高中生物生态系统的信息传递人教版必修三VIP

生态系统的信息传递一、信息：一般将可以传播的消息、情报、指令、数据与信号等称作信息。在自然界与日常生活中非常常见，是事物表现的一种普遍形式。生态系统中的信息是指生态系统中的物质和能量在时间和空间上分布的不均匀性。二、生态系统中信息的类型及传递形式1、物理信息生态系统中的光、声、颜色、温度、湿度、磁力等，通过物理过程传递的信息，称为物理信息。这些物理信息往往表达了吸引异性、种间识别、威吓和警告等作用。比如，毒蜂身上的斑斓花纹、猛兽的吼叫都表达了警告、威吓的意思。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），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。“光敏色素可以感受物理信息”并不是说光敏色素是物理信息，它仍然属于化学信息，因为光敏色素是指具有光射时吸收光谱能发生可逆变化性质的一种蛋白色素（光敏色素的化学本质是蛋白质）。除菌类外，所有植物均存在，能感受环境的光射条件从而调节生物体的各种功能。2、化学信息（1）化学信息：生物在生命活动过程中，产生的一些可以传递信息的化学物质。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，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，就是化学信息。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。（2）传递形式：信息素广义上：生物在其代谢过程中会分泌出一些物质，如酶、维生素、生长素、抗生素、性外激素（包括性引诱剂等）、尿液、粪便等，经外分泌或挥发作用散发出来，被其他生物所接受而传递。狭义上：昆虫由体表的腺体分泌到体外的一类挥发性的化学物质，借空气或水等传播，对同种的另一个体或异性个体引起较大生理反应。由于这类化学物质起着在个体之间传递化学信息的作用，故称为信息素或“外激素”。如“性信息素”（或“性外激素”）能引诱异性个体前来交尾。此外，还有结集信息素、告警信息素和追踪信息素等。比如蚂蚁分泌出的尾迹素可以告诉其它的蚂蚁一些信息；蜜蜂可以释放出示踪信息素召唤同伴攻击敌人。3、行为信息（1）行为信息：是指某些动物通过某些特殊的行为方式，在同种或异种生物间传递的某种信息，即生物的行为特征可以体现为行为信息。（2）传递形式：植物或动物的异常表现及行为。例如蜜蜂发现蜜源时，就有舞蹈动作来表示，以“告诉”其他蜜蜂花源的方向、距离。孔雀开屏等。4、营养信息营养信息是指通过营养交换所传递的信息。食物和养分的供应情况也是一种信息。如老鹰以田鼠为食，田鼠多的地方能够吸引饥饿的老鹰前来捕食。三、信息传递的作用1、信息传递在生态系统中的作用：（1）生命活动的正常进行，离不开信息的作用；（2）生物种群的繁衍，也离不开信息的传递；（3）信息还能够调节生物的种间关系，以维持生态系统的稳定。2、信息传递在农业生产中的应用：①提高农产品和畜产品的产量；②对有害动物进行控制。四、信息传递、能量流动和物质循环三者的关系信息传递、能量流动和物质循环都是生态系统各组分必不可少的一部分，使生态系统形成一个有机的整体，同时信息传递是长期的生物进化的结果，具有调节系统稳定性的作用。任何一个生态系统都具有能量流动、物质循环和信息传递，这三者是生态系统的基本功能。在生态系统中，能量流动是生态系统的动力，物质循环是生态系统的基础，而信息传递则决定着能量流动和物质循环的方向和状态。在生态系统中，种群和种群之间、种群内部个体与个体之间，甚至生物和环境之间都有信息传递。“生态系统的信息传递”一节教学参考资料“生态系统的信息传递”是人教版普通高中课程标准实验教科书生物必修3第5章第4节的内容，与老教材相比是新增加的部分。本节内容教材仅作简要的叙述和举例，对于学生来说并不难理解，但能力要求并不低。要想让本节教与学真正互动起来，最大限度地激发学生的学习兴趣和求知欲，教师在课前必须花费许多宝贵时间，查阅大量资料，提炼生动活泼的实例展示给学生。下面是笔者收集整理的一些不同于教材和教参的实例，供同行们在教学设计时参考。1生态系统中信息的种类1．1物理信息实例物理信息是指生态系统中的光、声、电、磁、温度和湿度、颜色等，通过物理过程传递的信息，因此，阳春桃李盛开，盛夏娇荷满池，晚秋百菊争艳，严冬红梅斗寒作为物理信息的实例就不难理解了。中国是个诗的国度。诵读古诗文不仅可以提高人们的表达能力，还能丰富人们的生活，陶冶人的情操，坚定人生的信念，更能弘扬民族精神。择其隐含物理信息的脍炙人口之作，描影绘声，酣畅淋漓，可弹奏出优美的课堂教学旋律。如，张九龄的《感遇》“兰叶春葳蕤，桂华秋皎洁。欣欣此生意，自尔为佳节。”贺知章的《咏柳》“不知细叶谁裁出？二月春风似剪刀。”王安石的《泊船瓜洲》“春风又绿江南岸，明月何时照我还？”范成大的《四时田园杂兴》“梅子金黄杏子肥，麦花雪白菜花稀。”苏轼的《惠崇〈春江晓景〉》“竹外桃花三两枝，春江水暖鸭先知。”白居易的《大林寺桃花》“人间四月芳菲尽，山寺桃花始盛开”；《赋得古原草送别》“离离原上草，一岁一枯荣”；《长恨歌》“行宫见月伤心色，夜雨闻铃肠断声。西宫南内多秋草，落叶满阶红不扫。”张志和的《渔歌子》“西塞山前白鹭飞，桃花流水鳜鱼肥。”杜牧的《秋夕》“银烛秋光冷画屏，轻罗小扇拍流萤。”王之涣的《凉州词》“羌笛何须怨杨柳，春风不度玉门关。”李白的《长干行》“苔深不能扫，落叶秋风早。八月蝴蝶黄，双飞西园草。”赵师秀的《约客》“黄梅时节家家雨，青草池塘处处蛙。”辛弃疾的《西江月?夜行黄沙道中》“稻花香里说丰年，听取蛙声一片。”苏麟的“近水楼台先得月，向阳花木易为春。”……植物像动物一样也会运动。随着夜幕降临，酢酱草、合欢、落花生、羊角豆等植物的小叶会合拢“睡大觉”；第二天早晨的第一缕阳光让它们再伸展枝叶。郁金香和睡莲的花瓣在夕阳西下之际也会闭拢进入“梦乡”，待到旭日东升之时再从酣睡中清醒过来，漫漫展示它们美丽的花容；而夜来香、晚香玉和月见草的花则正好相反。植物之所以对光暗有反应，是因为光敏色素起作用，这种昼夜有内在节奏的变化是由生物钟控制的。加拿大渥太华大学生物学博士瓦因勃格每天对莴苣做10分钟超声波处理，结果其长势明显比未受处理的莴苣要长得“帅”。美国路易斯安那州的学者史密斯对大豆播放“蓝色狂想曲”音乐，20天后受音乐“熏陶”的大豆苗重量高出未听音乐的1/4。虫鸣鱼喋，鸟啭鸡唱，猿啼狮吼，虎啸狼嚎……动物借助这些五花八门的声信息，向人们表达它们的喜怒哀乐。动物在不同时期发出的声信息各不相同，其中繁殖时传递的是“情歌”。古巴牛蛙的情歌像公牛的吼叫，美国的一种癞蛤蟆的情歌就像是为男低音伴奏的笛声，还有一种雨蛙的情歌则很像猫迷的呼噜声。古代诗歌中也有许多对鸟鸣的生动描述，如“两个黄鹂鸣翠柳”，“自在娇莺恰恰啼”，“莺啼燕语报丰年”，“阴阴夏木啭黄鹂”等等。在1976年7月28日唐山大地震之前，唐山地区和天津郊区发现竹子大面积开花、柳树枝梢枯死等异常现象。日本东京女子大学的学者鸟山教授用高灵敏度的电位记录仪对合欢树进行生物电位测定，并认真分析了几年来记录的数据，发现合欢树能感觉火山活动和地震前伴随而来的物理信息，其中包括地球内部温度、地下水、地球电位、地球磁场的变化，从而导致植物也产生各种相应的奇特变化。动物的视觉和人类的视觉不同，有些动物几乎是单色的。蚊子偏爱暗黑色，爱栖息在阴暗的水沟和不见光的角落，所以，蚊子喜欢叮穿黑衣服的人。黄色对蜜蜂有特殊的吸引力，暮春三月，田野上的大片油菜是蜜蜂采蜜流连的场所。宋代杨万里的《宿新市徐公店》有佳句云：“儿童急走追黄蝶，飞入菜花无处寻。”蝴蝶还是唯一能够辨别红色的昆虫，山野上有许多植物的花朵都具有红色或绛红色的色彩，所以传授这些植物花粉的不是蜜蜂，而是彩蝶。还有些动物对某些颜色特别忌讳和恐惧。牛特讨厌红色，因此西班牙斗牛士总是用红布激怒公牛；大海里的鲨鱼特惧怕黄色，为此轮船上的救生圈和救生衣常常涂上黄色，借以驱赶鲨鱼，保证落水者的生命安全；危害蔬菜生长的蚜虫特害怕银灰色，所以蔬菜园里盖上银灰色的塑料薄膜可以减少虫害，提高产量；苍蝇特厌恶淡青色，因而家庭纱窗使用这种颜色有利于防蝇；跳蚤特惧怕白色，如果使用白色的床单则具有抑制和驱赶的功能；狼对白光很不适应，我国北方一些狼群经常出没的村庄和牧区，居民们常常在自家的墙壁上画上白圈圈，以驱狼避祸。1．2化学信息实例生长在南美洲热带森林里的马勃菌，如果人不小心碰着它，它就会像炸弹一样爆炸，冒出一股浓烟，使人和其他高等脊椎动物咳嗽、流泪、奇痒，从而保护了自己。据说，当地印第安人很早就利用此菌作“催泪弹”抵抗敢来侵犯的敌人。在美国南部干燥平原上有一种专横跋扈的山艾树，在其生长的地盘内“不许可”任何外来植物的生存。有些学者曾人为地在其地盘内种植一些杂草，就连这些小草都不能与它共存。后来美国的植物学家鲍德恩发现是因为山艾树能分泌一种置其它植物于死地的化学物质。猎豹、犬科和猫科动物有着高度特化的尿标志的信息，它们总是仔细观察前兽留下的痕迹，并由此传达时间信息，避免与栖居在此的对手遭遇；还能够识别同类雌性尿中的化学信息，决不放过求爱的机会；更能够判定自己的尿味，以防迷路而有家难归。在昆虫界，蛾家族中的许多雌性居民采用释放性外激素来引诱雄性昆虫，这不足为奇。而犀牛在求偶时，雄犀牛会释放出麝香味，雌犀牛闻到后即刻如痴如醉，飘飘然主动投入到情侣的怀抱。人们总认为老鼠怕猫，其实，不能一概而论。有一种非洲鼠，与一般的家鼠样子差不多，只是嘴巴坚硬，一但被猫追逐时，它的绝招就是立即释放出一股很浓烈的类似化学毒气的臭味。猫闻到后，就会全身发抖，瘫痪在地，不能动弹。于是老鼠就跳上去咬断猫的喉管，吸取猫血，最后把死猫拖到洞中撕食。1．3行为信息实例美国西部有一种奇异的植物，秋天干枯以后，就卷成一个圆球，风一吹动，它就在空中旋转或在地下打滚，一边滚，一边就把种子撒播出去，让种子明年在新的地方发芽、生长、传种接代。一些鸟类当捕食者接近鸟巢和幼鸟时，佯装受到重伤以吸引捕食者追击自己而引开敌人。白蚁的巢穴如若被打开，工蚁和幼虫都向内移动，兵蚁则向外集结以围堵缺口，表现了视死如归的保卫群体的利他行为。蜜蜂跳舞的含义大家都很熟悉。其实，每个国家的蜜蜂舞蹈语言并不一样。按地理分，蜜蜂有非洲蜂、欧洲蜂和亚洲蜂三大类，地区不同，蜂的舞蹈语言也有区别。意大利蜂除了跳圆圈舞外，还跳镰形舞，其舞蹈路线象弯曲的镰刀；斯里兰卡无刺蜂的舞蹈信号很简单，侦察蜂在巢壁上乱跑乱跳乱蹦一阵土风舞蹈以引起蜂群骚动，然后带领同伴一鼓作气蜂拥而出去采蜜，其舞姿不是优美的而是相当粗犷的。你可知道龙虾和鸵鸟也会跳舞。雄龙虾见到蜕皮发育成熟的雌龙虾，变得非常温柔可亲，抖动长长的触须，跳起“京剧舞”。鸵鸟样子在平时给人的感觉可笨了，但一见到配偶时，会即兴跳起“鸵鸟舞”，你看它忽前忽后，忽左忽右，忽疾忽缓，不断变换姿式，虽谈不上和谐优美，却也热烈奔放，轻快敏捷以博得对方的好感。为了博得对方的好感，鸟类动物常常送点“彩礼”作为定情之物。雄海鸥送几条小鱼，雌海鸥吃下后就表示同意与夫君比翼齐飞。欧洲的一种白头翁则十分浪漫，雄鸟从运方归来时要带上当地的一枝鲜花献给“未婚妻”以表示非你不娶、忠贞不二。有些鸟的定情之物则更为简单，就地取材即可表达爱慕之心。大鹇鸟用一根芦苇就能双双搞定；南极企鹅用一块普通的卵石就能两下情投意合步入洞房；绿头鸭公鸭仅献上一根水草甭想打动对方的心，往往还要做出一连串的高难度“芭蕾舞”动作才能宣告“单身汉”生活从此结束。课本中介绍了“孔雀开屏”是求偶炫耀，目的是吸引对方的注意。其实，当动物的情场上如果出现第三者，它们也会炫耀武力，警告对方，好象在说，这是我的爱情领地，滚一边去，否则要你好看。当然，挑战者毫不示弱，一场大战不可避免了。如，北美洲海豹的争斗场面颇为激烈和壮观，为了争夺情侣，两雄相遇誓不两立，经常进行鏖战，从水里打到水上，抓咬滚爬，无所不用，全然不顾在情侣面前的潇洒形象。2信息传递在生态系统中的作用2．1对生物体生命活动的正常进行具有重要意义在自然条件下，冬小麦和冬黑麦是在头一年秋季萌发，以营养体过冬，第二年夏初开花结实。春季种植冬小麦或冬黑麦，将只长苗不开花。春季种植已经用0∽5℃的低温处理40∽50天的萌发的冬小麦或冬黑麦种子，夏初就可以抽穗开花结实。这说明低温信息是冬小麦和冬黑麦正常抽穗开花结实的必要条件。一般说来，短日照促使短日植物多开雌花，促使长日植物多开雄花；长日照促使长日植物多开雌花，促使短日植物多开雄花。短日照将使玉米雄花序上形成雌花，在雄花序的中央穗状花序发育成为一个小的但发育很好的雌穗（缺少包在穗外面的苞叶）。菠菜是一种雌雄异株的长日照植物，但如果在诱导的长日照后紧接着的是短日照，在雌株上可以形成雄花。这些实例说明光信息对花内雌雄器官的正常分化和性别的正常分化具有显著的影响。2．2对种群的繁衍具有重要意义生长在澳大利亚的花柱草植物，其雄蕊跟心皮相互融合成一个异乎寻常的“触发器”，形状像一个招呼人的手指挂在花的外边，当它受到昆虫触摸时，能在0.01秒时间内突然移动180度以上，这样就能使来此光顾的昆虫被花粉粘满全身，成为授粉的使者。1980年，美国的昆虫学家研究表明，蜂身上带有正电荷，花粉则带有负电荷，可以相互吸住。2．3调节生物的种间关系，维持生态系统的稳定舞毒蛾是一种极难扑灭的森林害虫，以橡树叶为食，大面积虫害人类难以防治。1981年，美国东北部的大片橡树林在一周内被舞毒蛾幼虫啃个精光。可是，到了1982年，当地的舞毒蛾突然销声匿迹，而橡树却郁郁葱葱，生机盎然。后来科学家研究发现：橡树叶子在受到舞毒蛾幼虫啃食之后，新叶子中会产生一种能与害虫胃里的蛋白质发生结合的单宁酸；当害虫再次捕食幼叶时，舞毒蛾幼虫会因消化不良而“饿死”。牛羚和斑马都是食草动物，按理说它们因食物竞争而矛盾不断，甚至大打出手才对，可是它们总是和睦相处、形影不离。科学家实地考察发现，斑马对气压极为敏感，能预测风水，有雨水就有茂盛的青草，牛羚只要跟着斑马觅食便“衣食无忧”了；牛羚的警惕性很强，每次觅食时总会有四头牛羚站在高处警戒守望，它们尾巴靠在一起、头分别朝四个方向观察动静，一有“风吹草动”，牛羚和斑马便会群体消失、逃之夭夭。利用植物可以通过化学信息来完成种间的竞争，也可以通过化学信息来调节种群的内部结构的特点，将能够“和平共处”、“相亲相爱”的植物一起种植，维持生态系统的稳定。如果将相互影响的植物一起种植，它们往往是冤家对头，“八字相克”，搞得不是一方受害，就是两败俱伤。例如，大蒜和棉花、大白菜等间行种植，大蒜所挥发出来的大蒜素，既能杀菌，又能赶走害虫。所以，大蒜和棉花、大白菜等植物能“平平安安”过一生。如果把蓖麻和荠菜种在一起，虽然前者要比后者粗壮许多，但前者下部的叶子会大量枯黄而逐渐死去。如果番茄和黄瓜生活在同一个“房子”里，如果甘蓝和芹菜间行种植，它们就会彼此天天赌气，不好好的生长，因而导致减产。3信息传递在农业生产中的应用3．1提高农产品或畜产品的产量如果韭菜和甘蓝间行种植，就能使甘蓝的根腐病减轻。这是由于韭菜能产生一种浓烈的特殊的怪味，能驱虫杀菌。如果在葡萄园种甘蓝，葡萄的生长就会受到抑制。在森林里，如果栎树和榆树碰到一起，那么你会发现栎树的枝条会背向榆树弯曲生长，力求远避这个“坏邻