3.4生态系统的信息传递课件-2024-2025学年高二上学期生物人教版选择性必修2

第三章 生态系统及其稳定性 第四节 生态系统的信息传递 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，会跳圆圈舞或摆尾舞： 1、蜜蜂跳圆圈舞、摆尾舞的目的是什么？ 蜜蜂通过特殊的行为来传递蜜源的位置信息 摆尾舞 2、你还能举出生物间传递信息的其他例子吗？ 一、生态系统中信息的种类 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。 1.概念： 自然界中的 等，通过 传递的信息。 2.来源： 可以是 ，也可以是 或 。 3.感受部位： 光、声、温度、湿度、磁场 物理过程 非生物环境 生物个体 群体 ① 动物的眼、耳、皮肤等 ② 植物的叶、芽及细胞中的特殊物质（光敏色素等） 1 物理信息 一、生态系统中信息的种类 4.举例： 鸟的迁徙 （磁场） 蝙蝠定位 (回声) 种子萌发 （温度、湿度） 海豚捕食 （超声波） （温度） 蛇的颊窝 5.信息源： 光、声、振动、温度、湿度、磁力等 一、生态系统中信息的种类 2 化学信息 1.概念： 2.来源： 在生命活动中，生物产生一些可以传递信息的化学物质。 生物体的代谢产物或分泌物。 3.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。 一、生态系统中信息的种类 4.举例： 当蚜虫被捕食时，被捕食的蚜虫立即释放报警信息素，通知同类其他个体逃避。 一、生态系统中信息的种类 4.举例： 昆虫学家发现,一只雄飞蛾能够接收到几公里外雌飞蛾发出的某种信号,从而赶去相会。它们敏锐的触角能捕捉空气中不足1/3盎司的由雌飞蛾发出的该种信号(一种无色无味的特殊化学物质)。 一、生态系统中信息的种类 4.举例： 蚕蛾醇的化学式 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 4.举例： 水葫芦根部的分泌物可以明显地抑制藻类的生长 一、生态系统中信息的种类 4.举例： 蚂蚁沿途留下的记号——尾迹素 狗肛门腺分泌物使粪便尿液等具有特殊气味，作为领地记号 一、生态系统中信息的种类 3 行为信息 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 可以体现为行为信息。 1.概念： 2.来源： 动物的特殊行为 行为特征 “肢体语言” 3.实例： 乌贼喷墨 尖尾松鸡魔性求偶舞 蜜蜂跳舞 孔雀开屏 一、生态系统中信息的种类 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 动物的行为特征 ①三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； ②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 小试牛刀 例.下面展示了9种信息，请分析回答下列问题： ①花椒树上的刺　 ②昆虫的性外激素　 ③孔雀开屏　 ④鸟类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花香引蝶和老马识途　 ⑨萤火虫的闪光　 物理信息 化学信息 行为信息 物理信息 化学信息 行为信息 物理信息 化学信息 物理信息 二、生态系统中信息传递的特点 1、同种生物的信息传递只有一种方式吗？ 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 物理信息 搜寻食物 化学信息 辨别和摄取食物 二、生态系统中信息传递的特点 2、生态系统中的信息传递仅仅发生在同种生物之间吗？ 生态系统中的信息传递既存在于同种生物之内，也发生在不同生物之间。 在非洲大陆上，犀牛与牛椋（liánɡ）鸟之间有频繁的信息交流，鸟的鸣叫与跳跃可以提醒犀牛附近有危险情况。 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(生物与非生物环境)。 生物体接受信息后，常常会做出回应，回应可作为信息源传递给其它信息受体，因此多数情况下，信息传递为双向的（也有单向）。 兔根据狼的气味躲避 狼根据兔的气味捕猎 3、生态系统中的信息传递是双向的还是单向的？ 双向性：捕食者与被捕食者 二、生态系统中信息传递的特点 都不属于。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。生态系统的信息传递的范围包括同种生物个体之间、异种生物个体之间和生物与非生物环境之间。 4、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? 二、生态系统中信息传递的特点 二、生态系统中信息传递的特点 旁栏思考：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？ 差异主要体现在以下3个方面： (1)途径不同 物质循环与能量流动通过食物链（网）进行，信息传递通过多种途径进行。 (2)特点不同 物质循环具有循环性、全球性的特点，能量流动具有单向流动、逐级递减的特点，信息传递往往是双向的。 (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。 二、生态系统中信息传递的特点 嗅觉器官 眼 植物花朵 鲜艳颜色 芳香气味 光 空气 眼 侦察蜂 舞蹈 光 其他蜜蜂 产生：生物或非生物环境 媒介：空气、水及其他介质 物理信息 化学信息 行为信息 信息源 信道 信息受体 接收：如动物的眼、鼻、耳、皮肤，植物的叶、芽以及细胞中的特殊物质(如光敏色素)等 蜜蜂 阻碍其中的任意一个环节都会使信息无法发生传递。 哪些环节构成了一个完整的信息传递过程？ 三、信息传递在生态系统中的作用 【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”。 【资料2】有些植物（如莴苣、茄、烟草）的种子必须接受某种波长的光信息，才能萌发生长。 萌发率/％ 波长/nm 生命活动的正常进行，离不开信息的作用。 （个体水平） 三、信息传递在生态系统中的作用 【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。 生物种群的繁衍，离不开信息的传递。 （种群水平） 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。 三、信息传递在生态系统中的作用 资料4：当烟草植物受到蛾幼虫的攻击后，能产生和释放一种信息素，该化学物质在白天可以吸引蛾幼虫的天敌(捕食者)，夜间又能够驱赶雌蛾，使它们不能停留在叶片产卵。 植物与植食性昆虫 1、 资料中的信息素将几种生物联系起来？ 烟草、蛾、蛾幼虫天敌 2、资料4说明信息传递具有什么作用？ 调节生物的种间关系，以维持生态系统的平衡与稳定。 （群落和生态系统水平） 信息传递的作用 个体水平 种群水平 群落水平 三、信息传递在生态系统中的作用 生命活动的正常进行 种群的繁衍 调节种间关系， 维持生态系统的平衡与稳定 小结： 信息传递为生态系统稳定地存在和发展提供了保障。信息传递是生态系统的重要功能。 四、信息传递在农业生产中的应用 1.提高农畜产品的产量： 利用模拟的动物信息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。 延长光照时间，刺激鸡卵巢的发育和雌激素的分泌，可以大大提高产蛋率。 利用温度和湿度延长蔬菜的种植期。 四、信息传递在农业生产中的应用 2.对有害动物进行防治： 性信息素诱捕器，干扰害虫的正常交尾 农民在喷农药杀虫 机械防治 化学防治 生物防治 四、信息传递在农业生产中的应用 2.对有害动物进行防治： 性信息素诱捕器，干扰害虫的正常交尾 生物防治 （1）利用光照、声音信号等诱捕或驱赶某些动物，使其远离农田； （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）还可以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。 利用信息来发挥作用的生物防治： 四、信息传递在农业生产中的应用 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会使抗药性害虫个体增加 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效果好且持久 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） 利用性引诱剂诱杀雄性个体，属于 防治。 利用化学信息≠化学防治。 生物 化学防治是利用有毒性的化学物质直接的杀伤作用 （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：________________________________。 设计实验证明：雌蛾能够分泌化学物质吸引雄蛾前来交配 p72 （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素）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：__________________________________。 同样的诱捕器 捕捉到许多同种雄蛾 没有捕捉到雄蛾 雄蛾的触角是感受化学信息的重要器官 雌蛾能分泌化学物质吸引雄蛾前来交尾 五、生态系统的三大功能之间的关系 非生物的物质和能量 生产者 消费者 分解者 物质循环 能量流动 生态系统的结构 功能 信息传递 循环 单向 递减 复杂 双向 (动力) (载体) (调节) 生态系统是通过物质流、能量流和信息流形成的统一整体。 （1）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， （2）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。 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。 归纳总结：能量流动、物质循环、信息传递的比较 小试牛刀 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。 一、概念检测 小试牛刀 3.机场附近的鸟类严重危害飞行安全，因此有必要进行人工驱鸟。请将以下人工驱鸟的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 二、拓展应用 $$