人教版高中生物教案《生態(tài)系統(tǒng)的信息傳遞》

1、生態(tài)系統(tǒng)的信息傳遞引言：人類已經(jīng)進(jìn)入了信息科學(xué)的時(shí)代，信息充斥著我們生活的每一個(gè)角落，可以說(shuō)離開了信息我們就沒辦法交流，沒辦法工作與生活！然而人類只是生態(tài)系統(tǒng)中多種多樣生物中的一角，信息對(duì)于人類如此重要，那它對(duì)于生態(tài)系統(tǒng)中的其他生物是否也會(huì)有類似的作用呢？ 首先請(qǐng)大家看這樣一段視頻：（蜜蜂采蜜糖漿）視頻中提及的是哪種生物呢？它們正在進(jìn)行一項(xiàng)什么工作呢？工作人員把調(diào)制好的糖漿放在彩紙上，蜜蜂就發(fā)現(xiàn)了，為什么放在白紙上不行呢？這個(gè)過(guò)程最初就有一群蜜蜂共同行動(dòng)嗎？（最初是一只）從最初的一只到后來(lái)的一群，這個(gè)過(guò)程中又是什么因素在發(fā)揮至關(guān)重要的作用呢？下面，咱們就來(lái)了解其中的奧秘。 看了剛才的視頻，面對(duì)

2、我這一連串的問(wèn)題，大家可能還不能給出完整的答案，下面請(qǐng)同學(xué)們看到我給大家分發(fā)的材料：一、閱讀案例案例一：在上個(gè)世紀(jì)一、二十年代，許多生物學(xué)家認(rèn)為蜜蜂和其他昆蟲都沒有色覺。難道花朵鮮艷的色彩竟會(huì)不是在吸引蜜蜂的來(lái)訪？德國(guó)生物學(xué)家卡爾馮弗里希（karl von frisch，18861982）對(duì)此不以為然。他開始做實(shí)驗(yàn)測(cè)試蜜蜂的色覺能力。在一些有不同的灰色程度的紙張中放一張有色的紙，弗里希發(fā)現(xiàn)，附近蜂巢中的蜜蜂能夠識(shí)別出這個(gè)顏色。然后在色紙上放上一個(gè)小玻璃盤，里面裝糖漿。放一段時(shí)間撤去，然后過(guò)一段時(shí)間之后又放上。 而且弗里希還注意到，在兩次試驗(yàn)的間隙，會(huì)有零星的蜜蜂飛過(guò)來(lái)偵察，如果它們發(fā)現(xiàn)又有了糖

3、漿，會(huì)返回蜂巢，幾分鐘后，一大群蜜蜂就會(huì)蜂擁而至。這只偵察蜜蜂是不是跑回去報(bào)信呢，又是如何報(bào)信的呢？科學(xué)史上最迷人的發(fā)現(xiàn)之一至此意外地開始。弗里希觀察到，偵察蜜蜂回巢后，會(huì)在蜂巢上右一圈、左一圈地跳起“8”字形的圓舞，吸引許多其他蜜蜂跟在它后面，循著氣味飛往喂食地點(diǎn)。糖漿越甜，舞蹈越激烈、持續(xù)的時(shí)間越長(zhǎng)。后來(lái)的研究發(fā)現(xiàn)，事情要比弗里希當(dāng)初設(shè)想的要復(fù)雜得多。蜜蜂的舞蹈不是一種，而是有兩種：圓圈舞或擺尾舞。圓圈舞表明蜜源較近，在100米以內(nèi)；擺尾舞則表示蜜源較遠(yuǎn)在100米之外。具體的距離和它擺尾的次數(shù)與速度有關(guān)。而且，搖擺的方向能表示采集地點(diǎn)的方位，它的平均角度表示采集地點(diǎn)與太陽(yáng)位置的角度，即使是

4、陰天，蜜蜂也能通過(guò)感覺紫外線和偏振光而知道太陽(yáng)的位置。思考與討論： ：“色彩”對(duì)于我們是信息，對(duì)于蜜蜂是不是信息呢？對(duì)它們找到蜜源有什么樣的意義？ ：蜜蜂找到了蜜源后，又是怎么將“100米內(nèi)”、“100米外”的信息傳遞給同伴的呢？：在蜜蜂準(zhǔn)確定位蜜源的過(guò)程中，它采集了哪些方面的信息？學(xué)生思考討論并分享成果。 小結(jié)：蜜蜂可以通過(guò)顏色、陽(yáng)光等信息來(lái)確定蜜源的位置，并以舞蹈的形式將蜜源的相關(guān)信息傳遞給同伴。于是他們獲得了食物與營(yíng)養(yǎng)。案例二：資料分析： 案例1、蝙蝠對(duì)周圍環(huán)境的識(shí)別、取食與飛行，幾乎完全依賴聲波。蝙蝠通過(guò)自身發(fā)出聲波，對(duì)目標(biāo)進(jìn)行“回聲定位”。 案例2、有些植物，像萵苣、茄、煙草的種子必

5、須接受某種波長(zhǎng)的光信息，才能萌發(fā)生長(zhǎng)。 案例3、自然界中，植物開花需要光信息刺 激，當(dāng)日照時(shí)間太到一定長(zhǎng)度時(shí)，植物才能夠開花。許多動(dòng)物都能在在特定時(shí)期釋放用于吸引異性的信息素。經(jīng)過(guò)科學(xué)家的收集、分離和測(cè)定，現(xiàn)在確定了200余種昆蟲信息素的化學(xué)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，其中大部分是有來(lái)傳遞性信號(hào)的。 案例4、2001年，科學(xué)家們?cè)谘芯恐参锱c草食性昆蟲之間的關(guān)系時(shí)，發(fā)現(xiàn)一個(gè)有趣的現(xiàn)象：當(dāng)煙草株受到蛾幼蟲攻擊后，能夠產(chǎn)生和釋放一種可揮發(fā)的化學(xué)物質(zhì)。盡管目前還不清楚這種化學(xué)物質(zhì)的成分，但是可以確定它是一種信息素。因?yàn)闊煵葜仓赆尫诺倪@種化學(xué)物質(zhì)，白天可以吸引蛾幼蟲的雌蛾，使它們不能停留在葉片上產(chǎn)卵。思考討論：案例中提

6、到的生物在生命活動(dòng)過(guò)程中分別有哪些信息在起作用？如果這些信息不能正常的傳遞，它們的各項(xiàng)生命活動(dòng)還能正常進(jìn)生嗎？：從案例中看，信息傳遞在種群的繁衍過(guò)程式中起什么作用？：信息的傳遞是否只能在種內(nèi)或個(gè)體與無(wú)機(jī)環(huán)境之間進(jìn)行？案例4中的信息素又有什么樣的作用呢？學(xué)生分組討論并分享結(jié)果。（）小結(jié)：案例中提及的信息有：“回聲”、“光波長(zhǎng)”、“日照長(zhǎng)度”、“信息素”這些信息或者與生物的覓食,或者與生物的生長(zhǎng),或者與生物的生殖息息相關(guān),甚至一種信息聯(lián)系著幾種生物,調(diào)節(jié)著種間的關(guān)系，進(jìn)而對(duì)維持生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定也有著不容忽視的作用。而這些信息，我們可以根據(jù)其性質(zhì)進(jìn)行分類：例如前面提到的這幾種信息中的“光”、“聲”等通

7、過(guò)物理過(guò)程傳遞的信息，歸為物理信息；“信息素”則是以化學(xué)物質(zhì)的形式傳遞信息的，歸為化學(xué)信息；蜜蜂的舞蹈則是用特殊的行為來(lái)傳遞信息的，稱為行為信息。學(xué)生判斷下列案例中的信息類型：案例：鴿子飛行從不迷失方向，它的導(dǎo)航機(jī)制相當(dāng)“發(fā)達(dá)”。 鴛鴦，象征性地用喙觸碰一下翅翼上一根特別大的橙色羽毛，來(lái)博得異性的歡心。鶉雞類雄性憑著華麗的外表、雄健的氣魄，常在雌性面前展翅、度步、開屏等，以炫耀自己的健美。 雄蛾的觸角可以“嗅”到十一公里外雌蛾發(fā)出氣味，而趕來(lái)交配。（補(bǔ)充外激素的相關(guān)內(nèi)容）同學(xué)舉例說(shuō)明還有哪些常見的生態(tài)系統(tǒng)中的信息。當(dāng)我們研究好了某種生物的信息傳遞后，我們就可以和它們“對(duì)話”，以此來(lái)服務(wù)我們的生

8、產(chǎn)生活。一方面可以提高農(nóng)產(chǎn)品或畜產(chǎn)品的產(chǎn)量；二是對(duì)有害動(dòng)物進(jìn)行控制。二、知識(shí)遷移，解決實(shí)際問(wèn)題實(shí)例一：某地蟑螂成患。請(qǐng)你設(shè)計(jì)一套可行的方案來(lái)除去蟲害?，F(xiàn)了解到蟑螂和許多其他的昆蟲一樣，當(dāng)雌性蟑螂想要交配的時(shí)候，它會(huì)放射出一種信息素吸引異性，雄性蟑螂很快就會(huì)追隨這種信息素所帶有的香味而來(lái)。（生產(chǎn)出一種人工合成的蟑螂信息素來(lái)引誘雄性蟑螂，然后將它們一起殺滅）實(shí)例二：現(xiàn)有一片蘋果園，由于自然條件下這一帶生活的蜜蜂較少。而現(xiàn)在得知兩公里外一個(gè)人工蜂場(chǎng)，據(jù)場(chǎng)長(zhǎng)介紹：這群蜂有個(gè)特點(diǎn)，那就是只是你制造出與蜜蜂圓圈舞或擺尾舞相同頻率的聲音，它們就會(huì)像看到舞蹈一樣，飛往你所代指的地點(diǎn)。請(qǐng)你想一個(gè)辦法，促進(jìn)蘋果受粉，提高產(chǎn)量。不得移動(dòng)蜂場(chǎng)，成本太高?。ㄟ@在蘋果園里放置一個(gè)電子儀器，產(chǎn)生與蜜蜂跳圓圈舞或擺尾舞一定的頻率的聲音。當(dāng)蜜蜂感受到電子儀器發(fā)出的信息后，就會(huì)受到誘惑，飛到蘋果園去采蜜。就有助于蘋果更好的傳粉，從而提高產(chǎn)量。） 實(shí)例三：某地生活著很多麻雀，一到稻子成熟時(shí)就成群地飛入稻田偷食稻谷，讓當(dāng)?shù)剞r(nóng)民很是惱火。但是人們又發(fā)現(xiàn)，有人在時(shí)麻雀就不敢來(lái)偷食?，F(xiàn)請(qǐng)你在不傷害麻雀保護(hù)生