資源簡介

第4節 生態系統的信息傳遞
【學習目標】
1.通過探究學習，認識了解生態系統的信息類型，理解各種各樣的信息在生物的生存、繁衍以及調節種間關系等方面的作用，強化生命的系統觀和穩態與平衡觀。(生命觀念、科學思維)
2.通過探究學習，分析發生在身邊的生態系統中的信息傳遞，理解信息傳遞的意義，并運用相關知識分析和解決生活中的實際問題。(科學思維、社會責任)
【自主預習】
一、生態系統中信息的種類及實例
1.信息:可以傳播的消息、情報、指令、數據與信號等。
2.信息流:生態系統中的生物種群之間，以及它們內部都有信息的產生與交換，能夠形成信息傳遞。
3.信息的種類
種類 概念 傳遞形式 來源 實例
物理 信息 自然界中的光、聲、溫度、濕度、磁場等，通過　物理　過程傳遞的信息 物理過程 非生物環境(光、聲、溫度、濕度、磁場等)或生物個體或群體(顏色、性狀等) 蝙蝠的“回聲定位”、蜘蛛網的振動頻率、花的各種顏色
化學 信息 在生命活動中，生物產生的可以傳遞信息的　化學物質　 信息素 植物的　生物堿、有機酸　等代謝產物，動物的性外激素等 植物體散發出的氣味、動物的　性外激素　、豺狼的尿液
行為 信息 能夠向同種或異種生物傳遞某種信息的　特殊行為　 動物的異常表現及行為 動物的特殊行為 蜜蜂跳舞、孔雀開屏、豪豬豎刺
二、信息傳遞在生態系統中的作用
三、信息傳遞在農業生產中的應用
1.提高　農畜產品　的產量:如果能利用模擬的動物信息吸引大量的傳粉動物，就可以提高果樹的　傳粉效率和結實率　；養雞時，在增加營養的基礎上，延長光照時間，可以提高　產蛋率　。
2.對　有害動物　進行控制:利用光照、聲音信號誘捕或驅趕某些動物，使其遠離農田；利用昆蟲　信息素　誘捕或警示有害動物，降低害蟲的　種群密度　；利用特殊的化學物質擾亂某些動物的雌雄交配，降低有害動物的繁殖力。
3.控制動物危害的技術方法:　化學防治、生物防治和機械防治　。
【合作探究】
情境導入　
材料一:蝙蝠對周圍環境的識別、取食與飛行，幾乎完全依賴聲波，其通過自身發出聲波，對目標進行“回聲定位”。
材料二: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，植物才能夠開花。許多動物都能在特定時期釋放用于吸引異性的信息素，目前已經確定了上千種昆蟲信息素的化學結構和性質。
材料三:科學家們在研究植物與植食性昆蟲之間的關系時，發現了一個有趣的現象:當煙草植株受到蛾幼蟲攻擊后，能夠產生和釋放一種可揮發的化學物質，這種化學物質白天可以吸引蛾幼蟲的天敵——捕食者，夜間又能夠驅除夜間活動的雌蛾，使它們不能在葉片上停留產卵。
問題探討:
1.以上材料呈現的生態系統中的信息有哪些？
提示　聲、光、化學物質。
2.生態系統中信息傳遞有什么作用？
提示　保證生命活動的正常進行，維持生物種群的繁衍，調節生物的種間關系等。
任務　認識生態系統的信息傳遞
活動　認識生態系統中信息的類型和信息傳遞的作用
1.下面列舉了10種信息，分析并回答下列問題:
①花椒樹上的刺　②昆蟲的性外激素　③孔雀開屏　④鳥類的鳴叫聲發出的信息　⑤獵豹和貓科動物有著高度特化的尿標志的信息　⑥蜜蜂的舞蹈行為　⑦某些植物花朵的顏色、形狀等給傳粉昆蟲的信息　⑧生物代謝產物如酶、維生素、生長素等　⑨螢火蟲的熒光　⑩鼬遇到危險時，由肛門排出有強烈惡臭味的氣體
(1)屬于物理信息的有哪些？
(2)屬于化學信息的有哪些？
(3)屬于行為信息的有哪些？
提示　(1)①④⑦⑨。　(2)②⑤⑧⑩。　(3)③⑥。
2.草原返青時，“綠色”為植食性動物提供的信息屬于什么信息？生態系統中的信息傳遞的范圍有哪些？其信息的來源有哪些？
提示　物理信息。信息傳遞可發生在同種生物之間、不同種生物之間、生物與環境之間。信息的來源可以是非生物環境，也可以是生物個體或群體。
3.農民常在農田中捆扎“稻草人”以驅趕鳥類，這是利用了哪種信息傳遞？體現了信息傳遞的什么作用？
提示　物理信息。調節生物的種間關系，進而維持生態系統的平衡與穩定。
4.捕食者和被捕食者之間是否存在信息傳遞？其傳遞方向是單向的還是雙向的？由此可看出，與能量流動及物質循環相比較，信息傳遞的最大特點是什么？
提示　存在。其信息通過食物鏈、食物網的渠道進行傳遞，傳遞方向往往是雙向的。從傳遞方向上看，能量流動是單向的，物質循環在生物群落與非生物環境間是循環往返的，而信息傳遞往往是雙向的。
5.試舉例說明信息傳遞在農業生產中有哪些應用。
提示　利用模擬的動物信息吸引傳粉動物，提高果樹的傳粉效率和結實率；利用光照、聲音信號誘捕或驅趕某些動物，使其遠離農田。
認知生成
1.信息傳遞的三個注意點
(1)生態系統的信息既可來自生物，也可來自環境。
(2)信息傳遞可存在于生物與生物之間，包括同種生物間和不同種生物間，也可由非生物環境傳給生物。
(3)生態系統的信息傳遞可以是雙向的，也可以是單向的；既可以從低營養級向高營養級傳遞，也可以從高營養級向低營養級傳遞。
2.生態系統信息傳遞種類的判斷方法
(1)從信息傳播的途徑判斷:涉及聲音、顏色、溫度等物理因素，可判斷為物理信息；涉及的信息載體為化學物質，可判斷為化學信息；涉及特殊行為，可判斷為行為信息。
(2)從文字表述的著重點判斷:孔雀開屏若通過行為傳遞給對方，則屬于行為信息；若通過羽毛的顏色等傳遞給對方，則屬于物理信息。
(3)注意:①信息傳遞的方向通常是雙向的，不同于能量的單向流動，也不同于物質循環；②信息傳遞過程中，有些信息傳遞具有特異性，如昆蟲的某一性外激素只對特定昆蟲起作用。
3.能量流動、物質循環和信息傳遞的區別與聯系
項目 能量流動 物質循環 信息傳遞
區別 特點 單向流動、 逐級遞減 循環流動、 反復利用 往往是雙向的
范圍 生態系統中 各營養級 生物圈 生物之間、生物 與非生物環境之間
途徑 食物鏈和 食物網 多種
地位 生態系統 的動力 生態系統 的基礎 決定能量流動 和物質循環的 方向和狀態
聯系 同時進行，相互依存，不可分割，形成統一整體
4.化學防治與生物防治的辨析
(1)化學防治:利用化學藥劑直接殺死有害動物。
(2)生物防治:利用生物學原理將有害生物的數量控制在較低的范圍內，具有對環境無污染且更加持久有效等優點。
例　某種海龜的舌頭尖處有兩條紅色突起，它在捕食時，先張開口并讓舌頭來回擺動，很像小蟲在蠕動。這種信息傳遞的意義是引誘獵物，以利于捕食。海龜的這種活動包含哪些信息的傳遞？(　　) 。
A.物理和化學信息　　　　B.行為和化學信息
C.物理和營養信息 D.物理和行為信息
【答案】D
【解析】海龜的舌頭尖處的兩條突起是紅色的，屬于物理信息；而它的舌頭來回擺動屬于行為信息。
對點練　(不定選)農場中種植著糧食作物、果樹，飼養著家禽、家畜等。下列屬于運用生態系統信息傳遞原理來提高農畜產品產量的措施的是(　　)。
A.延長家禽的光照時間，提高產蛋率
B.農作物的適時灌溉，家禽、家畜的定時飼喂
C.人工控制作物光周期，達到早熟、高產的目的
D.施放適量的性引誘劑，干擾害蟲的正常交尾
【答案】ACD
【解析】A、C兩項屬于利用物理信息，D項屬于利用化學信息，而B項沒有運用生態系統的信息傳遞原理。
技巧總結　　防治害蟲的幾種常用方法的比較
項目 化學防治 機械防治 生物防治
措施 噴施化學藥劑等 人工捕捉等 引入天敵、寄生蟲或使用信息素等
優點 ①作用迅速 ②短期效果明顯 ①無污染 ②見效快，效果好 ①效果好且持久 ②成本低，無污染
缺點 ①使害蟲抗藥性增強 ②殺滅害蟲天敵，破壞生態平衡 ③污染環境 ①費時費力 ②對體型很小的害蟲無法實施 天敵數量不確定，甚至可能會引發生態危機
注:雖然信息素是化學物質，但利用信息素的防治不是化學防治，而是生物防治。
素能提升　生態系統中信息傳遞的作用(科學解釋
能力、簡單設計能力)
(2022·廣東卷)荔枝是廣東特色農產品，其產量和品質一直是果農關注的問題。荔枝園A采用常規管理，果農使用化肥、殺蟲劑和除草劑等進行管理，林下幾乎沒有植被，荔枝產量高；荔枝園B與荔枝園A面積相近，但不進行人工管理，林下植被豐富，荔枝產量低。研究者調查了這兩個荔枝園中的節肢動物種類、個體數量及其中害蟲、天敵的比例，結果見下表。
荔枝園 種類/種 個體數量/頭 害蟲比例/% 天敵比例/%
A 523 103 278 36.67 14.10
B 568 104 118 40.86 20.40
回答下列問題:
(1)除了樣方法，研究者還利用一些昆蟲有　　　　性，采用了燈光誘捕法進行取樣。
(2)與荔枝園A相比，荔枝園B的節肢動物物種豐富度　　　　，可能的原因是林下豐富的植被為節肢動物提供了　　　　　　　　，有利于其生存。
(3)與荔枝園B相比，荔枝園A的害蟲和天敵的數量　　　　，根據其管理方式分析，主要原因可能是　　。
(4)使用除草劑清除荔枝園A的雜草是為了避免雜草競爭土壤養分，但形成了單層群落結構，使節肢動物物種多樣性降低。試根據群落結構及種間關系原理，設計一個生態荔枝園簡單種植方案(要求:不用氮肥和除草劑、少用殺蟲劑，具有復層群落結構)，并簡要說明設計依據。
_______________________________________________________________________________。
【答案】(1)趨光　(2)更高　食物和棲息空間　(3)更少　荔枝園A使用殺蟲劑，可減少害蟲數量，同時食物來源少，導致害蟲天敵數量也少　(4)種植大豆等固氮作物，通過競爭關系可減少雜草的數量，同時為果樹提供含氮物質，種植陰生、矮生作物以增加植物的種類，從而增加節肢動物以及害蟲天敵的數量和種類，食物網的結構越復雜，生態系統抵抗外界干擾的能力就越強，也能減少殺蟲劑的使用
【解析】(1)采用燈光誘捕法，利用的是某些昆蟲具有趨光性。(2)由題表可知，荔枝園B節肢動物的種類數多于荔枝園A，即荔枝園B的節肢動物物種豐富度更高，可能的原因是林下豐富的植被為節肢動物提供了食物和棲息空間，有利于其生存。(3)由題表可知，荔枝園A節肢動物的種類和數量以及害蟲和天敵的比例均低于荔枝園B，可推知荔枝園A的害蟲和天敵的數量均少于荔枝園B，原因可能是荔枝園A使用殺蟲劑，減少了害蟲的數量，同時食物來源少，導致害蟲的天敵數量也少。(4)略。
【隨堂檢測】
課堂小結 課堂小測
1.生物之間的信息傳遞只限于同種生物。 (×) 2.信息只能沿食物鏈從低營養級向高營養級傳遞。 (×) 3.物理信息可來源于生物，也可來源于非生物環境。 (√) 4.當食草動物看到青草明顯減少時，部分個體會另覓取食地，這體現了生態系統的信息傳遞功能。 (√) 5.行為信息一定來自動物，化學信息和物理信息不僅可以來自所有生物，還可以來自非生物環境。 (×)
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