3.4 生态系统的信息传递-【优选课】2024-2025学年高二生物同步备课课件（人教版2019选择性必修2）

第4节 生态系统的信息传递 第3章 生态系统及其稳定性 问题探讨 1967年，荷兰一位生物学家在研究蜜蜂时，发现蜜蜂在找到蜜源后，可以通过跳圆圈舞或摆尾舞向同伴传递蜜源情况： 1.“100m以内”，对我们来说这几个字的含义就是信息。同样的信息，蜜蜂是怎样传递的？ 通过跳圆圈舞来传递这一信息。 2.你还能举出生物间传递信息的其他例子吗？ 圆圈舞表明蜜源较近，大约在距蜂箱百米以内； 摆尾舞的意思是，蜜源在百米之外的远处，究竟距离多远与摆尾的速度有关。 讨论： 孔雀开屏、豪猪竖刺等。 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 信息流？ 生态系统中的生物种群之间，以及它们内部都有信息的产生与交换，能够形成信息传递，即信息流 注意：生态系统的信息传递，不包括细胞内及细胞之间的信息传递。 蜜蜂传递的是发现蜜源的信息，它们是如何发现蜜源的呢？是植物发出了发出了某种信息并传递给蜜蜂吗？ 生态系统中的生物种群之间也存在信息交流 鲜艳颜色 芳香气味 嗅觉器官 眼 光 空气 蜜蜂 植物花朵 舞蹈 眼 侦察蜂 其它蜜蜂 光 信道 信息受体 信息传递的过程(一般有三个基本环节) 信息源 信息传递的过程(一般有三个基本环节) (信息产生部位) (信息传输的媒介) 空气、水 及其它介质 (信息接收的生物或部位) 如动物的耳、鼻、眼、皮肤，植物的叶、芽和光敏色素等 信道 信息受体 信息源 生物或 非生物环境 三要素 阻碍其中的任意一个环节都会使信息无法发生传递 以上传递蜜源涉及植物的颜色、气味及侦察蜂跳舞等信息， 这几种信息分别是什么信息呢？ 鲜艳颜色 芳香气味 嗅觉器官 眼 光 空气 蜜蜂 植物花朵 舞蹈 眼 侦察蜂 其它蜜蜂 光 信道 信息受体 信息源 一、生态系统中信息的种类 自然界中的声、光、电、温度、湿度、磁场等，通过物理过程传递的信息。 1.物理信息 光 光、温度、湿度 磁场 来源： 可以是非生物环境，也可以是生物个体或群体。 蜘蛛网的振动 狼长嚎 (声音) (振动频率) 蛇的颊窝 （温度） （刺） 刺猬 蝙蝠 （超声波） 鸟的迁徙 （声） （磁场） 海豚捕食 (回声定位声) （温度、湿度） 动物的鸣叫 种子萌发 鸟迁徙行为中 对方向的判断 （太阳） 科学家实验 实验1：把一只雌蛾关在黑暗笼子里，吸引了大量雄蛾来交尾； ——雌蛾和雄蛾通过什么信息联系的呢？ 实验2：把雌蛾装进密闭透明容器后，雄蛾对雌蛾视而不见。 化学信息 性外激素： 资料卡 蚕蛾醇 1959年，德国科学家布特南特从50万只家蚕中分离并鉴定出第一种信息素——蚕蛾醇。 一、生态系统中信息的种类 2.化学信息 概念：在生命活动中，生物产生一些可以传递信息的化学物质。 来源： 生物体的代谢产物或分泌物。 化学物质种类： ①植物的生物碱、有机酸等代谢产物 ②动物的性外激素 ③昆虫、鱼类以及哺乳类等生物体中的信息素等。 蚕蛾醇 秋水仙素 吗啡 水葫芦根部的分泌物可以明显地抑制藻类的生长 狗粪便尿液等具有特殊气味，作为领地记号 被捕食的蚜虫立即释放报警信息素，通知同类逃避。 蚂蚁之所以永远不会迷路，神奇之处在于它沿途留下记号，不迷路的蚂蚁——尾迹素。 黄鼠狼难脱身时，会突然施放出一股臭液来，奇臭难闻。一个臭屁救了黄鼠狼的命。 雌蝗在远处的草丛中分泌一种特殊激素，雄蝗头上的一对触角像电视接收天线一样，能准确无误接收这种信号，及时飞来，喜从天降，巧结良缘。 驱蚊草（醇） 虎撒尿圈地(代谢产物) 一、生态系统中信息的种类 3.行为信息 来源： 动物的特殊行为 概念： 动物的特殊行为，主要指各种动作，这些动作也能够向同种或异种生物传递某种信息，即动物的行为特征可以体现为行为信息。 蜜蜂跳舞 豪猪竖刺 求偶炫耀 乌贼喷墨 “肢体语言” 取食行为 育雏行为 攻击行为 企鹅衔卵石作为求偶见面礼 一、生态系统中信息的种类 吹“气球”求偶的军舰鸟 在繁殖季节，公鸡 “抖抖大红冠子花外衣”来引诱母鸡交配 。 加拿大北极鹅的送礼求爱 一根水草也可以成为加拿大北极鹅求爱的信物，这只仪表堂堂的雄性北极雀嘴里叼着三条鱼,求爱的把握就会更大一些 15 尖尾松鸡求偶舞 同种生物的信息传递只有一种方式吗？ ①生物可以通过一种或多种信息类型进行交流。 开屏 行为信息 求偶 鸣叫 物理信息 与同类交流 远处通过识别植物的绿色 近处通过植物的气味 绿色动物 物理信息 搜寻食物 化学信息 辨别和摄取食物 孔雀 4.信息传递的特点： 一、生态系统中信息的种类 ②信息传递可以发生在同种生物之间，也可发生在不同生物之间，生物与非生物环境之间。 ①生物可以通过一种或多种信息类型进行交流。 4.信息传递的特点： 一、生态系统中信息的种类 犀牛与牛椋（liáng）鸟，鸟的鸣叫与跳跃提醒犀牛附近有危险情况 植物的开花接受光信号的调节 ②信息传递可以发生在同种生物之间，也可发生在不同生物之间，生物与非生物环境之间。 ①生物可以通过一种或多种信息类型进行交流。 4.信息传递的特点： 一、生态系统中信息的种类 ③多数情况下，信息传递为双向的（也有单向） 草原上，草的绿色给羊传递了可食用的信息，羊并不传递信息给草，此过程中信息传递是单向的。 “复杂性、双向性、普遍性” 嘿嘿，开吃吧！ 嘿嘿，开吃吧！ 类型 来源 传递形式 实例 光、声、温度、湿度、磁力等 植物的生物碱、有机酸等代谢废物，动物的性外激素等 蜜蜂跳舞，鸟类“求偶炫耀”等； 比较 非生物环境或生物个体或群体 物理过程 化学信息 物理信息 生物体 以化学物质为信息载体 行为信息 动物 动物行为特征 ①多数情况下，信息传递为双向的； ②三种信息都可以来源于生物，其中，只有物理信息可以来源于非生物环境； ③信息传递可以发生在生物与非生物环境之间，可以发生在同种生物之间，可以发生在不同生物之间。 三种信息的比较 生态系统中信息传递与物质循环和能量流动存在哪些差异？ 主要有以下方面： （1）途径不同:物质循环和能量流动借助于食物链进行；信息传递不依赖于食物链，可在同一个物种内传递，也可在不同物种间传递，还可以在非生物环境与生物体之间传递。 （2）特点不同:能量流动的特点是单向流动，物质是可循环利用的，但信息传递往往是双向的，且不能循环利用。 （3）范围不同:物质循环的范围是生物圈内，能量流动的范围是食物链的各营养级，信息传递的范围是生物与生物之间、生物与非生物环境之间。 生态系统的结构 循环 单向递减 复杂双向 (动力) (载体) (调节) 功能 非生物的物质和能量 生产者 分解者 消费者 物质循环 能量流动 信息传递 生态系统是通过物质循环、能量流动和信息传递形成的统一整体。 生态系统是通过物质流、能量流和信息流形成的统一整体。 项目 能量流动 物质循环 信息传递 特点 范围 途径 模式图 联系 单向流动，逐级递减 全球性，循环性 往往是双向的（也有单向） 生态系统中各营养级之间（生物群落中） 生物圈 生物之间，生物与非生物环境之间 食物链和食物网 多种 ①任何一个生态系统这三个基本功能，三者同时进行，相互依存，不可分割，形成统一整体 ②能量流动是生态系统运转的动力，物质循环是生态系统的基础，信息传递决定能量流动和物质循环的方向 现学现用 雄性安乐蜥在求偶时，一边伏在领地上做着“俯卧撑”，一边伸缩颈部色彩鲜艳的垂囊，这种展示可能包含了颜色和运动两个因素。有人用墨水改变垂囊的颜色后，雌性仍被雄性吸引，由此说明雄性安乐蜥在求偶时利用的信息是 A.物理信息 B.化学信息 C.行为信息 D.物理信息和行为信息 √ 二、信息传递在生态系统中的作用 生态系统中信息传递的重要性 思考•讨论 资料1：海豚进行捕食、探路、定位和躲避天敌等行为几乎都依赖于超声波，他们可使用频率超过100KHz的超声波进行“回声定位”。 近年来，屡有海豚出现“集体自杀（搁浅）”现象的报道。已有证据表明，人类的舰船、海洋开采活动、某些通信工具在海洋中产生了巨大的噪声，会直接干扰海豚的“定位系统”。 资料2：有些植物像莴苣、茄、烟草的种子，必须接受某种波长的光信息才能萌发。 讨论1：根据资料，分析信息传递与生命活动的正 常进行有什么关系？ ①生命活动的正常进行，离不开信息传递。 （个体水平） 物理信息 二、信息传递在生态系统中的作用 生态系统中信息传递的重要性 思考•讨论 资料3：在自然界中，植物开花需要光信息刺激，当日照时间达到一定长度时，植物才能开花。许多动物都能在特定时期释放用于吸引异性的信息素。经过科学家的研究，已分离和鉴定了上千种昆虫信息素，其中大部分是用来传递性信号的。 讨论2：信息传递在种群繁衍过程中起什么作用？ 通过信息传递，雌雄个体才能相互识别、交配，保证种群繁衍。 ②生物种群的繁衍，离不开信息的传递。 化学信息 （种群水平） 二、信息传递在生态系统中的作用 生态系统中信息传递的重要性 思考•讨论 资料4：2001年，科学家发现，烟草植株受到蛾幼虫攻击后，能够产生和释放可挥发的化学物质。这些化学物质，白天可以吸引蛾幼虫的天敌——寄生虫或捕食者，夜间又能驱除夜间活动的雌蛾，使它们不能在叶片上停留产卵。 这里有蛾的幼虫，快来吃呀！ 攻击 释放 化学物质 蛾幼虫 烟草 信息素 白天吸引蛾幼虫的天敌 夜间驱除雌蛾 讨论3：信息传递对种间关系具有什么作用？ ③调节种间关系，维持生态系统的平衡与稳定。 （群落和生态系统水平） 二、信息传递在生态系统中的作用 信息传递的作用 个体水平 种群水平 群落水平 生命活动的正常进行，离不开信息的传递。 生物种群的繁衍，离不开信息的传递。 调节种间关系， 维持生态系统的平衡与稳定。 1. 秋冬季节来临时，鸡的产蛋量明显下降，蔬菜种植受限。 2. 蔬菜生长旺季，食叶害虫却大量滋生。 请从生态系统中信息传递的角度，谈谈你如何解决？ 如果你拥有一个农场，农场种植了一些粮食作物，栽培了许多种果树，同时还饲养了优质家禽、家畜等，遇到了如下问题： 三、信息传递在农业生产中的作用 1. 提高农畜产品的产量 利用模拟的动物信息，例如信息素吸引大量的传粉动物, 就可以提高果树的传粉效率和结实率。 利用温度和湿度 延长蔬菜种植期。 萝卜 油菜 大豆 菊花 长 日 照 短 日 照 养殖户在蛋用鸡鸡舍中安装了照明系统，每天早上5点开灯至天亮，晚上从天黑开始开灯至21点，每天保持光照16 h。补光期间鸡舍内光照强度约为5-10lux。 光照是鸡卵巢发育和雌激素分泌所需要的一种物理信息，适当延长光照可以提高产蛋率。 三、信息传递在农业生产中的作用 1. 提高农畜产品的产量 有的动物在长日照的条件下进行繁殖 貂 鼬 鸡 三、信息传递在农业生产中的作用 1. 提高农畜产品的产量 鹿 山羊 有的动物在短日照的条件下进行繁殖 三、信息传递在农业生产中的作用 2. 对有害动物进行控制 常用方法：机械防治、化学防治和生物防治 农民在喷农药杀虫 如果把诱鱼剂撒在石头上，鱼会去“咬”石头，而对旁边香喷喷的饵料不屑一顾…… 信息素直接作用于鱼儿大脑，启动鱼儿进食欲望，与鱼儿喜欢什么食物没有任何关系。 机械防治 化学防治 性信息素诱捕器，干扰害虫的正常交尾 呋虫胺杀灭蟑螂，里面添加的生物抑蟑素抑制蟑螂卵孵化 生物防治 三、信息传递在农业生产中的作用 2. 对有害动物进行控制 ①利用化学信息≠化学防治。 ②利用性引诱剂诱杀雄性个体，属于 防治。 注意： 生物 利用有益生物或其代谢产物来防治病虫害、杂草等有害生物的方法 ①利用光照、声音信号诱捕或驱赶某些动物 ②利用昆虫信息素诱捕或警示有害动物，降低害虫种群密度。 ③利用特殊的化学物质扰乱某些动物的雌雄交配，使有害动物的繁殖力下降。 生物防治 稻草人 播放集群信号录音引来鸟类 种类 化学防治 机械防治 生物防治 措施 优点 缺点 喷施化学药剂 ①作用迅速 ②短期效果明显 ①使害虫抗药性增强 ②可能杀害害虫天敌，破坏生态平衡 ③污染环境 人工捕捉等 ①无污染 ②见效快，效果好 ①费时费力 ②对体型很小的害虫无法实施 引入天敌、寄生虫或使用信息素等 ①无污染 ②有效且持久 ③资源丰富 ④生产成本低 天敌数量不明确，甚至可能会引发生态危机 （可能引起物种入侵） 各有优点，但目前人们越来越倾向于利用对人类生存环境无污染的、有效的生物防治。 课外实践：验证昆虫之间是否存在化学信息的传递 设计实验证明雌蛾能够分泌性外激素的吸引雌蛾前来交配？ 1、设置几组实验？ 2、每组做怎样的处理？ 3、出现什么样的结果能够证明你的假设？ （1）实验步骤： ①夜晚，将若干未交配的雌蛾（只有未交配的个体才能分泌性外激索）分成A、B两组．把A组雌蛾直接放在诱捕器（标记为A）中，把B组雌蛾先放在封闭的玻璃管中，再放在___________（标记为B）中。 ②把A、B两个诱捕器均悬挂在门外。 ③一夜后，观察A、B两个诱捕器，发现A诱捕器_____________， B诱捕器____________。 （2）实验结论：________________________________。 （3）延伸探究：科学家事先捕捉到一些生长状态正常的雄蛾，分成C、D两组，C组全部被剪掉触角，D组保持原状．同时放飞后，发现D组的雄蛾几乎全部被A诱捕器捕捉，而C组雄娥几乎没有一只被捕捉．这种现象说明：__________________________。 同样的诱捕器 捕捉到许多同种雄蛾 没有捕捉到雄蛾 雄蛾的触角是感受性外激素的重要器官 雌蛾能分泌性外激素吸引雄蛾前来交尾 信 息 传 递 化学信息 行为信息 生命活动 种群繁衍 调节种间关系，维持生态系统稳定 增产 减害 种类 作用 应用 物理信息 课堂小结 一、概念检测 练习与应用 1.黄鼬（俗称“黄鼠狼”）主要捕食鼠类，它们体内有臭腺，在遇到威胁时可排出臭气麻痹敌人，鼠类闻到臭气时往往选择逃离。以下有关解释不合理的是（ ） A.释放的臭气是一种化学信息 B.这种气味信息只对黄鼬有利 C.释放臭气有利于黄鼬躲避危险 D.臭气作为信息可调节种间关系 B 2.“燕燕于飞，差池其羽”，“燕燕于飞，上下其音”（《诗经•国风》），燕子表达的是哪一类信息？ 行为信息和物理信息 3.机场附近鸟类严重危害飞行安全，因此有必要进行人工驱鸟。将以下人工驱鸟措施按原理进行归类。 ①播放鸟类天敌的鸣叫声，②放置无公害的驱鸟剂，③燃放爆竹，④使用激光，⑤架设煤气炮（模拟猜枪的响声和火光），⑥布设鸟类害怕的图案，⑦声光威吓（将爆竹、猎枪声、激光、驱鸟火焰等方法结合），⑧遥控航模模拟天敌。 上述方法利用物理信息的有 ， 利用化学信息的有 ，利用行为信息的有 。 ①③④⑤⑥⑦⑧ ② ⑧ Lavf58.51.100 Lavf58.51.100 Lavf58.51.100 Lavf58.51.100 Lavf58.51.100 FormatFactory : www.pcfreetime.com Content Adaptive Encoding 3.0 Lavf58.20.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.3.77 $$