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1、 第第4节节生态系统的信息传递生态系统的信息传递讨论：讨论：一只一只蜜蜂在找到蜜蜂在找到蜜源之后，蜜源之后，如何告诉巢如何告诉巢中的其他同中的其他同伴蜜源的位伴蜜源的位置呢？置呢？生命系统中是否存在信息？问题探讨一、什么是信息？ 在日常生活中，一般将可以传播的消息、情报、指令、数据与信号等称作信息。生态系统信息流模型生态系统信息流模型生态系统的信息传递又称生态系统的信息传递又称信息流信息流，此过程中，此过程中伴随着一定的物质和能量消耗。伴随着一定的物质和能量消耗。但是信息流但是信息流不像物质流那样是循环的，也不像能量流那不像物质流那样是循环的，也不像能量流那样是单向的，而往往是双向的，样是单向
2、的，而往往是双向的，有从输入到有从输入到输出的信息传递，也有从输出向输入的信息输出的信息传递，也有从输出向输入的信息反馈。反馈。生态系统中的信息流不仅是四个基本组成成分间及内部的流动，也不仅包生态系统中的信息流不仅是四个基本组成成分间及内部的流动，也不仅包括个体、种群、群落等不同水平的信息流动，而且生态系统所有层次、生括个体、种群、群落等不同水平的信息流动，而且生态系统所有层次、生物的各分类单元及其各部分都有特殊的信息联系。按照控制论的观点，正物的各分类单元及其各部分都有特殊的信息联系。按照控制论的观点，正是由于这种信息流，才使生态系统产生了自动调节机制，赋予生态系统以是由于这种信息流，才使生
3、态系统产生了自动调节机制，赋予生态系统以新的特点。新的特点。类别概念概念传递形式形式实例例物理物理信息信息生生态系系统中的光、声、温中的光、声、温度、湿度、磁力、度、湿度、磁力、花的花的颜色和形状色和形状等，通等，通过物理物理过程程传递的信息的信息物理物理过程程萤火虫的火虫的闪光、植物五光、植物五颜六色的花六色的花化学化学信息信息生物在生命活生物在生命活动过程中程中产生的可以生的可以传递信息的信息的化学化学物物质信息素信息素昆虫的性外昆虫的性外激素、狗利激素、狗利用其小便用其小便记路路行行为信息信息对于同种或异种生物能于同种或异种生物能够通通过其其特殊行特殊行为特征特征传递的信息的信息植物或植
4、物或动物的异常物的异常表表现及行及行为昆虫的舞蹈昆虫的舞蹈1信息的种类信息的种类1 1、物理信息：、物理信息：生态系统中的生态系统中的_ _ 等等, ,通通过过_ _ _传递的信息传递的信息, ,称为称为物理信息物理信息。光、声、温度、湿度、磁力光、声、温度、湿度、磁力物理过程物理过程（2 2）感受部位：）感受部位：（1 1）概念：）概念：动物的动物的_等等植物的植物的 （光敏色素光敏色素等）等）眼、耳、皮肤眼、耳、皮肤叶、芽及细胞中的特殊物质叶、芽及细胞中的特殊物质（3 3）来源：）来源： 无机环境无机环境 生物生物三、生态系统中信息的种类三、生态系统中信息的种类海豚的回声定位三、生态系统中
5、信息的种类（物理信息）三、生态系统中信息的种类（物理信息）萤火虫则以萤火虫则以闪光闪光来告诉来告诉同伴自己的同伴自己的位置、现在位置、现在是否有交配是否有交配的要求等。的要求等。三、生态系统中信息的种类（物理信息）三、生态系统中信息的种类（物理信息）蝙蝠的回声定位与雷达（超声波）蝙蝠的回声定位与雷达（超声波） 夏天，黄昏以后，常常可以看见蝙蝠在空中低飞，捕捉蚊蝇等昆虫，在黑暗中蝙蝠能看见昆虫吗？如果不能，那是为什么？三、生态系统中信息的种类（物理信息）三、生态系统中信息的种类（物理信息）三、生态系统中信息的种类（物理信息）三、生态系统中信息的种类（物理信息）太阳位置太阳位置地球磁场地球磁场候鸟
6、长途迁徙、信鸽千里传书候鸟长途迁徙、信鸽千里传书蛇的热感受器（红外线感受器）物理信息温度响尾蛇的红外探测器含有约响尾蛇的红外探测器含有约7000个神经末梢个神经末梢(属三叉神经属三叉神经)，十分敏感，极轻微的温度变化，十分敏感，极轻微的温度变化，如升高如升高0.002就能导致神经兴奋。就能导致神经兴奋。 鱼的侧线（感知水流速度和方向）三、生态系统中信息的种类（物理信息）三、生态系统中信息的种类（物理信息）温度、湿度温度、湿度三、生态系统中信息的种类（物理信息）三、生态系统中信息的种类（物理信息） 植物的植物的颜色、形状、花颜色、形状、花对于动对于动物来说是物来说是_。有的动物在有的动物在长日照
7、长日照的条件下进行繁殖的条件下进行繁殖貂貂 鼬鼬三、生态系统中信息的种类（物理信息）三、生态系统中信息的种类（物理信息）有的动物在有的动物在短日照短日照的条件下进行繁殖的条件下进行繁殖鹿鹿 山羊山羊三、生态系统中信息的种类（物理信息）三、生态系统中信息的种类（物理信息）声波声波阳光阳光热量热量水的振动水的振动温度、湿度温度、湿度磁场磁场物理信息物理信息 生物在生命活动过程中产生的可以传递信息生物在生命活动过程中产生的可以传递信息的的，称为，称为化学信息化学信息 化学物质化学物质2、化学信息：、化学信息：（1）概念：）概念：例如植物的例如植物的、等代谢产物等代谢产物, ,动物动物的的 等等. .
8、生物碱生物碱有机酸有机酸性外激素性外激素（2）举例：）举例：（3）来源：）来源：生物在生命活动过程中产生的生物在生命活动过程中产生的信息素信息素昆虫、鱼类以及哺乳类等生物体中都存在能昆虫、鱼类以及哺乳类等生物体中都存在能传递信息的化学物质传递信息的化学物质狮、虎、狼、狗等动物狮、虎、狼、狗等动物撒尿圈地撒尿圈地作为作为领地记号。领地记号。 化学信息 水葫芦根部的水葫芦根部的分泌分泌物物可以明显地抑制可以明显地抑制藻类的生长。藻类的生长。 水葫芦水葫芦 当蚜虫被捕食时，被捕食的蚜虫立即释放当蚜虫被捕食时，被捕食的蚜虫立即释放报警报警信息素信息素，通知同类其他个体逃避。，通知同类其他个体逃避。化学
9、信息化学信息 某些雌虫腹部末某些雌虫腹部末端能释放出性外激素来端能释放出性外激素来吸引雄虫，如家蚕、蛾吸引雄虫，如家蚕、蛾等。只要雌虫分泌数量等。只要雌虫分泌数量极其微小的性外激素极其微小的性外激素（每毫升空气中存在几（每毫升空气中存在几千个，甚至几百个性外千个，甚至几百个性外激素分子，大约十亿分激素分子，大约十亿分之一克左右），就能被之一克左右），就能被距离数百米以外到千米距离数百米以外到千米左右的雄蛾所感知，找左右的雄蛾所感知，找到伴侣进行婚配。到伴侣进行婚配。黄鼠狼肛门附近有一对臭腺，是种黄鼠狼肛门附近有一对臭腺，是种独特的化学武器。当黄鼠狼遭到猎独特的化学武器。当黄鼠狼遭到猎狗紧紧追捕
10、，难以脱身时，在猎狗狗紧紧追捕，难以脱身时，在猎狗接近的一瞬间，黄鼠狼会突然施放接近的一瞬间，黄鼠狼会突然施放出一股臭液来，臭味难闻。出一股臭液来，臭味难闻。化学信息化学信息 动物的动物的 ，在同种或异种生物之，在同种或异种生物之间传递信息。间传递信息。即生物的即生物的_可体现为可体现为行为信息行为信息。特殊行为特殊行为3、行为信息：、行为信息：（1）概念：）概念：（2）举例）举例蜜蜂跳舞；雄鸟的蜜蜂跳舞；雄鸟的“求偶炫耀求偶炫耀”等等行为特征行为特征求偶行为求偶行为行为信息行为信息送礼或献食方式的求偶送礼或献食方式的求偶加拿大北极加拿大北极鹅的的求求爱雄性北极雀的求爱雄性北极雀的求爱行为信息
11、行为信息资料分析资料分析资料料1资料料2莴苣种子萌发率与光的波长的关系莴苣种子萌发率与光的波长的关系莴苣种子萌发率与光的波长的关系莴苣种子萌发率与光的波长的关系?分析生态系统中信息传递的作用？分析生态系统中信息传递的作用？作用：作用：生命活动的正常进行，离不开信息的作用。生命活动的正常进行，离不开信息的作用。 资料料3资料分析资料分析许多动物都能在许多动物都能在许多动物都能在许多动物都能在特定时期释放用特定时期释放用特定时期释放用特定时期释放用于吸引异性的信于吸引异性的信于吸引异性的信于吸引异性的信息素，用来传递息素，用来传递息素，用来传递息素，用来传递性信号。性信号。性信号。性信号。作用：作
12、用：通过信息传递，雌雄个体能相互识别、交配，通过信息传递，雌雄个体能相互识别、交配，保证种群的繁衍。保证种群的繁衍。 资料分析4作用：作用：通过信息传递，能够调节生物之间的关系通过信息传递，能够调节生物之间的关系, ,维持维持生态系统的平衡。生态系统的平衡。 萤火虫发出的萤光是一种萤火虫发出的萤光是一种求偶信号，以此与异性取得联求偶信号，以此与异性取得联系。但这种信号往往被第三者系。但这种信号往往被第三者狼蛛非法利用，结果双双被捕，狼蛛非法利用，结果双双被捕，成了爱情的牺牲品。成了爱情的牺牲品。资料分析 草原返青时草原返青时, ,“绿色绿色”为食草为食草动物提供了可以采食的信息动物提供了可以采
13、食的信息; ;狼能狼能够依据兔留下的气味去猎捕后者够依据兔留下的气味去猎捕后者, ,兔同样也能够依据狼的气味或行兔同样也能够依据狼的气味或行为特征来躲避猎捕。为特征来躲避猎捕。1、生命活动的、生命活动的_，离不开信息的作用。，离不开信息的作用。 2、生物种群的、生物种群的_，离不开信息的传递。，离不开信息的传递。3、调节生物的、调节生物的_，维持，维持生态系统的稳定生态系统的稳定。正常进行正常进行繁衍繁衍种间关系种间关系四、信息传递在生态系统中的作用四、信息传递在生态系统中的作用核心要点突破2信息传递与能量流动、物质循环的比较信息传递与能量流动、物质循环的比较项目项目区别区别联系联系来源来源途
14、径途径特点特点范围范围能量流能量流动动太阳能太阳能食物食物链或食物或食物网网单向流向流动、逐逐级递减减食物食物链各各营养养级生生物物间共同把生共同把生态系系统各各组分分联系系成一个成一个统一整体，一整体，并并调节生生态系系统的的稳定性定性物质循物质循环环生生态系系统反复出反复出现，循循环流流动群落与无群落与无机机环境之境之间信息传信息传递递生物或生物或无机无机环境境多种多种发生生理生生理或行或行为的的变化化(单向向或双向或双向)生物与生生物与生物之物之间或或生物与生物与环境之境之间提高农产品或畜产品的产量提高农产品或畜产品的产量对有害动物进行控制对有害动物进行控制 1 1、利用人工合成各种、利
15、用人工合成各种化学信息素化学信息素，吸引传粉昆虫，提高果树的，吸引传粉昆虫，提高果树的传粉效率和结实率；传粉效率和结实率； 2 2、利用、利用光信息光信息调节，调控生物的生长和发育，如使菊花在夏季调节，调控生物的生长和发育，如使菊花在夏季开花，改变某些动物的繁殖时间；开花，改变某些动物的繁殖时间； 3 3、延长、延长光照时间光照时间，提高产蛋率；，提高产蛋率； 4 4、用一定频率的、用一定频率的声波声波处理蔬菜、谷物的种子，提高发芽率。处理蔬菜、谷物的种子，提高发芽率。 1 1、利用昆虫的、利用昆虫的趋光性趋光性，进行诱杀，消灭害虫；，进行诱杀，消灭害虫； 2 2、利用音响设备发出的、利用音响
16、设备发出的声信号声信号，诱捕或驱赶动物；，诱捕或驱赶动物； 3 3、利用、利用昆虫信息素昆虫信息素诱捕或警示有害动物；诱捕或警示有害动物； 4 4、利用、利用人工性外激素人工性外激素，扰乱某些动物的雌雄交配。，扰乱某些动物的雌雄交配。提高农产品或畜产品的产量利用光照提高鸡的产蛋量利用光照提高鸡的产蛋量 利用温度和湿度延长蔬菜利用温度和湿度延长蔬菜的种植期的种植期 对有害动物进行控制昆虫性信息素昆虫性信息素 防防治病虫害治病虫害 播放集群信号录播放集群信号录音引来鸟类音引来鸟类 村民在麦田里设置草人，预防野鹿来侵。村民在麦田里设置草人，预防野鹿来侵。 蛾类多在夜间活动，蛾类多在夜间活动，具有趋光
17、性，对紫具有趋光性，对紫外线敏感，根据这外线敏感，根据这一现象，人们常在一现象，人们常在夜间用黑光灯来诱夜间用黑光灯来诱杀这类农业害虫杀这类农业害虫1.属于物理信息的是( ) 属于化学信息的是( ) 属于行为信息的是( ) 1.哺乳动物的体温 2.鸟类鸣叫 3.红外线 4.萤火虫发光 5.植物分泌的化学物质 6.电磁波 7.昆虫发出的声音 8.昆虫的性信息素 9.植物开花 10.蓟的刺 11.紫外线 12.蜜蜂跳舞8 8巩固练习1,1,5,5,12122,2,3,3,4,4,6,6,7,7, 9,9,10,10, 11111生态系统稳定性的理解生态系统稳定性的理解生生态态系系统统的的稳稳定定性
18、性是是生生态态系系统统发发展展到到一一定定阶阶段段，它它的的结结构构和和功功能能能能够够保保持持相相对对稳稳定定时时，表表现现出出来来的的保保持持或或恢恢复复自自身身结结构构和和功功能能相相对对稳定的能力。可以从以下几个方面理解：稳定的能力。可以从以下几个方面理解：(1)结结构构的的相相对对稳稳定定：生生态态系系统统中中动动植植物物的的种种类类及及数数量量一一般般不不会会有有太太大大的的变变化化，一一般般相相关关种种群群数数量量呈呈现现周周期期性性变变化化，可可用用如如图图曲曲线表示：线表示：(2)功功能能的的相相对稳定定：生生物物群群落落的的能能量量输入入与与输出出相相对平平衡衡，物物质的的
19、输入入与与输出出保保持持相相对平平衡。衡。(3)图解：解：抵抗力抵抗力稳定性定性恢复力恢复力稳定性定性区区别实质保持自身保持自身结构功能相构功能相对稳定定恢复自身恢复自身结构功能相构功能相对稳定定核心核心 抵抗干抵抗干扰、保持原状、保持原状遭到破坏、恢复原状遭到破坏、恢复原状影响影响因素因素一般地一般地说，生，生态系系统中物种丰富度越大，中物种丰富度越大，营养养结构越复构越复杂，抵，抵抗力抗力稳定性越高定性越高一般地一般地说，生，生态系系统中物种丰富度越小，中物种丰富度越小，营养养结构越构越简单，恢，恢复力复力稳定性越高定性越高联系系(1)一般呈相反关系：抵抗力一般呈相反关系：抵抗力稳定性定性
20、强强的生的生态系系统，恢复力，恢复力稳定性差，反之亦然定性差，反之亦然(2)二者是同二者是同时存在于同一生存在于同一生态系系统中的两种截然不同的作用中的两种截然不同的作用力，它力，它们相互作用共同相互作用共同维持生持生态系系统的的稳定定(5)生生态系系统抵抗力抵抗力稳定性、恢复力定性、恢复力稳定性和定性和总稳定性的关系，如下定性的关系，如下图：图中两条虚中两条虚线之之间的部分表示生的部分表示生态系系统功能正常的作用范功能正常的作用范围。y表表示示一一个个外外来来干干扰使使之之偏偏离离这一一范范围的的大大小小，偏偏离离的的大大小小可可以以作作为抵抵抗抗力力稳定定性性的的定定量量指指标，偏偏离离大
21、大说明明抵抵抗抗力力稳定定性性弱弱，反反之之，抵抵抗抗力力稳定定性性强强。如如热带雨雨林林与与草草原原生生态系系统相相比比受受到到相相同同干干扰，草原生草原生态系系统的的y值要大于要大于热带雨林的雨林的y值。x可可以以表表示示恢恢复复到到原原状状所所需需的的时间；x越越大大，表表示示恢恢复复力力稳定定性性越越弱弱，反反之之，恢复力恢复力稳定性越定性越强强。TS表表示示曲曲线与与正正常常范范围之之间所所围成成的的面面积，可可作作为总稳定定性性的的定定量量指指标，这一面一面积越大，即越大，即x与与y越大，越大，则说明明这个生个生态系系统的的总稳定性越低。定性越低。(6)提高生提高生态系系统稳定性的
22、措施定性的措施控控制制对生生态系系统干干扰的的程程度度。对生生态系系统的的利利用用应该适适度度，不不要要超超过生生态系系统的自我的自我调节能力。能力。对人人类利利用用强强度度较大大的的生生态系系统，应实施施相相应的的物物质和和能能量量的的投投入入，保保证生生态系系统内部内部结构和功能的构和功能的协调。2生态系统的反馈调节生态系统的反馈调节当当生生态系系统某某一一成成分分发生生变化化的的时候候，它它必必然然会会引引起起其其他他成成分分出出现一一系系列列的的相相应变化化，这种种变化化又又反反过来来影影响响最最初初发生生变化化的的那那种种成成分分的的现象象，包包括括正正反反馈调节和和负反反馈调节，比
23、比较如下：如下： 调节 方式方式 比比较内容内容负反反馈调节正反正反馈调节作用作用是生是生态系系统自我自我调节能力的基能力的基础，能使生，能使生态系系统达到和保持平达到和保持平衡衡使生使生态系系统远离平衡离平衡状状态结果果抑制或减弱最初抑制或减弱最初发生生变化的那种成分所化的那种成分所发生的生的变化化加速最初加速最初发生生变化的化的那种成分所那种成分所发生的生的变化化实例例森林中的食虫森林中的食虫鸟和害和害虫的数量虫的数量变化化已已经污染的湖泊中染的湖泊中污染状况加染状况加剧图示示一个森林生态系统中发生的负反馈调节一个森林生态系统中发生的负反馈调节一个湖泊生态系统中发生的正反馈调节一个湖泊生态
24、系统中发生的正反馈调节特特别别提提醒醒：生生物物圈圈的的稳稳态态是是一一种种相相对对稳稳定定状态，不是绝对不变的。状态，不是绝对不变的。生生物物圈圈中中生生物物间间复复杂杂的的营营养养关关系系是是生生物物圈圈稳态维持的根本原因。稳态维持的根本原因。源源源源不不断断的的有有机机物物中中的的化化学学能能是是生生物物圈圈维维持正常运转的动力。持正常运转的动力。【例例2】(2009天津卷，天津卷，5)如如图表示气候表示气候变化化对甲、乙生甲、乙生态系系统中种群中种群类型数量的影响。型数量的影响。据据图分析，下列叙述正确的是分析，下列叙述正确的是()甲甲生生态系系统的的抵抵抗抗力力稳定定性性一一定定较乙
25、乙生生态系系统强强甲甲生生态系系统中中生生物物群群落落的的营养养关关系系一一定定较乙乙复复杂乙生乙生态系系统在在S点后一定有新的物种点后一定有新的物种产生生乙生乙生态系系统在在S点后一定点后一定经历次生演替次生演替过程程A B C D思思路路点点拨拨：分分别别比比较较甲甲生生态态系系统统和和乙乙生生态态系系统统的的曲曲线线与与气气候候的的关关系系，得得出出相相应应的的结结论论是是解解答答本题的突破口。本题的突破口。由由图图可可知知，甲甲生生态态系系统统种种群群类类型型数数量量较较乙乙生生态态系系统统多多，一一般般来来说说，生生态态系系统统中中的的组组分分越越多多，食食物物网网越越复复杂杂，抵抵
26、抗抗力力稳稳定定性性就就越越强强，因因此此甲甲生生态态系系统统的的抵抵抗抗力力稳稳定定性性一一定定较较乙乙生生态态系系统统强强。群群落落是是同同一一时时间间内内在在一一定定区区域域中中各各种种生生物物种种群群的的集集合合，所所以以甲甲生生态态系系统统中中生生物物群群落落的的营营养养关关系系不不一一定定较较乙乙复复杂杂；新新的的物物种种的的产产生生必必须须经经过过生生殖殖隔隔离离，乙乙生生态态系系统统在在S点点后后不不一一定定有有新新的的物物种种产产生生；乙乙生生态态系系统统在在S点点时时种种群群类类型型数数量量降降到到最最低低，而而S点点后后种种群群类类型型数数量量又又逐逐渐渐增增加加，可可见
27、见S点后一定经历过一个次生演替的过程。点后一定经历过一个次生演替的过程。答案：答案：B实验：设计并制作生态缸，观察其稳定性实验：设计并制作生态缸，观察其稳定性1实验原理实验原理(1)生生态态系系统统的的稳稳定定性性与与它它的的物物种种组组成成、营养结构和非生物因素都有着密切的关系。营养结构和非生物因素都有着密切的关系。(2)将将少少量量植植物物，以以这这些些植植物物为为食食的的动动物物和和其其他他非非生生物物物物质质放放入入一一个个密密封封的的生生态态缸缸中中，便形成一个人工模拟的微型生态系统。便形成一个人工模拟的微型生态系统。(3)观观察察生生态态缸缸中中生生物物的的生生存存状状况况和和存存
28、活活时时间间的的长长短短，了了解解生生态态系系统统的的稳稳定定性性及及影影响响稳定性的因素。稳定性的因素。3基本操作要求基本操作要求设计要求要求相关分析相关分析生生态缸必缸必须是封是封闭的的防止外界生物或非生物因防止外界生物或非生物因素的干素的干扰生生态缸中投放的几种生缸中投放的几种生物必物必须具有很具有很强强的生活的生活力，成分力，成分齐全全(具有生具有生产者、消者、消费者和分解者者和分解者)生生态缸中能缸中能够进行物行物质循循环和能量流和能量流动，在一定，在一定时期内保持期内保持稳定定生生态缸的材料必缸的材料必须透明透明为光合作用提供光能；便光合作用提供光能；便于于观察察生生态缸宜小不宜大
29、，缸缸宜小不宜大，缸中的水量中的水量应占其容占其容积的的4/5，要留出一定的空，要留出一定的空间便于操作；缸内便于操作；缸内储备一定一定量的空气量的空气生生态缸的采光用缸的采光用较强强的的散射光散射光防止水温防止水温过高高导致水生植致水生植物死亡物死亡选择生命力生命力强强的生物，的生物，动物不宜太多，个体不物不宜太多，个体不宜太大宜太大减少减少对O2的消耗，防止生的消耗，防止生产量消耗量量消耗量(2)生生态缸缸稳定性定性观察与分析察与分析观察察稳定定性性，可可通通过观察察动植植物物的的生生活活情情况况、水水质变化、基化、基质变化等判断生化等判断生态系系统的的稳定性。定性。由由于于生生态缸缸中中的的生生态系系统极极为简单，自自我我调节能能力力极极差差，所所以以抵抵抗抗力力稳定定性性极极低低，生生态系系统的的稳定定性性极极易易被被破破坏坏。因因此此，生生态缸缸内内的的生生物只能保持一定物只能保持一定时间的活性。的活性。如如果果生生态缸缸是是一一个个开开放放的的生生态系系统，则生生态系系统的的成成分分复复杂，自自我我调节、自自我我修修复复和和自自我我延延续的的能能力力强强，在在没没有有巨巨大大外外界界环境境干干扰的的情情况下会况下会长期保持相期保持相对稳定。定。
