递某种信息,即动物的行为特征可以体现为行为信息。
(3)行为信息
①概念:
②来源:
动物的特殊行为。
③举例:
蜜蜂跳舞、孔雀开屏、鸟类的“求偶炫耀”等。
蜜蜂跳舞
2.生态系统中信息的种类
一.生态系统的信息传递
乌贼喷墨
白头鹰的求偶姿势
尖尾松鸡魔性求偶舞
3.生态系统中信息传递的特点
(1)生物可以通过一种或者多种信息类型进行交流
例如:
孔雀
开屏(行为信息):
鸣叫(物理信息):
食草动物
远处通过识别植物的绿色(物理信息):
近处通过植物的气味(化学信息):
求偶
与同类交流
搜寻食物
辨别和摄取食物
(2)生态系统中的信息传递既存在于同种生物之内,也发生在不同生物之间
例如:犀牛与牛椋鸟,鸟的鸣叫与跳跃提醒犀牛附件有危险情况
(3)多数情况下,信息传递为双向的;
一.生态系统的信息传递
4.生态系统中信息传递的过程
信息源
信道
信息受体
一.生态系统的信息传递
(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)
信息产生的部位;
(来自生物或非生物环境)
信息传播的媒介
(空气、水以及其他介质等)
信息接收的生物或其部位
类型 来源 传递形式 实例
光、声、温度、湿度、磁力等
植物的生物碱、有机酸等代谢废物,动物的性外激素等
蜜蜂跳舞,鸟类“求偶炫耀”等;
比较
非生物环境或生物个体或群体
物理过程
化学信息
物理信息
生物体
以化学物质为信息载体
行为信息
动物
动物的行为特征
①多数情况下,信息传递为双向的;
②三种信息都可以来源于动物,其中,只有物理信息可以来源于非生物环境;
③信息传递可以发生在生物与非生物环境之间,可以发生在同种生物之间,可以发生在不同生物之间
小结:三种信息的比较
一.生态系统的信息传递
思考 讨论:分析发生在身边的生态系统中的信息传递
如果留心观察就会发现,身边的猫、狗等动物的生活,就离不开信息的传递,其中既有物理信息,也有化学信息与行为信息。请就每种信息各举两个例子,并说明这些信息传递的意义。
狗叫
1.轻快的汪汪声时,是表示心情高兴
2.汪汪声短促和强烈时,是表示戒意和警告。
3.低沉的呜鸣声是威胁的意思
物理信息:
化学信息:
行为信息:
摇尾巴
1.自家狗狗欢快的冲过来并摇动尾巴,表示对你的喜爱和想念
2.陌生的狗狗对你摇尾巴可能只是表示不安和害怕
尾巴蜷缩在两腿之间:
表示顺从和不安,害怕和恐惧
猫听到鼠的活动:
做好捕猎的准备
猫面部的腺体在一些物体上摩擦:
标记领地
猫的肛周信息素:
向母猫发出邀请,寻找配偶。
意义:影响动物的社会行为,完成捕食、种群繁衍等正常的生命活动
一.生态系统的信息传递
思考 讨论:生态系统中信息传递的重要性
资料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,他们可使用频率超过100KHz的超声波进行“回声定位”。
资料2:有些植物像莴苣、茄、烟草的种子,必须接受某种波长的光信息才能萌发
萌发率/%
波长/nm
一.生态系统的信息传递
5.信息传递在生态系统中的作用
讨论1:根据资料1和2,分析信息传递与生命活动的正常进行有什么关系?
(1)生命活动的正常进行,离不开信息传递。
(个体水平)
讨论2:信息传递在种群繁衍过程中起什么作用?
(2)通过信息传递,雌雄个体能相互识别、交配,完成种群的繁衍。
一.生态系统的信息传递
5.信息传递在生态系统中的作用
资料3:
昆虫信息素
(种群水平)
讨论3:资料4中的信息素能够将几种生物联系起来?
烟草、蛾、蛾幼虫天敌
讨论4:烟草释放的信息素,在白天与夜间是否都使它受益?
是
讨论5:信息传递对种间关系具有什么作用?
(3)调节生物的种间关系,以维持生态系统的稳定性。
思考:若无这种信息素,烟草、蛾和蛾幼虫的天敌三种生物的种群数量将发生什么变化?
植物与植食性昆虫
一.生态系统的信息传递
5.信息传递在生态系统中的作用
资料4:
(群落和生态系统水平)
6.信息传递在农业生产中的应用
(1)提高农畜产品的产量
电子仪器,模拟蜜蜂跳圆圈舞或摆尾舞相同的频率或声音。
延长光照时间,刺激鸡卵巢发育和雌激素的分泌,大大提高产蛋率
一.生态系统的信息传递
利用温度和湿度延长蔬菜的种植期
(2)对有害动物进行控制
B.利用昆虫信息素诱捕或警示有害动物,降低害虫种群密度
A.利用光照、声音信号诱捕或驱赶某些动物
C.还可以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。
6.信息传递在农业生产中的应用
一.生态系统的信息传递
①举例:
——目前人们越来越倾向于利用对人类生存环境无污染,有效的生物防治。
你见过这种诱鱼剂吗?如果把它撒在石头上,鱼会去“咬”石头,而对旁边香喷喷的饵料不屑一顾……
信息素是直接作用于鱼儿的大脑,启动鱼儿进食的欲望,这与鱼儿喜欢什么食物没有任何关系。
(2)对有害动物进行控制
6.信息传递在农业生产中的应用
一.生态系统的信息传递
种类
措施 喷施化学药剂 人工捕捉等 引入天敌、寄生虫或使用信息素等
优点 ①作用迅速 ②短期效果明显 ①无污染 ②见效快,效果好 ①无污染
②有效且持久
缺点 ①会使害虫的抗药性增强 ②可能杀害害虫天敌,破坏生态平衡 ③污染环境 ①费时费力 ②对体型很小的害虫无法实施 天敌数量不明确,甚至可能会引发生态危机(可能引起物种入侵)
化学防治
机械防治
生物防治
②控制动物危害的技术方法
(2)对有害动物进行控制
一.生态系统的信息传递
课堂总结
生态系统的信息传递
(二)信息传递在生态系统中的作用
(三)信息传递在农业生产中的应用
(一)生态系统中信息的种类
物理信息、化学信息、行为信息
1.生命活动的正常进行,离不开信息的作用。
2.生物种群的繁衍,离不开信息的传递。
3.调节生物的种间关系,以维持生态系统的稳定。
1.提高农产品或畜产品的产量。
2. 对有害动物进行控制。
想一想,
生态系统中信息传递与物质循环和能量流动存在哪些差异?哪些环节构成了一个完整的信息传递过程?
差异主要有以下方面:
(1)物质循环和能量流动借助于食物链进行;信息传递不依赖于食物链,可在同一个物种内传递,也可在不同物种间传递,还可以在非生物环境与生物体之间传递。
(2)能量流动的特点是单向流动,物质是可循环利用的,但信息传递往往是双向的,且不能循环利用。
一.生态系统的信息传递
项目 能量流动 物质循环 信息传递
特点
范围
途径
模式图
联系
单向流动,逐级递减
全球性,循环性
往往是双向的(也有单向)
生态系统中各营养级之间(生物群落中)
生物圈
生物之间,生物与非生物环境之间
食物链和食物网
多种
①任何一个生态系统这三个基本功能,三者同时进行,相互依存,不可分割,形成统一整体
②能量流动是生态系统运转的动力,物质循环是生态系统的基础,信息传递决定能量流动和物质循环的方向
二.生态系统的功能的比较
设计实验证明雌蛾能够分泌性外激素的吸引雌蛾前来交配?
1、设置几组实验?
2、每组做怎样的处理?
3、出现什么样的结果能够证明你的假设?
一.生态系统的信息传递
课外实践:验证昆虫之间是否存在化学信息的传递
设计实验证明雌蛾能够分泌性外激素的吸引雌蛾前来交配?
一.生态系统的信息传递
(1)实验步骤:
①夜晚,将若干未交配的雌蛾(只有未交配的个体才能分泌性外激索)分成A、B两组.把A组雌蛾直接放在诱捕器(标记为A)中,把B组雌蛾先放在封闭的玻璃管中,再放在_______________(标记为B)中.
②把A、B两个诱捕器均悬挂在门外.
③一夜后,观察A、B两个诱捕器,发现A诱捕器_______________,
B诱捕器__________________.
(2)实验结论:____________________________________.
(3)延伸探究:科学家事先捕捉到一些生长状态正常的雄蛾,分成C、D两组,C组全部被剪掉触角,D组保持原状.同时放飞后,发现D组的雄蛾几乎全部被A诱捕器捕捉,而C组雄娥几乎没有一只被捕捉.这种现象说明:_________________________________.
同样的诱捕器
捕捉到许多同种雄蛾
没有捕捉到雄蛾
雄蛾的触角是感受性外激素的重要器官
雌蛾能分泌性外激素吸引雄蛾前来交尾
练习与应用
一、概念检测
1.黄鼬(俗称“黄鼠狼”)主要捕食鼠类,它们体内有臭腺,在遇到威胁时可排出臭气麻痹敌人,鼠类闻到臭气时往往选择逃离。以下有关解释不合理的是( )
A.释放的臭气是一种化学信息
B.这种气味信息只对黄鼬有利
C.释放臭气有利于黄鼬躲避危险
D.臭气作为信息可调节种间关系
2.“燕燕于飞,差池其羽” “燕燕于飞,上下其音”(《诗经 国风》),燕子表达的是哪一类 信息?
B
行为信息和物理信息
练习与应用
二、拓展应用
场附近的鸟类严重危害飞行安全,因此有必要进行人工驱鸟。请将以下人工驱鸟的措施按原理进行归类。
①播放鸟类天敌的鸣叫声,②放置无公害的驱鸟剂,③燃放爆竹,④使用激光,⑤架设煤气炮(模拟猜枪的响声和火光),⑥布设鸟类害怕的图案,⑦声光威吓(将爆竹、猎枪声、激光、驱鸟火焰等方法结合),⑧遥控航模模拟天敌。
上述方法利用物理信息的有 ,
利用化学信息的有 ,
利用行为信息的有 。
①③④⑤⑥⑦⑧
②
⑧
一、选择题
3.生态系统中物质循环、能量流动和信息传递每时每刻都在进行,下列与之相关的叙述,正确的是 ( )
A.物质循环往复意味着任何生态系统在物质上都是自给自足的
B.能量流动是指生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程
C.只有生物才会对信息有反应,因此信息传递只发生在生物群落内部
D.生态系统中的物质循环、能量流动和信息传递都是沿食物链进行的
D
复习与提高