高中生物学案生态系统中的信息传递和生态系统稳态的维持

学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精第3课时生态系统中的信息传递和生态系统稳态的维持目标导航1。说出生态系统中的信息传递。2。说出信息传递在生态系统以及农业生产中的作用。3.阐明生态系统稳态的含义及机制。一、生态系统的信息传递（阅读P108～109)1．生态系统中信息传递的形式（1)物理信息:生态系统中以物理过程为传递形式的信息称为物理信息，包括光、声、热、电、磁等。(2）化学信息：生态系统中以代谢产物等化学物质传递的信息称为化学信息，包括植物代谢产物和动物外激素。(3）行为信息：生态系统中以生物的表现或动作等行为特征传递的信息称为行为信息，包括舞蹈、运动等。2．生态系统的三个基本功能：能量流动、物质循环和信息传递.3．特点：它既有从输入到输出的信息传递，也有从输出到输入的信息反馈。信息传递强化了生态系统的调节机制。二、生态系统稳态的维持(阅读P110～111）1．生态系统稳态：指生态系统所具有的保持或恢复自身结构和功能相对稳定的能力，又称为生态系统的稳定性.2．生态系统的稳态是生态系统的结构和功能协调发展的重要标志.3．生态系统稳态的原因：生态系统具有自我调节能力。4．生态系统的自我调节能力的基础：负反馈调节.5．生态系统的稳态主要表现在：（1)抵抗力稳定性：它是指生态系统抵抗外界干扰并使自身的结构与功能保持原状而不受损害的能力。（2）恢复力稳定性：它是指生态系统在受到外界干扰因素的破坏后恢复到原状的能力。6．生态系统的稳态具有相对性（1）在不同的生态系统中，抵抗力稳定性和恢复力稳定性的表现不一样。一般来说，生态系统中的物种越多，遗传基因库越丰富，食物网越复杂，自我调节能力就越强,抵抗力稳定性就越高。(2)在不同的生态系统遭到破坏后，它们的恢复程度与恢复时间是不一样的。（3)一个生态系统在受到大规模干扰或外界压力超过生态系统自我调节能力的限度时，生态系统的稳态就可能遭到严重破坏，甚至引发系统崩溃。7．提高生态系统稳态的措施（1）努力避免对生态系统的过度干扰.（2）对于具有重要经济价值的人工生态系统，必须确保一定的物质与能量投入,以维持人工生态系统在结构和功能上的协调发展。判断正误：（1）信息传递过程中伴随着一定的物质和能量的消耗()(2）信息传递只存在于生态系统的生物成分之间（)（3）细胞膜具有细胞间信息交流的功能,它属于细胞水平的信息传递()（4）生态系统的物理信息都来源于环境（)(5）信息沿食物链从低营养级向高营养级传递（)（6）负反馈调节并非破坏生态系统的稳态，而是使最初发生的那种变化向相反方向发展,使生态系统达到并保持相对稳定()（7）生态系统的稳态是恒定不变的（）答案（1)√(2）×（3）√（4)×（5）×(6）√（7)×解析(4)生态系统的物理信息是通过物理过程来传递的，如光、声、温度、湿度、磁力等,其既可来源于环境,也可来源于生物。(5)信息传递是双向的,可以发生在生物与生物、生物与环境之间，并不一定沿食物链从低营养级向高营养级传递。一、生态系统中的信息传递1．生态系统中三类信息分类对比类别概念信息种类信息来源举例物理信息生态系统中以物理过程为传递形式的信息光、声、热、电、磁等无机环境或生物体萤火虫的光化学信息生态系统中以代谢产物等化学物质传递的信息植物代谢产物、动物外激素生物体的产物或分泌物雌蚕蛾释放性外激素吸引异性前来交尾行为信息生态系统中以生物的表现或动作等行为特征传递的信息舞蹈、运动等生物体的动作行为孔雀开屏2。信息传递的存在范围1．农民常在农田中捆扎“稻草人”以驱赶鸟类，这是利用了哪种信息传递作用？答案“稻草人”对鸟类构成了“物理信息”。2．高等动物的神经信息的传递和遗传信息的传递与表达是否属于生态系统的信息传递?答案二者都不是，神经系统的信息传递是个体细胞、器官组织间的信息传递,遗传信息的传递与表达是细胞内部的信息传递。1．萤火虫通过闪光来识别同伴；草原上的鸟在发现天敌后，雄鸟急速起飞，扇动翅膀为雌鸟发出信号；某种植物根系能分泌一种使休眠的真菌孢子发芽的化合物，如将这类物质在作物播种前施入土中，就可以使休眠孢子提前发芽，使其找不到寄主而死亡。以上三个实例分别体现了哪一类信息的作用(）A．物理信息化学信息行为信息B．物理信息行为信息化学信息C．行为信息物理信息化学信息D．化学信息行为信息物理信息问题导析生态系统中三类信息的传递形式：物理信息有明显的光、声、热、电、磁等物理载体，如题干中:“闪光”；行为信息重在行为，如题干中：“鸟在发现天敌后，雄鸟急速起飞，扇动翅膀"；化学信息突出化学物质,如题干中:“植物根系分泌的是一种使休眠的真菌孢子发芽的化合物"。答案B解析题干中植物根系分泌的是一种化学物质，很明显属于化学信息；鸟发现天敌后，做出了很夸张的动作,强调的是特殊的行为，所以属于行为信息.一题多变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）花椒树上的刺(2)昆虫的性外激素(3）孔雀开屏（4）鸟类的鸣叫声所发出的信息（5）猎豹和猫科动物有着高度特化的尿标志的信息(6)蜜蜂的舞蹈行为（7）某些植物花朵的颜色、形状等给传粉昆虫的信息（8)生物代谢产生的物质如酶、维生素、生长素、抗生素等(9）有些候鸟的迁徙,在夜间是靠天空中的星座来确定方位的（10）鼬遇到危险时,由肛门排出有强烈恶臭味的气体,起到报警和防御的功能答案(1)（4）（7）（9）(2)(5）（8)(10)(3)（6）解析物理信息是指生态系统中的光、声、热、电、磁等，通过物理过程传递的信息；化学信息是指生态系统中以代谢产物等化学物质传递的信息，如性外激素、告警外激素等；行为信息是指生态系统中以生物的表现或动作传递的信息，包括舞蹈、运动等。二、信息传递的作用1．信息传递在农业生产上的应用（1）调控生物的生长发育实例：短日照处理能使菊花提前开花，长日照处理能使菊花延迟开花。(2）提高农产品和畜产品的产量①养鸡业在增加营养的基础上延长光照时间可以提高产蛋率。②用一定频率的声波处理蔬菜、谷类作物及树木等的种子，可以提高发芽率，实现增产。③模拟动物信息吸引大量传粉动物，就可提高果树的传粉率和结实率.（3）对有害动物进行控制①粘虫成虫具有趋光性，对蜡味特别敏感，生产上就利用这一点，在杀虫剂中调以蜡类物质以诱杀之。②人们还可以利用性引诱剂“迷向法”防治害虫方法：在田间释放过量的人工合成性引诱剂,使雄虫无法辨认雌虫的方位，或者使它的气味感受器变得不适应或疲劳，不再对雌虫有反应，从而干扰害虫的正常交尾。2．信息传递在生态系统中的作用(1)有利于生命活动的正常进行.如植物种子萌发需要一定光照。（2)有利于生物种群的繁衍.(3)能调节生物的种间关系，以维持生态系统的稳定。3．生态系统三大基本功能的比较项目能量流动物质循环信息传递区别来源太阳能生态系统生物或无机环境途径食物链或食物网食物链或食物网多种途径特点单向流动，逐级递减反复出现，循环流动通常是双向的范围食物链各营养级生物之间生物群落与无机环境之间生物与生物之间或生物与无机环境之间模式图联系信息传递存在于生态系统的各种成分之间，把生态系统的各部分联系成一个整体,与物质循环、能量流动同时进行,相互依存，不可分割1．捕食者和被捕食者之间是否存在信息传递?其传递方向是单向的还是双向的？由此可看出与能量流动及物质循环相比较，信息传递的最大特点是什么？答案存在；其信息通过食物链、食物网的渠道进行传递，其传递方向是双向的；从传递方向看，能量流动是“单向”的，物质循环在生物群落与无机环境间是“循环往复"的,而信息传递往往是“双向”的.2．黑光灯诱杀昆虫和施用信息素干扰昆虫正常交尾而控制害虫数量的原理相同吗？答案黑光灯诱杀害虫的成虫，直接降低害虫种群密度，减少危害，而施放信息素是干扰害虫正常交尾，以降低害虫出生率，进而降低害虫种群密度,减少害虫危害.3．为什么说信息传递也是生态系统的一个基本功能?答案信息传递存在于生态系统的各种成分之间，把生态系统的各个组成部分联系成一个整体，决定能量流动和物质循环的方向和状态，具有调节生态系统稳定性的作用。2．繁殖季节雄性扬子鳄发出“轰”“轰"的声音，雌性扬子鳄则根据声音大小选择巢穴的位置.当声音大时，雌鳄选择将巢穴筑于山凹浓荫潮湿温度较低处，则产生较多的雌鳄。以上事实说明生态系统中信息传递具有（）A．能够调节生物种间关系，以维持生态系统的稳定B．影响生物种群的繁衍，维持种群数量的稳定C．维持生物体正常生命活动，调节生物内环境的稳态D．对生物进行自然选择，促进生物进化问题导析由题目信息：繁殖季节雄性扬子鳄发出“轰”“轰”的声音,雌性扬子鳄则根据声音大小选择巢穴的位置，说明生态系统中信息传递能影响生物种群的繁衍。答案B解析题中描述的特殊声音与扬子鳄的繁殖有关，说明生态系统中信息传递能影响生物种群的繁衍，维持种群数量的稳定。一题多变(1)上述雄性扬子鳄发出的声音属于生态系统信息传递中的________信息.（2)这种求偶行为的产生与体内分泌的________有直接关系。答案(1）物理(2）性激素三、生态系统稳态的维持1．对生态系统稳态的理解（1)生态系统的稳态是系统发展的结果,生态系统的稳态不是绝对稳定,而是指生态系统的结构与功能保持动态平衡状态。①结构相对稳定:动植物的种类和数量相对稳定。②功能相对稳定：物质与能量输入和输出相对平衡。③可打破重建:在遵循生态系统规律的前提下依据人类的需要，打破原有平衡，建立更加高效的平衡。(2）生态系统的稳态具有相对性，当一个生态系统受到大规模的干扰或外界压力超过生态系统的自我调节的能力时，便可能导致生态系统稳态的破坏。2．生态系统具有稳定性的原因-—生态系统具有自我调节能力（1）生态系统的自我调节能力的大小，取决于其物种组成、营养结构、生物与生物及生物与环境之间的关系等.（2）生态系统的结构与自我调节能力的关系生态系统的成分食物网自我调节能力越多越复杂大越少越简单小(3）自我调节能力的相对性：生态系统的自我调节能力不是无限的,当外界干扰因素的强度超过一定限度时,生态系统的自我调节能力迅速丧失,生态系统将难以恢复平衡。3．稳态维持的调节机制——负反馈调节（1）生态系统的反馈调节当生态系统某一成分发生变化的时候，它必然会引起其他成分出现一系列的相应变化，这种变化又会反过来影响最初发生变化的那种成分的现象，称为反馈调节，其中包括正反馈调节和负反馈调节。负反馈调节在生态系统中普遍存在.(2)正反馈调节和负反馈调节的比较比较内容负反馈调节正反馈调节作用是生态系统自我调节能力的基础，能使生态系统达到和保持平衡使生态系统远离平衡状态结果抑制或减弱最初发生变化的那种成分所发生的变化加速最初发生变化的那种成分所发生的变化实例森林中的食虫鸟与害虫的数量变化已经污染的湖泊中污染状况加剧图示4.抵抗力稳定性与恢复力稳定性的比较比较内容抵抗力稳定性恢复力稳定性区别实质保持自身结构功能相对稳定恢复自身结构功能相对稳定核心抵抗干扰、保持原状遭到破坏、恢复原状联系①一般呈相反关系，抵抗力稳定性强的生态系统，恢复力稳定性差，反之亦然②二者是同时存在于同一生态系统中的两种截然不同的作用力，它们相互作用共同维持生态系统的稳定如图所示:1．生态系统自我调节能力的大小与什么因素有关？答案生态系统中的物种越多，遗传基因库越丰富，食物网越复杂,自我调节能力就越强.2．负反馈调节是破坏生态系统的稳态吗？答案负反馈调节并非破坏生态系统的稳态，而是使最初发生的那种变化向相反方向发展，使生态系统达到并保持相对稳定。3．落叶阔叶林、针阔混交林和针叶林遭到严重破坏时，往往不易在短时间内恢复到原来的状态，其原因是什么？答案原因是它们的恢复力稳定性较低。落叶阔叶林、针阔混交林和针叶林营养结构较复杂，其抵抗力稳定性较大，而恢复力稳定性较小。4．下图为生态系统抵抗力稳定性、恢复力稳定性和总稳定性的关系图，其中曲线与正常作用范围之间所夹的面积作为总稳定性的定量指标(TS）。那么，两条虚线之间的部分以及x、y表示的含义分别是什么?答案两条虚线之间的部分表示生态系统功能正常的作用范围；y表示外来干扰使之偏离正常范围的大小；x表示恢复到原状态所需的时间。3．如图所示，图A为草原生态系统中的反馈调节示意图，请据图回答下列问题：（1)作为一个完整的生态系统，除了图A中所示的成分外，还应该包括__________和__________________。（2)甲、乙、丙3者之间的食物联系是________________；该生态系统的_________________是沿着这种渠道进行的。（3）图B为某湖泊的生态系统中发生的某种调节活动，这种调节导致的最终结果是______________________________________________________________.此结果产生的原因是________________________。(4)图A和图B这两种反馈调节是否相同？为什么?________________________________________________________________________________________________________________________________________________。问题导析(1)生态系统的成分包括乙生产者、甲和丙消费者,以及分解者、非生物成分。（2）该食物链为乙→甲→丙，物质循环和能量流动是沿着该食物链进行的。(3)该湖泊受到污染，水质恶化加剧了物种减少，形成恶性循环,这属于正反馈调节。最终导致该生态系统生物种类减少，自我调节能力降低。答案(1）分解者非生物成分(2)乙→甲→丙物质循环和能量流动（3）加速破坏该生态系统原有的稳态生物种类减少,自我调节能力降低（4）不同。图A是负反馈调节,图B是正反馈调节解析物质循环和能量流动是沿着食物网和食物链进行的，湖泊受到污染，物种减少，导致该生态系统自我调节能力降低，加速了生态系统的破坏。从图A可以看出，乙增多后甲增多，而甲增多又导致乙减少,属于负反馈调节。一题多变生物个体的稳态和生态系统的稳态都是通过反馈调节来实现的，据此回答下列问题:(1）生态系统普遍存在着反馈现象,其稳定性的维持主要是通过________（填“正”或“负"）反馈来实现的.（2)请以文字、箭头分别构建一个个体稳态和生态系统稳态反馈调节的概念模型。①个体稳态反馈调节的概念模型（以血糖调节为例）：________________________________________________________________________。②生态系统稳态反馈调节的概念模型（生态系统以水稻田生态系统为例，水稻田中的主要生物有水稻、食虫鸟与害虫）：________________________________________________________________________。答案（1)负（2）①如图②如图解析生态系统普遍存在的反馈现象是负反馈。水稻田中水稻、害虫、食虫鸟组成食物链,害虫增多使得食虫鸟增多，食虫鸟增多抑制了害虫的增多。某大型湖泊藻类植物大量繁殖，水质迅速恶化,水质恶化加剧了藻类的死亡，形成恶性循环，这属于正反馈调节。四、维持生态系统相对稳定的条件1．探究目的：设计和制作生态瓶，学会观察和分析人工生态系统。2．制作材料：透明的塑料瓶等，小鱼、螺蛳、水草若干,细砂，河水，胶带。3．制作过程(1)在洗净的塑料瓶中注入约eq\f(2，3)容积的河水，加入沙子少许（沉积在底部约1cm厚），然后放入2只小螺蛳，3～5尾小鱼,水草数根,加塞子塞紧。(2)将瓶倒置，搁在架子上，放在有阳光照射的地方，定时观察生态瓶的变化。4．小生态缸的设计要求及分析设计要求相关分析(1)生态瓶必须是封闭的防止外界生物或非生物因素的干扰（2）生态瓶中投放的几种生物必须具有很强的生活力，成分齐全(具有生产者、消费者和分解者)生态瓶中能够进行物质循环和能量流动，在一定时期内保持稳定(3)生态瓶必须透明为光合作用提供光能；保持生态瓶内温度；便于观察(4)生态瓶宜小不宜大,瓶中的水量应占其容积的eq\f(4，5）,要留出一定的空间便于操作；瓶内储备一定量的空气(5）生态瓶的采光要用较强的散射光防止水温过高导致水生植物死亡5.生态瓶稳态观察的注意事项（1)首先设计一张观察记录表，内容包括植物、动物的生活情况、水质情况（由颜色变化进行判别）及基质变化等。(2）定期观察，同时做好观察记录。（3）如果发现生态瓶中的生物已经全部死亡，说明此时该生态系统的稳态已被破坏，记录下发现的时间。6．结果分析(1)生态瓶中虽然成分齐全,生产者、消费者和分解者之间可以进行能量流动和物质循环，但由于生态瓶中的生态系统极为简单，自我调节能力极差,所以生态系统的稳态极易被破坏。因此,生态瓶内的生物只能保持一定时间的活性。（2）如果生态瓶是一个开放的生态系统，则生态系统的成分复杂,自我调节能力强,在没有巨大外界环境干扰的情况下会长期保持相对稳定.4．为研究影响生态系统稳态的因素,某生物学习小组设计了4个密闭、透明的生态瓶，各瓶内的组成和条件见下表。经过一段时间的培养和观测后，发现甲瓶是最稳定的生态系统。生态系统组成光水草藻类浮游动物小鱼泥沙甲＋＋＋＋－＋乙－＋＋＋－＋丙＋＋＋＋－－丁＋＋＋＋＋＋注：“＋”表示有，“－”表示无。请回答下列相关的问题：(1）为保证生物的生存,必需的两项外部条件是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。（2）瓶内加入泥沙的重要意义是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)乙瓶中，藻类的种群密度变化趋势为____________，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4）丙瓶比甲瓶有较多的有机物，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________.（5）丁瓶与甲瓶相比，氧气含量______，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。（6）根据观测结果,得出结论：①________________________________________________________________________________________________________________________________________________；②________________________________________________________________________________________________________________________________________________.问题导析（1)密闭生态瓶的稳态取决于该生态系统生物种类和数量的合理搭配。(2）生产者进行光合作用,为消费者—-浮游动物和小鱼提供氧气和食物。（3)泥沙中含有微生物——分解者，可将水中的有机物分解成无机物，实现瓶内物质循环。(4）甲瓶无小鱼较丁瓶有小鱼稳定的原因可能是生态瓶较小,小鱼的存在和长大会引起生物间的竞争加剧，打破原有的平衡。答案(1)充足的光照和适宜的温度(2)提供分解者，为绿色植物提供必需的矿质元素(3)下降缺乏光照情况下藻类不能进行光合作用，不能生长(4)缺乏泥沙，分解者数量太少（5）减少消费者较多，消耗较多的氧气(6)①生态系统应该具有生产者、消费者和分解者以及非生物成分（太阳能）②生产者、消费者以及分解者之间应保持适宜比例，以维持生态系统的相对稳定一题多变判断在设计小生态瓶时应遵循的原理是否合理：（1）瓶中动物与植物之间应有捕食关系()(2）瓶中各种生物的数量搭配应合理()（3)应经常向瓶中通气，保证瓶中生物的呼吸（）(4)瓶中生态系统应获得充足的能量（)答案（1)√（2)√(3）×(4)√1.下列信息的传递中,与其他三种不属于同一类型的是（）A．小囊虫在发现榆、松寄生植物后,会发出聚积信息素，召唤同类来共同取食B．榆树通过分泌一种化学物质，与栎树产生相互拮抗的现象C．雄蚊能根据雌蚊飞行时所发出的低频声波而找到雌蚊D．群居动物通过群体气味与其他群体相区别答案C解析小囊虫在发现榆、松寄生植物后发出的聚积信息素、榆树分泌的一种化学物质和群居动物的群体气味都属于化学信息，而雌蚊飞行时所发出的低频声波属于物理信息.2.有关信息传递在农业生产中的应用，下列说法不正确的是（)A．利用模拟的动物信息吸引大量的传粉动物，可以提高果树的传粉效率和结实率B．利用音响设备发出不同的声音信号诱捕或驱赶某些动物，使其结群或远离农田C．利用昆虫信息素诱捕或警示有害动物，可以降低种群密度D．利用信息传递可防治害虫，但效果很差答案D解析利用信息传递防治害虫效果明显，能起到很好的作用，而且对生态系统的无机环境没有较大干扰,不会造成环境污染.3.下列哪项措施能提高一个生态系统的稳态（）A．减少该生态系统内捕食者和寄生生物的数量B．使该生态系统内的生产者和消费者在