生態(tài)系統(tǒng)中的信息傳遞

宋仕豪

生態(tài)系統(tǒng)中的各個(gè)組成成分相互聯(lián)系成為一個(gè)統(tǒng)一體，它們之間的聯(lián)系除了能量流動(dòng)和物質(zhì)交換之外，還有一種非常重要的聯(lián)系，那就是信息傳遞。生物之間交流的信息是生態(tài)系統(tǒng)中的重要內(nèi)容，通過它可以把同一物種之間或不同物種之間的“意愿”表達(dá)給對(duì)方，從而在客觀上達(dá)到自己的目的。

例1 ?某種植物上棲息著一定數(shù)量的甲、乙兩種昆蟲和蜘蛛。甲、乙兩種昆蟲均以該植物為食，蜘蛛以乙昆蟲為食。甲昆蟲在白天活動(dòng)，乙昆蟲在夜晚活動(dòng)。甲昆蟲采食該種植物的葉片后，植物會(huì)釋放出揮發(fā)性的物質(zhì)X，X既可吸引甲昆蟲的天敵，也能驅(qū)趕乙昆蟲。請回答下面的問題。

（1）上述現(xiàn)象中，X分別在 ? ? ? ? ? ?之間進(jìn)行傳遞。

（2）影響甲昆蟲活動(dòng)的信息有兩大來源，分別是 ? ? ? ?和 ? ? ? ?。影響乙昆蟲活動(dòng)的信息種類是 ? ? ? ? ?。蜘蛛在蜘蛛網(wǎng)上捕食乙昆蟲所利用的信息種類是 ? ? ? ?。

（3）若在上述植物上施用人工合成的物質(zhì)X，短期內(nèi)該植物上甲昆蟲天敵和乙昆蟲天敵數(shù)量的變化是 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 。

解析 ?本題通過材料解讀來考察生態(tài)系統(tǒng)信息傳遞的種類和來源。根據(jù)題意中“植物會(huì)釋放出揮發(fā)性的物質(zhì)X，X既可吸引甲昆蟲的天敵，也能驅(qū)趕乙昆蟲”可知，植物釋放的物質(zhì)X可以在植物與甲昆蟲的天敵、植物與乙昆蟲之間傳遞。影響甲昆蟲活動(dòng)的信息有兩大來源——無機(jī)環(huán)境和生物;影響乙昆蟲活動(dòng)的信息種類是化學(xué)信息和物理信息;蜘蛛在蜘蛛網(wǎng)上捕食乙昆蟲是通過感知蛛網(wǎng)的震動(dòng)來實(shí)現(xiàn)的，屬于物理信息。物質(zhì)X可吸引甲昆蟲的天敵，所以甲昆蟲天敵數(shù)量增加;能驅(qū)趕乙昆蟲，使乙昆蟲減少，所以乙昆蟲天敵數(shù)量減少。

答案 （1）植物與甲昆蟲的天敵、植物與乙昆蟲 （2）無機(jī)環(huán)境 生物 化學(xué)信息和物理信息（其他合理答案也可） 物理信息（其他合理答案也可） （3）甲昆蟲天敵數(shù)量增加，乙昆蟲天敵數(shù)量減少

點(diǎn)撥 ?生態(tài)系統(tǒng)的信息傳遞?？贾R(shí)點(diǎn)如下：

1.生態(tài)系統(tǒng)的信息傳遞又稱信息流，此過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，也有從輸出到輸入的信息反饋。

2.與能量流動(dòng)、物質(zhì)循環(huán)的比較：

能量流動(dòng)——生態(tài)系統(tǒng)的動(dòng)力;

物質(zhì)循環(huán)——生態(tài)系統(tǒng)的基礎(chǔ);

信息傳遞——決定能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)的方向和狀態(tài)。

3. 有關(guān)生態(tài)系統(tǒng)信息傳遞歸納：

（1）范圍：

[個(gè)體 個(gè)體][種群 種群][生物群落 環(huán)境][信息傳遞] [信息傳遞] [信息傳遞] [生態(tài)系統(tǒng)]

（2）形式：分為物理信息、化學(xué)信息、行為信息。

（3）來源：可來自于環(huán)境，也可來自于生物。

（4）方向：信息傳遞是雙向的。

（5）作用：信息傳遞可以調(diào)節(jié)生物的種間關(guān)系。

[（6）過程：信源（信息產(chǎn)生）→信息道（信息傳輸）→信宿（信息接收），阻礙其中的任一環(huán)節(jié)均不能實(shí)現(xiàn)信息的傳遞。] [反饋?zhàn)饔胅

例2 ?蜜蜂是一種群居的益蟲，蜜蜂的筑巢、采粉釀蜜等行為以及“語言”等都引起了人們的極大興趣。

（1）蜜蜂中的偵查蜂可在發(fā)現(xiàn)蜜源后，回到蜂窩內(nèi)通過特殊的“語言”傳達(dá)給其他同伴，如果偵查蜂跳“圓形舞”，則表明蜜源的距離很近，一般在百米之內(nèi)。這種信息是 ? ? ? ?。

（2）蜜蜂可以從很多植物的花朵上采集花粉，同時(shí)也為這些植物傳粉，這種關(guān)系在生態(tài)學(xué)上為 ? ? ? ?。從生態(tài)系統(tǒng)的功能看，信息傳遞可以 ? ? ? ? ?，以維持生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定。

（3）蜜蜂是如何發(fā)現(xiàn)蜜源的，我們可以進(jìn)行模擬探究實(shí)驗(yàn)。有人從以下幾方面進(jìn)行了探究，所用的實(shí)驗(yàn)材料有蜜蜂100只，1枝作為常見蜜源的黃色5瓣花、白紙、剪刀、染料、無色且與蜜源味道相同的制劑。

[組別＼&假 設(shè)＼&操作步驟＼&預(yù)測結(jié)果＼&結(jié)論＼&1＼&通過花的味道識(shí)別＼&＼&＼&＼&2＼&通過花的顏色識(shí)別＼&＼&＼&＼&3＼&通過花的外形識(shí)別＼&＼&＼&＼&]

①第1、2組實(shí)驗(yàn)傳遞的信息分別屬于 ? ? ? ? ?。

②第2組的“模擬花”在味道、顏色和外形上的要求是怎樣的？ ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?。

③如果將三組“模擬花”擺在蜂箱周圍同時(shí)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，寫出兩條應(yīng)該注意的問 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 。

④每組實(shí)驗(yàn)測量的指標(biāo)是 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?。

解析 ?（1）跳舞是蜜蜂的一種行為，屬于行為信息。（2）蜜蜂采集花粉屬于捕食，為植物傳粉屬于種間互助。信息傳遞可以調(diào)節(jié)種間關(guān)系，維持生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。（3）①花的味道傳遞的信息屬于化學(xué)信息，花的顏色傳遞的信息屬于物理信息;②第2組是通過花的顏色識(shí)別進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的，因此白紙要染成黃色，不要味道，形狀不能與花的形狀相同;③實(shí)驗(yàn)中除自變量外均要保持一致，以防止無關(guān)變量的干擾;④實(shí)驗(yàn)測定的指標(biāo)是單位時(shí)間內(nèi)落到實(shí)驗(yàn)材料上的蜜蜂的數(shù)目。

答案 （1）行為信息 ?（2）捕食和種間互助 調(diào)節(jié)種間關(guān)系 （3）①化學(xué)信息和物理信息 ②將白紙染成花兒的顏色（黃色），無特殊的味道，且形狀與花兒不同 ③“模擬花”與蜂箱的距離相等、晴天無風(fēng)（其他合理答案亦可） ④單位時(shí)間內(nèi)落到實(shí)驗(yàn)材料（模擬花）上的蜜蜂的數(shù)目

點(diǎn)撥 ?1. 信息種類的判斷：

[類別＼&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、磁力等，通過物理過程傳遞的信息＼&物理過程＼&螢火蟲的閃光、植物五顏六色的花、昆蟲引起蜘蛛網(wǎng)的振動(dòng)頻率、蝙蝠的回聲定位＼&化學(xué)

信息＼&生物在生命活動(dòng)過程中產(chǎn)生的可以傳遞信息的化學(xué)物質(zhì)＼&信息素＼&植物的代謝產(chǎn)物（生物堿、有機(jī)酸等）、昆蟲的性外激素、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＼&昆蟲的舞蹈如蜜蜂跳舞、孔雀開屏＼&]

2.信息傳遞的作用分析及應(yīng)用：

[＼&作用或應(yīng)用＼&舉例＼&在生態(tài)系統(tǒng)中的作用＼&有利于生命活動(dòng)的正常進(jìn)行＼&萵苣的種子必須接受某種波長的信息才能萌發(fā)＼&調(diào)節(jié)生物的種間關(guān)系，維持生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定。＼&雪兔和猞猁的關(guān)系＼&有利于生物種群的繁衍＼&昆蟲分泌性外激素，引誘異性個(gè)體＼&在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的作用＼&提高農(nóng)產(chǎn)品或畜產(chǎn)品的產(chǎn)量;控制有害動(dòng)物等。＼&利用模擬動(dòng)物信息吸引傳粉動(dòng)物，提高果樹傳粉效率和結(jié)實(shí)率;利用音響設(shè)備誘捕或驅(qū)趕有害動(dòng)物＼&]

練習(xí)

1. 信息傳遞是生態(tài)系統(tǒng)的重要功能之一。下列選項(xiàng)中，與物理信息傳遞相關(guān)的是（ ）

A. 警犬嗅尋毒品 B. 蜜蜂跳舞

C. 蝙蝠捕食 ? ? D. 花香引蝶

2. 下列關(guān)于生態(tài)系統(tǒng)信息傳遞特征的描述，正確的是（ ）

A. 生態(tài)系統(tǒng)的物理信息都來源于環(huán)境

B. 植物都通過化學(xué)物質(zhì)傳遞信息

C. 信息沿食物鏈從低營養(yǎng)級(jí)向高營養(yǎng)級(jí)傳遞

D. 信息可以調(diào)節(jié)生物的種間關(guān)系

3. 蟑螂喜歡在夜間出來活動(dòng)?？茖W(xué)家將蟑螂放在實(shí)驗(yàn)室里，人為地將白天和黑夜加以顛倒，大概過了一個(gè)星期以后，蟑螂就在人造的“黑夜”時(shí)間活動(dòng)（盡管實(shí)際上是白天），這個(gè)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果說明（ ）

A. 蟑螂能感受物理信息的改變

B. 蟑螂可以感受一切信息刺激

C. 信息傳遞調(diào)節(jié)生物的生命活動(dòng)

D. 行為信息可以影響蟑螂的行為

參考答案

1. C ? 2. D ? 3. C