3.4+生態(tài)系統(tǒng)的信息傳遞-2025學年高二生物同步備課課件（人教版2019選擇性必修2）VIP

第4節(jié)生態(tài)系統(tǒng)的信息傳遞第3章

生態(tài)系統(tǒng)及其穩(wěn)定性問題探討1967年，荷蘭一位生物學家在研究蜜蜂時，發(fā)現(xiàn)蜜蜂在找到蜜源后，可以通過跳圓圈舞或擺尾舞向同伴傳遞蜜源情況：1.“100m以內(nèi)”，對我們來說這幾個字的含義就是信息。同樣的信息，蜜蜂是怎樣傳遞的？通過跳圓圈舞來傳遞這一信息。2.你還能舉出生物間傳遞信息的其他例子嗎？圓圈舞表明蜜源較近，大約在距蜂箱百米以內(nèi)；擺尾舞的意思是，蜜源在百米之外的遠處，究竟距離多遠與擺尾的速度有關(guān)。討論：孔雀開屏、豪豬豎刺等。信息？一般將可以傳播的消息、情報、指令、數(shù)據(jù)與信號等稱作信息信息流？生態(tài)系統(tǒng)中的生物種群之間，以及它們內(nèi)部都有信息的產(chǎn)生與交換，能夠形成信息傳遞，即信息流注意：生態(tài)系統(tǒng)的信息傳遞，不包括細胞內(nèi)及細胞之間的信息傳遞。蜜蜂傳遞的是發(fā)現(xiàn)蜜源的信息，它們是如何發(fā)現(xiàn)蜜源的呢？是植物發(fā)出了發(fā)出了某種信息并傳遞給蜜蜂嗎？生態(tài)系統(tǒng)中的生物種群之間也存在信息交流鮮艷顏色芳香氣味嗅覺器官眼光空氣蜜蜂植物花朵舞蹈眼偵察蜂其它蜜蜂光信道信息受體信息傳遞的過程(一般有三個基本環(huán)節(jié))

信息源信息傳遞的過程(一般有三個基本環(huán)節(jié))

(信息產(chǎn)生部位)(信息傳輸?shù)拿浇?空氣、水及其它介質(zhì)

(信息接收的生物或部位)如動物的耳、鼻、眼、皮膚，植物的葉、芽和光敏色素等信道信息受體信息源生物或非生物環(huán)境三要素阻礙其中的任意一個環(huán)節(jié)都會使信息無法發(fā)生傳遞以上傳遞蜜源涉及植物的顏色、氣味及偵察蜂跳舞等信息，這幾種信息分別是什么信息呢？鮮艷顏色芳香氣味嗅覺器官眼光空氣蜜蜂植物花朵舞蹈眼偵察蜂其它蜜蜂光信道信息受體信息源一、生態(tài)系統(tǒng)中信息的種類自然界中的聲、光、電、溫度、濕度、磁場等，通過物理過程傳遞的信息。1.物理信息光光、溫度、濕度磁場來源：可以是非生物環(huán)境，也可以是生物個體或群體。蜘蛛網(wǎng)的振動狼長嚎(聲音)(振動頻率)蛇的頰窩（溫度）（刺）刺猬蝙蝠（超聲波）鳥的遷徙（聲）（磁場）海豚捕食(回聲定位聲)（溫度、濕度）動物的鳴叫種子萌發(fā)鳥遷徙行為中對方向的判斷（太陽）科學家實驗實驗1：把一只雌蛾關(guān)在黑暗籠子里，吸引了大量雄蛾來交尾；——雌蛾和雄蛾通過什么信息聯(lián)系的呢？實驗2：把雌蛾裝進密閉透明容器后，雄蛾對雌蛾視而不見?；瘜W信息性外激素：資料卡蠶蛾醇1959年，德國科學家布特南特從50萬只家蠶中分離并鑒定出第一種信息素——蠶蛾醇。一、生態(tài)系統(tǒng)中信息的種類2.化學信息概念：在生命活動中，生物產(chǎn)生一些可以傳遞信息的化學物質(zhì)。來源：生物體的代謝產(chǎn)物或分泌物。化學物質(zhì)種類：①植物的生物堿、有機酸等代謝產(chǎn)物②動物的性外激素③昆蟲、魚類以及哺乳類等生物體中的信息素等。蠶蛾醇秋水仙素嗎啡水葫蘆根部的分泌物可以明顯地抑制藻類的生長狗糞便尿液等具有特殊氣味，作為領(lǐng)地記號被捕食的蚜蟲立即釋放報警信息素，通知同類逃避。螞蟻之所以永遠不會迷路，神奇之處在于它沿途留下記號，不迷路的螞蟻——尾跡素。黃鼠狼難脫身時，會突然施放出一股臭液來，奇臭難聞。一個臭屁救了黃鼠狼的命。雌蝗在遠處的草叢中分泌一種特殊激素，雄蝗頭上的一對觸角像電視接收天線一樣，能準確無誤接收這種信號，及時飛來，喜從天降，巧結(jié)良緣。驅(qū)蚊草（醇）虎撒尿圈地(代謝產(chǎn)物)一、生態(tài)系統(tǒng)中信息的種類3.行為信息來源：

動物的特殊行為概念：動物的特殊行為，主要指各種動作，這些動作也能夠向同種或異種生物傳遞某種信息，即動物的行為特征可以體現(xiàn)為行為信息。蜜蜂跳舞豪豬豎刺求偶炫耀烏賊噴墨“肢體語言”取食行為育雛行為攻擊行為企鵝銜卵石作為求偶見面禮一、生態(tài)系統(tǒng)中信息的種類吹“氣球”求偶的軍艦鳥在繁殖季節(jié)，公雞“抖抖大紅冠子花外衣”來引誘母雞交配

。加拿大北極鵝的送禮求愛尖尾松雞求偶舞同種生物的信息傳遞只有一種方式嗎？①生物可以通過一種或多種信息類型進行交流。開屏行為信息求偶鳴叫物理信息與同類交流遠處通過識別植物的綠色近處通過植物的氣味綠色動物物理信息搜尋食物化學信息辨別和攝取食物孔雀4.信息傳遞的特點：一、生態(tài)系統(tǒng)中信息的種類②信息傳遞可以發(fā)生在同種生物之間，也可發(fā)生在不同生物之間，生物與非生物環(huán)境之間。①生物可以通過一種或多種信息類型進行交流。4.信息傳遞的特點：一、生態(tài)系統(tǒng)中信息的種類犀牛與牛椋（liáng）鳥，鳥的鳴叫與跳躍提醒犀牛附近有危險情況植物的開花接受光信號的調(diào)節(jié)②信息傳遞可以發(fā)生在同種生物之間，也可發(fā)生在不同生物之間，生物與非生物環(huán)境之間。①生物可以通過一種或多種信息類型進行交流。4.信息傳遞的特點：一、生態(tài)系統(tǒng)中信息的種類③多數(shù)情況下，信息傳遞為雙向的（也有單向）草原上，草的綠色給羊傳遞了可食用的信息，羊并不傳遞信息給草，此過程中信息傳遞是單向的?！皬?fù)雜性、雙向性、普遍性”嘿嘿，開吃吧！嘿嘿，開吃吧！類型來源傳遞形式實例光、聲、溫度、濕度、磁力等植物的生物堿、有機酸等代謝廢物，動物的性外激素等蜜蜂跳舞，鳥類“求偶炫耀”等；比較非生物環(huán)境或生物個體或群體物理過程化學信息物理信息生物體以化學物質(zhì)為信息載體行為信息動物動物行為特征①多數(shù)情況下，信息傳遞為雙向的；②三種信息都可以來源于生物，其中，只有物理信息可以來源于非生物環(huán)境；③信息傳遞可以發(fā)生在生物與非生物環(huán)境之間，可以發(fā)生在同種生物之間，可以發(fā)生在不同生物之間。三種信息的比較生態(tài)系統(tǒng)中信息傳遞與物質(zhì)循環(huán)和能量流動存在哪些差異？

主要有以下方面：

（1）途徑不同:物質(zhì)循環(huán)和能量流動借助于食物鏈進行；信息傳遞不依賴于食物鏈，可在同一個物種內(nèi)傳遞，也可在不同物種間傳遞，還可以在非生物環(huán)境與生物體之間傳遞。

（2）特點不同:能量流動的特點是單向流動，物質(zhì)是可循環(huán)利用的，但信息傳遞往往是雙向的，且不能循環(huán)利用。（3）范圍不同:物質(zhì)循環(huán)的范圍是生物圈內(nèi)，能量流動的范圍是食物鏈的各營養(yǎng)級，信息傳遞的范圍是生物與生物之間、生物與非生物環(huán)境之間。生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)循環(huán)單向遞減復(fù)雜雙向(動力)(載體)(調(diào)節(jié))功能非生物的物質(zhì)和能量生產(chǎn)者分解者消費者物質(zhì)循環(huán)能量流動信息傳遞生態(tài)系統(tǒng)是通過物質(zhì)循環(huán)、能量流動和信息傳遞形成的統(tǒng)一整體。生態(tài)系統(tǒng)是通過物質(zhì)流、能量流和信息流形成的統(tǒng)一整體。項目能量流動物質(zhì)循環(huán)信息傳遞特點范圍途徑模式圖聯(lián)系單向流動，逐級遞減全球性，循環(huán)性往往是雙向的（也有單向）生態(tài)系統(tǒng)中各營養(yǎng)級之間（生物群落中）生物圈生物之間，生物與非生物環(huán)境之間食物鏈和食物網(wǎng)多種①任何一個生態(tài)系統(tǒng)這三個基本功能，三者同時進行，相互依存，不可分割，形成統(tǒng)一整體②能量流動是生態(tài)系統(tǒng)運轉(zhuǎn)的動力，物質(zhì)循環(huán)是生態(tài)系統(tǒng)的基礎(chǔ)，信息傳遞決定能量流動和物質(zhì)循環(huán)的方向現(xiàn)學現(xiàn)用雄性安樂蜥在求偶時，一邊伏在領(lǐng)地上做著“俯臥撐”，一邊伸縮頸部色彩鮮艷的垂囊，這種展示可能包含了顏色和運動兩個因素。有人用墨水改變垂囊的顏色后，雌性仍被雄性吸引，由此說明雄性安樂蜥在求偶時利用的信息是A.物理信息

B.化學信息C.行為信息

D.物理信息和行為信息√二、信息傳遞在生態(tài)系統(tǒng)中的作用生態(tài)系統(tǒng)中信息傳遞的重要性思考?討論資料1：海豚進行捕食、探路、定位和躲避天敵等行為幾乎都依賴于超聲波，他們可使用頻率超過100KHz的超聲波進行“回聲定位”。近年來，屢有海豚出現(xiàn)“集體自殺（擱淺）”現(xiàn)象的報道。已有證據(jù)表明，人類的艦船、海洋開采活動、某些通信工具在海洋中產(chǎn)生了巨大的噪聲，會直接干擾海豚的“定位系統(tǒng)”。資料2：有些植物像萵苣、茄、煙草的種子，必須接受某種波長的光信息才能萌發(fā)。討論1：根據(jù)資料，分析信息傳遞與生命活動的正常進行有什么關(guān)系？①生命活動的正常進行，離不開信息傳遞。（個體水平）物理信息二、信息傳遞在生態(tài)系統(tǒng)中的作用生態(tài)系統(tǒng)中信息傳遞的重要性思考?討論資料3：在自然界中，植物開花需要光信息刺激，當日照時間達到一定長度時，植物才能開花。許多動物都能在特定時期釋放用于吸引異性的信息素。經(jīng)過科學家的研究，已分離和鑒定了上千種昆蟲信息素，其中大部分是用來傳遞性信號的。討論2：信息傳遞在種群繁衍過程中起什么作用？通過信息傳遞，雌雄個體才能相互識別、交配，保證種群繁衍。②生物種群的繁衍，離不開信息的傳遞?；瘜W信息（種群水平）二、信息傳遞在生態(tài)系統(tǒng)中的作用生態(tài)系統(tǒng)中信息傳遞的重要性思考?討論資料4：2001年，科學家發(fā)現(xiàn)，煙草植株受到蛾幼蟲攻擊后，能夠產(chǎn)生和釋放可揮發(fā)的化學物質(zhì)。這些化學物質(zhì)，白天可以吸引蛾幼蟲的天敵——寄生蟲或捕食者，夜間又能驅(qū)除夜間活動的雌蛾，使它們不能在葉片上停留產(chǎn)卵。這里有蛾的幼蟲，快來吃呀！攻擊釋放化學物質(zhì)蛾幼蟲煙草信息素白天吸引蛾幼蟲的天敵夜間驅(qū)除雌蛾討論3：信息傳遞對種間關(guān)系具有什么作用？③調(diào)節(jié)種間關(guān)系，維持生態(tài)系統(tǒng)的平衡與穩(wěn)定。

（群落和生態(tài)系統(tǒng)水平）二、信息傳遞在生態(tài)系統(tǒng)中的作用信息傳遞的作用個體水平

種群水平

群落水平生命活動的正常進行，離不開信息的傳遞。生物種群的繁衍，離不開信息的傳遞。調(diào)節(jié)種間關(guān)系，維持生態(tài)系統(tǒng)的平衡與穩(wěn)定。1.秋冬季節(jié)來臨時，雞的產(chǎn)蛋量明顯下降，蔬菜種植受限。2.蔬菜生長旺季，食葉害蟲卻大量滋生。請從生態(tài)系統(tǒng)中信息傳遞的角度，談?wù)勀闳绾谓鉀Q？如果你擁有一個農(nóng)場，農(nóng)場種植了一些糧食作物，栽培了許多種果樹，同時還飼養(yǎng)了優(yōu)質(zhì)家禽、家畜等，遇到了如下問題：三、信息傳遞在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的作用1.提高農(nóng)畜產(chǎn)品的產(chǎn)量利用模擬的動物信息，例如信息素吸引大量的傳粉動物,就可以提高果樹的傳粉效率和結(jié)實率。利用溫度和濕度延長蔬菜種植期。蘿卜油菜大豆菊花長日照短日照養(yǎng)殖戶在蛋用雞雞舍中安裝了照明系統(tǒng)，每天早上5點開燈至天亮，晚上從天黑開始開燈至21點，每天保持光照16h。補光期間雞舍內(nèi)光照強度約為5-10lux。光照是雞卵巢發(fā)育和雌激素分泌所需要的一種物理信息，適當延長光照可以提高產(chǎn)蛋率。三、信息傳遞在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的作用1.提高農(nóng)畜產(chǎn)品的產(chǎn)量有的動物在長日照的條件下進行繁殖貂鼬雞三、信息傳遞在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的作用1.提高農(nóng)畜產(chǎn)品的產(chǎn)量鹿山羊有的動物在短日照的條件下進行繁殖三、信息傳遞在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的作用2.對有害動物進行控制

常用方法：機械防治、化學防治和生物防治農(nóng)民在噴農(nóng)藥殺蟲如果把誘魚劑撒在石頭上，魚會去“咬”石頭，而對旁邊香噴噴的餌料不屑一顧……信息素直接作用于魚兒大腦，啟動魚兒進食欲望，與魚兒喜歡什么食物沒有任何關(guān)系。機械防治化學防治性信息素誘捕器，干擾害蟲的正常交尾呋蟲胺殺滅蟑螂，里面添加的生物抑蟑素抑制蟑螂卵孵化生物防治三、信息傳遞在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的作用2.對有害動物進行控制

①利用化學信息≠化學防治。②利用性引誘劑誘殺雄性個體，屬于

防治。注意：生物利用有益生物或其代謝產(chǎn)物來防治病蟲害、雜草等有害生物的方法①利用光照、聲音信號誘捕或驅(qū)趕某些動物②利用昆蟲信息素誘捕或警示有害動物，降低害蟲種群密度。③利用特殊的化學物質(zhì)擾亂某些動物的雌雄交配，使有害動物的繁殖力下降。生物防治稻草人播放集群信號錄音引來鳥類種類化學防治機械防治生物防治措施優(yōu)點缺點噴施化學藥劑①作用迅速②短期效果明顯①使害蟲抗藥性增強②可能殺害害蟲天敵，破壞生態(tài)平衡③污染環(huán)境人工捕捉等①無污染②見效快，效果好①費時費力②對體型很小的害蟲無法實施引入天敵、寄生蟲或使用信息素等①無污染②有效且持久③資源豐富④生產(chǎn)成本低天敵數(shù)量不明確，甚至可能會引發(fā)生態(tài)危機（可能引起物種入侵）各有優(yōu)點，但目前人們越來越傾向于利用對人類生存環(huán)境無污染的、有效的生物防治。課外實踐：驗證昆蟲之間是否存在化學信息的傳遞設(shè)計實驗證明雌蛾能夠分泌性外激素的吸引雌蛾前來交配？1、設(shè)置幾組實驗？2、每組做怎樣的處理？3、出現(xiàn)什么樣的結(jié)果能夠證明你的假設(shè)？（1）實驗步驟：①夜晚，將若干未交配的雌蛾（只有未交配的個體才能分泌性外激索）分成A、B兩組．把A組雌蛾直接放在誘捕器（標記為A）中，把B組雌蛾先放在封閉的玻璃管中，再放在___________（標記為B）中。②把A、B兩個誘捕器均懸掛在門外。③一夜后，觀察A、B兩個誘捕器，發(fā)現(xiàn)A誘捕器_____________，B誘捕器____________。（2）實驗結(jié)論：________________________________。（3）延伸探究：科學家事先捕捉到一些生長狀態(tài)正常的雄蛾，分成C、D兩組，C組全部被剪掉觸角，D組保持原狀．同時放飛后，發(fā)現(xiàn)D組的雄蛾幾乎全部被A誘捕器捕捉，而C組雄娥幾乎沒有一只被捕捉．這種現(xiàn)象說明：__________________________。同樣的誘捕器