5.4生态系统的信息传递.pdf

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1、第 4 节 生态系统的信息传递 问题探讨 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信息：圆圈舞表明蜜源较近，大约距蜂箱百米以内；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”，对于我们来说这几个字的含义就是信息。同样的信息内容，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？人类已经进入“信息时代”，信息在现代社会中十分重要。那么，什么是信息呢?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(information)。事实上，信息也广泛存在于生态系统中，

2、而且时常发挥着奇妙的作用！本节聚焦 生态系统中的信息有哪些类型？生态系统中的信息传递起着什么作用?生态系统中信息的种类 你是否注意过这样的场景呢?一只昆虫撞上了蜘蛛网，引起了蜘蛛网的振动；昆虫挣扎，蜘蛛网振动得更厉害了。这时，一只蜘蛛爬来 蜘蛛网的振动频率，对于蜘蛛来说就是信息(图 5-12)。生态系统中的光、声、温度、湿度、磁力等，通过物理过程传递的信息，称为物理信息(physical information。上述蜘蛛网的振动频率就是一种物理信息。动物的眼、耳、皮肤，植物的叶、芽以及细胞中的特殊物质(光敏色素等)，等等，可以感受到多样化的物理信息。物理信息的来源可以是无机环境，也可以是生物。

3、生物在生命活动过程中，还产生一些可以传递信息的化学物质，诸如植物的生物碱、有机酸等代谢产物，以及动物的性外激素等，这就是化学信息(chemical information)。科学实验表明，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信息素(pheromone)。动物的特殊行为，对于同种或异种生物也能够传递某种信息，即生物的行为特征可以体现为行为信息(behavior information)。动物的行为信息丰富多彩，前面提到的蜜蜂跳舞就是典型的行为信息。一些鸟类在求偶时的行为更独特，通常雄鸟会进行复杂的“求偶炫耀”(图 5 一 13)。思考与讨论 如果留心观察就会发现，身边的猫、狗

4、等动物的生活，就离不开信息的传递，其中既有物理信息，也有化学信息和行为信息。请就每一种信息各举一两个例子，并说明这些信息传递的作用。信息传递在生态系统中的作用 生态系统中含有各种各样的信息，这些信息的传递对于生物具有什么意义呢?资料分析 生态系统中信息传递的重要性 1 蝙蝠对周围环境的识别、取食与飞行，几乎完全依赖声波。蝙蝠通过自身发出声波，对目标进行“回声定位”。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，才能萌发生长。3 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，植物才能够开花。许多动物都能在特定时期释放用于吸引异性的信息素。经过科学家的收集、分离和测定

5、，现已确定了 200余种昆虫信息素的化学结构和性质，其中大部分是用来传递性信号的。4 2001年，科学家们在研究植物与草食性昆虫之间的关系时，发现一个有趣的现象:当烟草植株受到蛾幼虫攻击后，能够产生和释放一种可挥发的化学物质。尽管目前还不清楚这种化学物质的成分，但是可以确定它是一种信息素。因为烟草植株释放的这种化学物质，白天可以吸引蛾幼虫的天敌捕食者，夜间又能够驱除夜间活动的雌蛾，使它们不能停留在叶片上产卵。讨论:1 根据资料 1 和资料 2，分析信息传递与生命活动的正常进行有什么关系?2 信息传递在种群的繁衍过程中起什么作用?3 资料 4 中的信息素能够将几种生物联系起来?4 烟草释放的信息

6、素，在白天与夜间是否都使它本身受益?5 请根据这些资料，总结出信息传递对于生物生存的重要性。由此可见，生命活动的正常进行，离不开信息的作用；生物种群的繁衍，也离不开信息的传递。此外，生态系统中，食物链上的相邻物种之间存在着“食”与“被食”的关系，相邻物种的某些个体行为与种群特征为对方提供了大量的有用信息。例如，在草原上，当草原返青时，“绿色”为食草动物提供了可以采食的信息；森林中，狼能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为特征躲避猎捕。可见，信息还能够调节生物的种间关系，以维持生态系统的稳定。信息在生态系统中的作用可能还有很多，有的信息尽管我们用肉眼看不到，却可以用科学方

7、法去揭示。如果有兴趣，你可以进一步去探究。信息传递在农业生产中的应用 信息传递在农业生产中的应用有两个方面:一是提高农产品或畜产品的产量；二是对有害动物进行控制。人类种植农作物，有许多是要收获果实。而动物的传粉对于许多农作物的结实不可缺少。实际上，地球上许多被子植物的传粉都是由动物完成的。如果能利用模拟的动物信息吸引大量的传粉动物，就可以提高果树的传粉效率和结实率。世界上每年有大面积的农田、草原和森林遭受病虫害、鼠害、鸟害。目前控制动物危害的技术大致有化学防治、生物防治和机械防治等。这些方法各有优点，但是目前人们越来越倾向于利用对人类生存环境无污染的生物防治。生物防治中有些就是利用信息传递作用

8、。例如，利用音响设备发出结群信号吸引鸟类，使其结群捕食害虫(图 5-14)；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。人们还可以利用特殊的化学物质扰乱某些动物的雌雄交配，使有害动物种群的繁殖力下降，从而减少有害动物对农作物的破坏。相关信息 在苹果园里放置一个电子仪器。这个电子仪器能够产生与蜜蜂跳圆圈舞和摆尾舞相同频率的振动或声音。当蜜蜂感受到电子仪器发出的声信息后，就会受到诱惑飞到苹果园去采蜜。这就有助于苹果更好地传粉，从而提高苹果的产量。课外实践 设计实验，证明雌蛾能分泌性外激素吸引雄蛾前来交尾。练习 一、基础题 下列各项，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。二、拓展题 如果你是一个农场经营者，种植了一些粮食作物，栽培了多种果树，同时还饲养着优质的家禽、家畜等。你将利用哪些与信息传递有关的措施来提高各类农畜产品的产量?(需要至少答出三项。)