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3.4 生态系统的信息传递
选择性必修2第3章 生态系统及其稳定性
问题探讨
讨论
1．“100 m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？
2．你还能举出生物间传递信息的其他例子吗？
跳圆圈舞
孔雀开屏、豪猪竖刺等
本节聚焦
● 生态系统中的信息有哪些类型？
● 生态系统中的信息传递起着什么作用？
● 如何运用生态系统的信息传递原理提高农作物产量、进 行有害动物的防治？
蜜蜂传递的是发现蜜源的信息，它们是如何发现蜜源
的呢？是植物发出了某种信息并传递给蜜蜂吗？那么，什
么是信息呢？在日常生活中，人们通常将可以传播的消息、
情报、指令、数据与信号等称作信息（information）。
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（information flow）。
不包括细胞内及细胞之间的信息传递
一、信息传递在生态系统中的作用
一、信息传递在生态系统中的作用--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，称为物理信息（physical information）。
上述蜘蛛网的振动频率与狼的呼叫声均为物理信息。
物理信息的来源可以是非生物环境，也可以是生物个体或群体，这类信息十分普遍。
在生命活动中，生物还产生一些可以传递信息的化学
物质，如植物的生物碱、有机酸等代谢产物，以及动物的
性外激素等，这就是化学信息（chemical information），
它们对其他生物有不同影响。科学实验表明，昆虫、鱼类以
及哺乳类等生物体中都存在能传递信息的化学物质——信
息素（pheromone）。
一、信息传递在生态系统中的作用--化学信息
一、信息传递在生态系统中的作用--化学信息
1959年，德国科学家布特南特（A. Butenandt）与他的合
作者，在经过20年的不懈努力后，最终从 50 万只家蚕中分离并鉴定出第一种信息素——蚕蛾醇。
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（behavior information）。动物的行为信息
丰富多彩，前面提到的蜜蜂跳舞就是典型的行为信息。一
些鸟类在求偶时的行为更独特，通常雄鸟会进行复杂的
“求偶炫耀”（图3-14）。
一、信息传递在生态系统中的作用--行为信息
三种信息传递比较
任务一 生态系统中信息的种类
1.上述信息中，属于物理信息的是________；
属于化学信息的是______；
属于行为信息的是________。
2.通过以上实例可知，物理信息的来源可以是____________，
也可以是_________________。
3.实例①⑥⑧表明生物可以通过______________信息类型进行交流；
信息的传递既存在于__________之内，也发生在__________之间。
4.实例①中信息源是__________________________，信道是______，
信息受体是__________。
②③⑧
①⑦
④⑤⑥
非生物环境
生物个体或群体
一种或者多种
同种生物
不同生物
蜂王分泌“聚集激素”的腺体
空气
其他蜜蜂
从上面的例子，我们可以看到，在生态系统中的信
息传递过程中，不仅有信息产生的部位—信息源；也有
信息传播的媒介—信道，空气、水以及其他介质均可以
传播信息；还需要信息接收的生物或其部位——信息受体，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）等可以接收多样化的信息。
牛椋鸟的鸣叫和跳跃
都是信息
物理信息
行为信息
想一想，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？
(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，
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)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。
物质循环、能量流动和信息传递的关系--区别和联系
哪些环节构成了一个完整的信息传递过程？
完整的信息传递过程包括信息源、信道和信息受体。
缺少其中任意一项，信息传递都不能完成。
物质循环、能量流动和信息传递的关系--联系
信息传递存在于生态系统的各种成分之间，
决定能量流动和物质循环的方向和状态。
生态系统各组分通过物质循环、
能量流动和信息传递紧密联系在一起，
形成一个统一的整体。
如果留心观察就会发现，身边的猫、狗等动物的生活，就离不开信息的传递，其中既有物理信息，也有化学信息与行为信息。请就每种信息各举两个例子，并说明这些信息传递的意义。
分析发生在身边的生态系统中的信息传递
思考.讨论
二、信息传递在生态系统中的作用
生态系统中含有各种各样的信息，这些信息的传递具
有什么意义呢？
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。它们可使用频率超过100 kHz的超声波进行“回声定位”。近年来，屡有海豚出现“集体自杀”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”。
生态系统中信息传递的重要性
思考.讨论
个体
2．有些植物（如莴苣、茄、烟草）的种子必须接收某种波长的光信息，才能萌发生长。
生态系统中信息传递的重要性
思考.讨论
个体
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。经过研究，科学家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。
生态系统中信息传递的重要性
思考.讨论
种群繁衍
4．2001年，科学家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——捕食者，夜间能够驱除夜间活动的雌蛾，使它们不能在植物叶片上停留产卵。
生态系统中信息传递的重要性
思考.讨论
生态系统
生态系统中信息传递的重要性
思考.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。
讨论
如果没有信息传递，海豚的生活、捕食难以进行，
信息干扰会导致海豚出现“自杀”现象；
莴苣、茄、烟草种子的萌发，植物的开花，
动物的繁殖等生命活动，离开信息传递都不能正常进行。
生态系统中信息传递的重要性
思考.讨论
2．信息传递在种群的繁殖过程中起什么作用？
讨论
通过信息传递，雌性个体相互识别、交配，
这样才能保证种群的繁衍。
生态系统中信息传递的重要性
思考.讨论
3．资料4中的化学物质能够将几种生物类群联系起来？
讨论
烟草、蛾和蛾幼虫的天敌
生态系统中信息传递的重要性
思考.讨论
4．烟草释放的化学物质，在白天与夜间是否都使它本身受益？
讨论
是
这些化学物质白天能够吸引蛾幼虫的天敌，
夜间又能驱除夜间活动的雌蛾
生态系统中信息传递的重要性
思考.讨论
5．请根据这些资料，总结信息传递对于生物生存的重要性。
讨论
生命活动的正常进行和种群的繁衍都具有重要意义
由此可见，信息传递在生态系统中具有多方面作用。
信息传递影响生物的生长、发育、繁殖，以及取食、居住、
社会行为等。生命活动的正常进行，离不开信息的作用；
生物种群的繁衍，也离不开信息的传递。
个体
种群
此外，在生态系统中，位于食物链上的相邻物种之间存
在着“食”与“被食”的关系，相邻物种的某些个体行为与
种群特征为对方提供了大量的有用信息。
例如，在草原上，当草原返青时，“绿色”为草原动物提供了可以开始采食的信息。
信息传递一定是双向的吗？
但牛羊不传递信息给草，该过程中信息传递是单向的。
在森林中，狼既能用眼睛辨别猎物，也可以根据耳朵
听到的声音作出反应，以追捕猎物；兔同样能够依据狼的气
味或行为特征躲避猎捕（图3-16）。可见，信息还能够调节
生物的种间关系，进而维持生态系统的平衡与稳定。
生态系统
信息传递在生态系统中的作用还有很多。有的信息尽
管我们用肉眼看不到，但可以用科学方法去揭示。如果有
兴趣，你可以进一步探究。
三、信息传递在农业生产中的应用
一是提高农畜产品的产量；
二是对有害动物进行控制。
人类种植农作物，有许多是为了收获果实。而动物的
传粉对于许多农作物的结实不可缺少。实际上，地球上
80%的被子植物的传粉都是由动物完成的。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，这会刺激鸡卵巢的发育和雌激素的分泌，这样就
可以大大提高产蛋率。
三、信息传递在农业生产中的应用
世界上每年有大面积的农田、草原和森林遭受病虫害、
鼠害、鸟害。
三、信息传递在农业生产中的应用
目前控制动物危害的技术方法大致有三种：
化学防治、生物防治和机械防治。
三、信息传递在农业生产中的应用
生物防治：
对环境无污染的、有效
在有害生物的防治中，有些就是利用信息来发挥作用的。
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；
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，从而减缓有害动物对农作物的破坏。
三、信息传递在农业生产中的应用
若给杀虫剂未体现生态系统信息传递
练习与应用
一、概念检测
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
练习与应用
一、概念检测
2．“燕燕于飞，差池其羽”“燕燕于飞，下上其音”（《诗经·国风》），燕子表达的是哪一类信息？
行为信息 物理信息。
练习与应用
二、拓展应用
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（模拟猎枪的响声和火光），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
验证昆虫之间是否存在化学信息的传递
课外实践
昆虫之间真的存在化学信息的传递吗？请设计实验，验证昆虫之间是否存在化学信息的传递。如果有化学信息，我们既看不见，也摸不着，该怎么做呢？
提示：昆虫能通过特殊的腺体分泌信息素，这些信息素可以通过空气传播。通常是雌性分泌信息素引诱雄性，只有极少数昆虫种类是雄性引诱雌性。纱窗可以关住昆虫，但允许化学物质扩散。
验证昆虫之间是否存在化学信息的传递
课外实践
你初中做过探究蚂蚁通讯的活动吗？
如果做过，想一想，那个活动对你理解昆虫之间的信息传递有什么启发？
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？
设计实验证明雌蛾能够分泌性外激素吸引雄蛾前来交配？
（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
雌蛾能分泌性外激素吸引雄蛾前来交尾
（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组雄蛾几乎没有一只被捕捉．
这种现象说明：________________________________________
雄蛾的触角是感受性外激素的重要器官

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