生態(tài)系統(tǒng)的信息傳遞課件

第4節(jié)

生態(tài)系統(tǒng)的信息傳遞討論：一只蜜蜂在找到蜜源之后，如何告訴巢中的其他同伴蜜源的位置呢？生命系統(tǒng)中是否存在信息？問(wèn)題探討生態(tài)系統(tǒng)信息流模型生態(tài)系統(tǒng)的信息傳遞又稱(chēng)信息流，此過(guò)程中伴隨著一定的物質(zhì)和能量消耗。但是信息流不像物質(zhì)流那樣是循環(huán)的，也不像能量流那樣是單向的，而往往是雙向的，有從輸入到輸出的信息傳遞，也有從輸出向輸入的信息反饋。生態(tài)系統(tǒng)中的信息流不僅是四個(gè)基本組成成分間及內(nèi)部的流動(dòng)，也不僅包括個(gè)體、種群、群落等不同水平的信息流動(dòng)，而且生態(tài)系統(tǒng)所有層次、生物的各分類(lèi)單元及其各部分都有特殊的信息聯(lián)系。按照控制論的觀點(diǎn)，正是由于這種信息流，才使生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生了自動(dòng)調(diào)節(jié)機(jī)制，賦予生態(tài)系統(tǒng)以新的特點(diǎn)。類(lèi)別概念傳遞形式實(shí)例物理信息生態(tài)系統(tǒng)中的光、聲、溫度、濕度、磁力、花的顏色和形狀等，通過(guò)物理過(guò)程傳遞的信息物理過(guò)程螢火蟲(chóng)的閃光、植物五顏六色的花化學(xué)信息生物在生命活動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的可以傳遞信息的化學(xué)物質(zhì)信息素昆蟲(chóng)的性外激素、狗利用其小便記路行為信息對(duì)于同種或異種生物能夠通過(guò)其特殊行為特征傳遞的信息植物或動(dòng)物的異常表現(xiàn)及行為昆蟲(chóng)的舞蹈1．信息的種類(lèi)蜘蛛網(wǎng)的振動(dòng)對(duì)于蜘蛛來(lái)說(shuō)屬于物理信息海豚的回聲定位三、生態(tài)系統(tǒng)中信息的種類(lèi)（物理信息）螢火蟲(chóng)則以閃光來(lái)告訴同伴自己的位置、現(xiàn)在是否有交配的要求等。三、生態(tài)系統(tǒng)中信息的種類(lèi)（物理信息）三、生態(tài)系統(tǒng)中信息的種類(lèi)（物理信息）太陽(yáng)位置地球磁場(chǎng)候鳥(niǎo)長(zhǎng)途遷徙、信鴿千里傳書(shū)蛇的熱感受器（紅外線(xiàn)感受器）物理信息——溫度響尾蛇的紅外探測(cè)器含有約7000個(gè)神經(jīng)末梢(屬三叉神經(jīng))，十分敏感，極輕微的溫度變化，如升高0.002℃就能導(dǎo)致神經(jīng)興奮。魚(yú)的側(cè)線(xiàn)（感知水流速度和方向）三、生態(tài)系統(tǒng)中信息的種類(lèi)（物理信息）

植物的顏色、形狀、花對(duì)于動(dòng)物來(lái)說(shuō)是__________。物理信息有的動(dòng)物在長(zhǎng)日照的條件下進(jìn)行繁殖貂鼬三、生態(tài)系統(tǒng)中信息的種類(lèi)（物理信息）有的動(dòng)物在短日照的條件下進(jìn)行繁殖鹿山羊三、生態(tài)系統(tǒng)中信息的種類(lèi)（物理信息）生物在生命活動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的可以傳遞信息的＿＿＿＿，稱(chēng)為化學(xué)信息

化學(xué)物質(zhì)2、化學(xué)信息：（1）概念：例如植物的＿＿＿、＿＿＿＿等代謝產(chǎn)物,動(dòng)物的

等.生物堿有機(jī)酸性外激素（2）舉例：（3）來(lái)源：生物在生命活動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的信息素昆蟲(chóng)、魚(yú)類(lèi)以及哺乳類(lèi)等生物體中都存在能傳遞信息的化學(xué)物質(zhì)——獅、虎、狼、狗等動(dòng)物撒尿圈地作為領(lǐng)地記號(hào)。

化學(xué)信息水葫蘆根部的分泌物可以明顯地抑制藻類(lèi)的生長(zhǎng)。

水葫蘆化學(xué)信息

某些雌蟲(chóng)腹部末端能釋放出性外激素來(lái)吸引雄蟲(chóng)，如家蠶、蛾等。只要雌蟲(chóng)分泌數(shù)量極其微小的性外激素（每毫升空氣中存在幾千個(gè)，甚至幾百個(gè)性外激素分子，大約十億分之一克左右），就能被距離數(shù)百米以外到千米左右的雄蛾所感知，找到伴侶進(jìn)行婚配。黃鼠狼肛門(mén)附近有一對(duì)臭腺，是種獨(dú)特的化學(xué)武器。當(dāng)黃鼠狼遭到獵狗緊緊追捕，難以脫身時(shí)，在獵狗接近的一瞬間，黃鼠狼會(huì)突然施放出一股臭液來(lái)，臭味難聞?；瘜W(xué)信息送禮或獻(xiàn)食方式的求偶加拿大北極鵝的求愛(ài)雄性北極雀的求愛(ài)行為信息資料分析資料1資料2萵苣種子萌發(fā)率與光的波長(zhǎng)的關(guān)系?分析生態(tài)系統(tǒng)中信息傳遞的作用？作用：生命活動(dòng)的正常進(jìn)行，離不開(kāi)信息的作用。資料3資料分析許多動(dòng)物都能在特定時(shí)期釋放用于吸引異性的信息素，用來(lái)傳遞性信號(hào)。作用：通過(guò)信息傳遞，雌雄個(gè)體能相互識(shí)別、交配，保證種群的繁衍。資料分析4作用：通過(guò)信息傳遞，能夠調(diào)節(jié)生物之間的關(guān)系,維持生態(tài)系統(tǒng)的平衡。螢火蟲(chóng)發(fā)出的螢光是一種求偶信號(hào)，以此與異性取得聯(lián)系。但這種信號(hào)往往被第三者狼蛛非法利用，結(jié)果雙雙被捕，成了愛(ài)情的犧牲品。資料分析草原返青時(shí),“綠色”為食草動(dòng)物提供了可以采食的信息;狼能夠依據(jù)兔留下的氣味去獵捕后者,兔同樣也能夠依據(jù)狼的氣味或行為特征來(lái)躲避獵捕。1、生命活動(dòng)的_______，離不開(kāi)信息的作用。2、生物種群的_____，離不開(kāi)信息的傳遞。3、調(diào)節(jié)生物的_______，維持生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定。正常進(jìn)行繁衍種間關(guān)系四、信息傳遞在生態(tài)系統(tǒng)中的作用核心要點(diǎn)突破2．信息傳遞與能量流動(dòng)、物質(zhì)循環(huán)的比較項(xiàng)目區(qū)別聯(lián)系來(lái)源途徑特點(diǎn)范圍能量流動(dòng)太陽(yáng)能食物鏈或食物網(wǎng)單向流動(dòng)、逐級(jí)遞減食物鏈各營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物間共同把生態(tài)系統(tǒng)各組分聯(lián)系成一個(gè)統(tǒng)一整體，并調(diào)節(jié)生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性物質(zhì)循環(huán)生態(tài)系統(tǒng)反復(fù)出現(xiàn)，循環(huán)流動(dòng)群落與無(wú)機(jī)環(huán)境之間信息傳遞生物或無(wú)機(jī)環(huán)境多種發(fā)生生理或行為的變化(單向或雙向)生物與生物之間或生物與環(huán)境之間信息傳遞在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用提高農(nóng)產(chǎn)品或畜產(chǎn)品的產(chǎn)量對(duì)有害動(dòng)物進(jìn)行控制

1、利用人工合成各種化學(xué)信息素，吸引傳粉昆蟲(chóng)，提高果樹(shù)的傳粉效率和結(jié)實(shí)率；

2、利用光信息調(diào)節(jié)，調(diào)控生物的生長(zhǎng)和發(fā)育，如使菊花在夏季開(kāi)花，改變某些動(dòng)物的繁殖時(shí)間；3、延長(zhǎng)光照時(shí)間，提高產(chǎn)蛋率；4、用一定頻率的聲波處理蔬菜、谷物的種子，提高發(fā)芽率。1、利用昆蟲(chóng)的趨光性，進(jìn)行誘殺，消滅害蟲(chóng)；2、利用音響設(shè)備發(fā)出的聲信號(hào)，誘捕或驅(qū)趕動(dòng)物；3、利用昆蟲(chóng)信息素誘捕或警示有害動(dòng)物；4、利用人工性外激素，擾亂某些動(dòng)物的雌雄交配。提高農(nóng)產(chǎn)品或畜產(chǎn)品的產(chǎn)量利用光照提高雞的產(chǎn)蛋量利用溫度和濕度延長(zhǎng)蔬菜的種植期對(duì)有害動(dòng)物進(jìn)行控制昆蟲(chóng)性信息素防治病蟲(chóng)害播放集群信號(hào)錄音引來(lái)鳥(niǎo)類(lèi)村民在麥田里設(shè)置草人，預(yù)防野鹿來(lái)侵。

蛾類(lèi)多在夜間活動(dòng)，具有趨光性，對(duì)紫外線(xiàn)敏感，根據(jù)這一現(xiàn)象，人們常在夜間用黑光燈來(lái)誘殺這類(lèi)農(nóng)業(yè)害蟲(chóng)1.屬于物理信息的是()屬于化學(xué)信息的是()屬于行為信息的是()1.哺乳動(dòng)物的體溫2.鳥(niǎo)類(lèi)鳴叫3.紅外線(xiàn)4.螢火蟲(chóng)發(fā)光5.植物分泌的化學(xué)物質(zhì)6.電磁波7.昆蟲(chóng)發(fā)出的聲音8.昆蟲(chóng)的性信息素9.植物開(kāi)花10.薊的刺11.紫外線(xiàn)12.蜜蜂跳舞8鞏固練習(xí)1,5,122,3,4,6,7,9,10,111．生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的理解

生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性是生態(tài)系統(tǒng)發(fā)展到一定階段，它的結(jié)構(gòu)和功能能夠保持相對(duì)穩(wěn)定時(shí)，表現(xiàn)出來(lái)的保持或恢復(fù)自身結(jié)構(gòu)和功能相對(duì)穩(wěn)定的能力。可以從以下幾個(gè)方面理解： (1)結(jié)構(gòu)的相對(duì)穩(wěn)定：生態(tài)系統(tǒng)中動(dòng)植物的種類(lèi)及數(shù)量一般不會(huì)有太大的變化，一般相關(guān)種群數(shù)量呈現(xiàn)周期性變化，可用如圖曲線(xiàn)表示：(2)功能的相對(duì)穩(wěn)定：生物群落的能量輸入與輸出相對(duì)平衡，物質(zhì)的輸入與輸出保持相對(duì)平衡。(3)圖解：抵抗力穩(wěn)定性恢復(fù)力穩(wěn)定性區(qū)別實(shí)質(zhì)保持自身結(jié)構(gòu)功能相對(duì)穩(wěn)定恢復(fù)自身結(jié)構(gòu)功能相對(duì)穩(wěn)定核心抵抗干擾、保持原狀遭到破壞、恢復(fù)原狀影響因素一般地說(shuō)，生態(tài)系統(tǒng)中物種豐富度越大，營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，抵抗力穩(wěn)定性越高一般地說(shuō)，生態(tài)系統(tǒng)中物種豐富度越小，營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)越簡(jiǎn)單，恢復(fù)力穩(wěn)定性越高聯(lián)系(1)一般呈相反關(guān)系：抵抗力穩(wěn)定性強(qiáng)的生態(tài)系統(tǒng)，恢復(fù)力穩(wěn)定性差，反之亦然(2)二者是同時(shí)存在于同一生態(tài)系統(tǒng)中的兩種截然不同的作用力，它們相互作用共同維持生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定(5)生態(tài)系統(tǒng)抵抗力穩(wěn)定性、恢復(fù)力穩(wěn)定性和總穩(wěn)定性的關(guān)系，如下圖：①圖中兩條虛線(xiàn)之間的部分表示生態(tài)系統(tǒng)功能正常的作用范圍。②y表示一個(gè)外來(lái)干擾使之偏離這一范圍的大小，偏離的大小可以作為抵抗力穩(wěn)定性的定量指標(biāo)，偏離大說(shuō)明抵抗力穩(wěn)定性弱，反之，抵抗力穩(wěn)定性強(qiáng)。如熱帶雨林與草原生態(tài)系統(tǒng)相比受到相同干擾，草原生態(tài)系統(tǒng)的y值要大于熱帶雨林的y值。③x可以表示恢復(fù)到原狀所需的時(shí)間；x越大，表示恢復(fù)力穩(wěn)定性越弱，反之，恢復(fù)力穩(wěn)定性越強(qiáng)。④TS表示曲線(xiàn)與正常范圍之間所圍成的面積，可作為總穩(wěn)定性的定量指標(biāo)，這一面積越大，即x與y越大，則說(shuō)明這個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的總穩(wěn)定性越低。(6)提高生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的措施①控制對(duì)生態(tài)系統(tǒng)干擾的程度。對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的利用應(yīng)該適度，不要超過(guò)生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)能力。②對(duì)人類(lèi)利用強(qiáng)度較大的生態(tài)系統(tǒng)，應(yīng)實(shí)施相應(yīng)的物質(zhì)和能量的投入，保證生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)和功能的協(xié)調(diào)。2．生態(tài)系統(tǒng)的反饋調(diào)節(jié)

當(dāng)生態(tài)系統(tǒng)某一成分發(fā)生變化的時(shí)候，它必然會(huì)引起其他成分出現(xiàn)一系列的相應(yīng)變化，這種變化又反過(guò)來(lái)影響最初發(fā)生變化的那種成分的現(xiàn)象，包括正反饋調(diào)節(jié)和負(fù)反饋調(diào)節(jié)，比較如下：調(diào)節(jié)方式比較內(nèi)容負(fù)反饋調(diào)節(jié)正反饋調(diào)節(jié)作用是生態(tài)系統(tǒng)自我調(diào)節(jié)能力的基礎(chǔ)，能使生態(tài)系統(tǒng)達(dá)到和保持平衡使生態(tài)系統(tǒng)遠(yuǎn)離平衡狀態(tài)結(jié)果抑制或減弱最初發(fā)生變化的那種成分所發(fā)生的變化加速最初發(fā)生變化的那種成分所發(fā)生的變化實(shí)例森林中的食蟲(chóng)鳥(niǎo)和害蟲(chóng)的數(shù)量變化已經(jīng)污染的湖泊中污染狀況加劇圖示一個(gè)森林生態(tài)系統(tǒng)中發(fā)生的負(fù)反饋調(diào)節(jié)一個(gè)湖泊生態(tài)系統(tǒng)中發(fā)生的正反饋調(diào)節(jié)特別提醒：①生物圈的穩(wěn)態(tài)是一種相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)，不是絕對(duì)不變的。②生物圈中生物間復(fù)雜的營(yíng)養(yǎng)關(guān)系是生物圈穩(wěn)態(tài)維持的根本原因。③源源不斷的有機(jī)物中的化學(xué)能是生物圈維持正常運(yùn)轉(zhuǎn)的動(dòng)力?！纠?】(2009·天津卷，5)如圖表示氣候變化對(duì)甲、乙生態(tài)系統(tǒng)中種群類(lèi)型數(shù)量的影響。據(jù)圖分析，下列敘述正確的是()①甲生態(tài)系統(tǒng)的抵抗力穩(wěn)定性一定較乙生態(tài)系統(tǒng)強(qiáng)②甲生態(tài)系統(tǒng)中生物群落的營(yíng)養(yǎng)關(guān)系一定較乙復(fù)雜③乙生態(tài)系統(tǒng)在S點(diǎn)后一定有新的物種產(chǎn)生④乙生態(tài)系統(tǒng)在S點(diǎn)后一定經(jīng)歷次生演替過(guò)程A．①③ B．①④ C．②③ D．②④思路點(diǎn)撥：分別比較甲生態(tài)系統(tǒng)和乙生態(tài)系統(tǒng)的曲線(xiàn)與氣候的關(guān)系，得出相應(yīng)的結(jié)論是解答本題的突破口。由圖可知，甲生態(tài)系統(tǒng)種群類(lèi)型數(shù)量較乙生態(tài)系統(tǒng)多，一般來(lái)說(shuō)，生態(tài)系統(tǒng)中的組分越多，食物網(wǎng)越復(fù)雜，抵抗力穩(wěn)定性就越強(qiáng)，因此甲生態(tài)系統(tǒng)的抵抗力穩(wěn)定性一定較乙生態(tài)系統(tǒng)強(qiáng)。群落是同一時(shí)間內(nèi)在一定區(qū)域中各種生物種群的集合，所以甲生態(tài)系統(tǒng)中生物群落的營(yíng)養(yǎng)關(guān)系不一定較乙復(fù)雜；新的物種的產(chǎn)生必須經(jīng)過(guò)生殖隔離，乙生態(tài)系統(tǒng)在S點(diǎn)后不一定有新的物種產(chǎn)生；乙生態(tài)系統(tǒng)在S點(diǎn)時(shí)種群類(lèi)型數(shù)量降到最低，而S點(diǎn)后種群類(lèi)型數(shù)量又逐漸增加，可見(jiàn)S點(diǎn)后一定經(jīng)歷過(guò)一個(gè)次生演替的過(guò)程。答案：B實(shí)驗(yàn)：設(shè)計(jì)并制作生態(tài)缸，觀察其穩(wěn)定性1．實(shí)驗(yàn)原理 (1)生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性與它的物種組成、營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)和非生物因素都有著密切的關(guān)系。 (2)將少量植物，以這些植物為食的動(dòng)物和其他非生物物質(zhì)放入一個(gè)密封的生態(tài)缸中，便形成一個(gè)人工模擬的微型生態(tài)系統(tǒng)。 (3)觀察生態(tài)缸中生物的生存狀況和存活時(shí)間的長(zhǎng)短，了解生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性及影響穩(wěn)定性的因素。3．基本操作要求設(shè)計(jì)要求相關(guān)分析生態(tài)缸必須是封閉的防止外界生物或非生物因素的干擾生態(tài)缸中投放的幾種生物必須具有很強(qiáng)的生活力，成分齊全(具有生產(chǎn)者、消費(fèi)者和分解者)生態(tài)缸中能夠進(jìn)行物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)，在一定時(shí)期內(nèi)保持穩(wěn)定生態(tài)缸的材料必須透明為光合作用提供光能；便于觀察生態(tài)缸宜小不宜大，缸中的水量應(yīng)占其容積的4/5，要留出一定的空間便于操作；缸內(nèi)儲(chǔ)備一定量的空氣生態(tài)缸的采光用較強(qiáng)的散射光防止水溫過(guò)高導(dǎo)