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第4节 生态系统的信息传递
【学习目标】
1.通过探究学习，认识了解生态系统的信息类型，理解各种各样的信息在生物的生存、繁衍以及调节种间关系等方面的作用，强化生命的系统观和稳态与平衡观。(生命观念、科学思维)
2.通过探究学习，分析发生在身边的生态系统中的信息传递，理解信息传递的意义，并运用相关知识分析和解决生活中的实际问题。(科学思维、社会责任)
【自主预习】
一、生态系统中信息的种类及实例
1.信息:可以传播的消息、情报、指令、数据与信号等。
2.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。
3.信息的种类
种类 概念 传递形式 来源 实例
物理 信息 自然界中的光、声、温度、湿度、磁场等，通过　物理　过程传递的信息 物理过程 非生物环境(光、声、温度、湿度、磁场等)或生物个体或群体(颜色、性状等) 蝙蝠的“回声定位”、蜘蛛网的振动频率、花的各种颜色
化学 信息 在生命活动中，生物产生的可以传递信息的　化学物质　 信息素 植物的　生物碱、有机酸　等代谢产物，动物的性外激素等 植物体散发出的气味、动物的　性外激素　、豺狼的尿液
行为 信息 能够向同种或异种生物传递某种信息的　特殊行为　 动物的异常表现及行为 动物的特殊行为 蜜蜂跳舞、孔雀开屏、豪猪竖刺
二、信息传递在生态系统中的作用
三、信息传递在农业生产中的应用
1.提高　农畜产品　的产量:如果能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　；养鸡时，在增加营养的基础上，延长光照时间，可以提高　产蛋率　。
2.对　有害动物　进行控制:利用光照、声音信号诱捕或驱赶某些动物，使其远离农田；利用昆虫　信息素　诱捕或警示有害动物，降低害虫的　种群密度　；利用特殊的化学物质扰乱某些动物的雌雄交配，降低有害动物的繁殖力。
3.控制动物危害的技术方法:　化学防治、生物防治和机械防治　。
【合作探究】
情境导入　
材料一:蝙蝠对周围环境的识别、取食与飞行，几乎完全依赖声波，其通过自身发出声波，对目标进行“回声定位”。
材料二: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，植物才能够开花。许多动物都能在特定时期释放用于吸引异性的信息素，目前已经确定了上千种昆虫信息素的化学结构和性质。
材料三:科学家们在研究植物与植食性昆虫之间的关系时，发现了一个有趣的现象:当烟草植株受到蛾幼虫攻击后，能够产生和释放一种可挥发的化学物质，这种化学物质白天可以吸引蛾幼虫的天敌——捕食者，夜间又能够驱除夜间活动的雌蛾，使它们不能在叶片上停留产卵。
问题探讨:
1.以上材料呈现的生态系统中的信息有哪些？
提示　声、光、化学物质。
2.生态系统中信息传递有什么作用？
提示　保证生命活动的正常进行，维持生物种群的繁衍，调节生物的种间关系等。
任务　认识生态系统的信息传递
活动　认识生态系统中信息的类型和信息传递的作用
1.下面列举了10种信息，分析并回答下列问题:
①花椒树上的刺　②昆虫的性外激素　③孔雀开屏　④鸟类的鸣叫声发出的信息　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生物代谢产物如酶、维生素、生长素等　⑨萤火虫的荧光　⑩鼬遇到危险时，由肛门排出有强烈恶臭味的气体
(1)属于物理信息的有哪些？
(2)属于化学信息的有哪些？
(3)属于行为信息的有哪些？
提示　(1)①④⑦⑨。　(2)②⑤⑧⑩。　(3)③⑥。
2.草原返青时，“绿色”为植食性动物提供的信息属于什么信息？生态系统中的信息传递的范围有哪些？其信息的来源有哪些？
提示　物理信息。信息传递可发生在同种生物之间、不同种生物之间、生物与环境之间。信息的来源可以是非生物环境，也可以是生物个体或群体。
3.农民常在农田中捆扎“稻草人”以驱赶鸟类，这是利用了哪种信息传递？体现了信息传递的什么作用？
提示　物理信息。调节生物的种间关系，进而维持生态系统的平衡与稳定。
4.捕食者和被捕食者之间是否存在信息传递？其传递方向是单向的还是双向的？由此可看出，与能量流动及物质循环相比较，信息传递的最大特点是什么？
提示　存在。其信息通过食物链、食物网的渠道进行传递，传递方向往往是双向的。从传递方向上看，能量流动是单向的，物质循环在生物群落与非生物环境间是循环往返的，而信息传递往往是双向的。
5.试举例说明信息传递在农业生产中有哪些应用。
提示　利用模拟的动物信息吸引传粉动物，提高果树的传粉效率和结实率；利用光照、声音信号诱捕或驱赶某些动物，使其远离农田。
认知生成
1.信息传递的三个注意点
(1)生态系统的信息既可来自生物，也可来自环境。
(2)信息传递可存在于生物与生物之间，包括同种生物间和不同种生物间，也可由非生物环境传给生物。
(3)生态系统的信息传递可以是双向的，也可以是单向的；既可以从低营养级向高营养级传递，也可以从高营养级向低营养级传递。
2.生态系统信息传递种类的判断方法
(1)从信息传播的途径判断:涉及声音、颜色、温度等物理因素，可判断为物理信息；涉及的信息载体为化学物质，可判断为化学信息；涉及特殊行为，可判断为行为信息。
(2)从文字表述的着重点判断:孔雀开屏若通过行为传递给对方，则属于行为信息；若通过羽毛的颜色等传递给对方，则属于物理信息。
(3)注意:①信息传递的方向通常是双向的，不同于能量的单向流动，也不同于物质循环；②信息传递过程中，有些信息传递具有特异性，如昆虫的某一性外激素只对特定昆虫起作用。
3.能量流动、物质循环和信息传递的区别与联系
项目 能量流动 物质循环 信息传递
区别 特点 单向流动、 逐级递减 循环流动、 反复利用 往往是双向的
范围 生态系统中 各营养级 生物圈 生物之间、生物 与非生物环境之间
途径 食物链和 食物网 多种
地位 生态系统 的动力 生态系统 的基础 决定能量流动 和物质循环的 方向和状态
联系 同时进行，相互依存，不可分割，形成统一整体
4.化学防治与生物防治的辨析
(1)化学防治:利用化学药剂直接杀死有害动物。
(2)生物防治:利用生物学原理将有害生物的数量控制在较低的范围内，具有对环境无污染且更加持久有效等优点。
例　某种海龟的舌头尖处有两条红色突起，它在捕食时，先张开口并让舌头来回摆动，很像小虫在蠕动。这种信息传递的意义是引诱猎物，以利于捕食。海龟的这种活动包含哪些信息的传递？(　　) 。
A.物理和化学信息　　　　B.行为和化学信息
C.物理和营养信息 D.物理和行为信息
【答案】D
【解析】海龟的舌头尖处的两条突起是红色的，属于物理信息；而它的舌头来回摆动属于行为信息。
对点练　(不定选)农场中种植着粮食作物、果树，饲养着家禽、家畜等。下列属于运用生态系统信息传递原理来提高农畜产品产量的措施的是(　　)。
A.延长家禽的光照时间，提高产蛋率
B.农作物的适时灌溉，家禽、家畜的定时饲喂
C.人工控制作物光周期，达到早熟、高产的目的
D.施放适量的性引诱剂，干扰害虫的正常交尾
【答案】ACD
【解析】A、C两项属于利用物理信息，D项属于利用化学信息，而B项没有运用生态系统的信息传递原理。
技巧总结　　防治害虫的几种常用方法的比较
项目 化学防治 机械防治 生物防治
措施 喷施化学药剂等 人工捕捉等 引入天敌、寄生虫或使用信息素等
优点 ①作用迅速 ②短期效果明显 ①无污染 ②见效快，效果好 ①效果好且持久 ②成本低，无污染
缺点 ①使害虫抗药性增强 ②杀灭害虫天敌，破坏生态平衡 ③污染环境 ①费时费力 ②对体型很小的害虫无法实施 天敌数量不确定，甚至可能会引发生态危机
注:虽然信息素是化学物质，但利用信息素的防治不是化学防治，而是生物防治。
素能提升　生态系统中信息传递的作用(科学解释
能力、简单设计能力)
(2022·广东卷)荔枝是广东特色农产品，其产量和品质一直是果农关注的问题。荔枝园A采用常规管理，果农使用化肥、杀虫剂和除草剂等进行管理，林下几乎没有植被，荔枝产量高；荔枝园B与荔枝园A面积相近，但不进行人工管理，林下植被丰富，荔枝产量低。研究者调查了这两个荔枝园中的节肢动物种类、个体数量及其中害虫、天敌的比例，结果见下表。
荔枝园 种类/种 个体数量/头 害虫比例/% 天敌比例/%
A 523 103 278 36.67 14.10
B 568 104 118 40.86 20.40
回答下列问题:
(1)除了样方法，研究者还利用一些昆虫有　　　　性，采用了灯光诱捕法进行取样。
(2)与荔枝园A相比，荔枝园B的节肢动物物种丰富度　　　　，可能的原因是林下丰富的植被为节肢动物提供了　　　　　　　　，有利于其生存。
(3)与荔枝园B相比，荔枝园A的害虫和天敌的数量　　　　，根据其管理方式分析，主要原因可能是　　。
(4)使用除草剂清除荔枝园A的杂草是为了避免杂草竞争土壤养分，但形成了单层群落结构，使节肢动物物种多样性降低。试根据群落结构及种间关系原理，设计一个生态荔枝园简单种植方案(要求:不用氮肥和除草剂、少用杀虫剂，具有复层群落结构)，并简要说明设计依据。
_______________________________________________________________________________。
【答案】(1)趋光　(2)更高　食物和栖息空间　(3)更少　荔枝园A使用杀虫剂，可减少害虫数量，同时食物来源少，导致害虫天敌数量也少　(4)种植大豆等固氮作物，通过竞争关系可减少杂草的数量，同时为果树提供含氮物质，种植阴生、矮生作物以增加植物的种类，从而增加节肢动物以及害虫天敌的数量和种类，食物网的结构越复杂，生态系统抵抗外界干扰的能力就越强，也能减少杀虫剂的使用
【解析】(1)采用灯光诱捕法，利用的是某些昆虫具有趋光性。(2)由题表可知，荔枝园B节肢动物的种类数多于荔枝园A，即荔枝园B的节肢动物物种丰富度更高，可能的原因是林下丰富的植被为节肢动物提供了食物和栖息空间，有利于其生存。(3)由题表可知，荔枝园A节肢动物的种类和数量以及害虫和天敌的比例均低于荔枝园B，可推知荔枝园A的害虫和天敌的数量均少于荔枝园B，原因可能是荔枝园A使用杀虫剂，减少了害虫的数量，同时食物来源少，导致害虫的天敌数量也少。(4)略。
【随堂检测】
课堂小结 课堂小测
1.生物之间的信息传递只限于同种生物。 (×) 2.信息只能沿食物链从低营养级向高营养级传递。 (×) 3.物理信息可来源于生物，也可来源于非生物环境。 (√) 4.当食草动物看到青草明显减少时，部分个体会另觅取食地，这体现了生态系统的信息传递功能。 (√) 5.行为信息一定来自动物，化学信息和物理信息不仅可以来自所有生物，还可以来自非生物环境。 (×)
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