高中生物人教版 (2019)选择性必修2第4节 生态系统的信息传递学案设计

第4节　生态系统的信息传递

一、信息和信息流及信息的种类

1.信息:通常将可以传播的消息、情报、指令、数据与信号等称作信息。

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,即信息流。

3.信息的种类

(1)物理信息。

①概念: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。

②实例:蜘蛛网的振动频率、狼的呼叫声。

③来源:可以是非生物环境 ,也可以是生物个体或群体。

(2)化学信息。

①概念:生物在生命活动中,产生的可以传递信息的化学物质。

②实例:有机酸、生物碱、性外激素等。

(3)行为信息。

①概念:动物的特殊行为,主要指各种动作,能够向同种或异种生物传递某种信息。

②实例:蜜蜂跳舞、雄鸟的“求偶炫耀”等。

(4)信息传递三要素。

①信息源:信息产生的部位。

②信道:信息传播的媒介。如空气、水及其他介质。

③信息受体:信息接收的生物或其部位。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。

二、信息传递在生态系统中的作用

1.生命活动的正常进行,离不开信息的作用。

2.生物种群的繁衍,也离不开信息的传递。

3.信息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。

三、信息传递在农业生产中的应用

1.在农业生产上的应用主要有两个方面:一是提高农畜产品的产量;二是对有害动物进行控制。

2.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。

(1)可以通过控制光照时间长短来控制花期。(　√　)

(2)鸟类突然振翅飞起对同伴报警为行为信息,通过尖锐的鸣叫报警为物理信息。(　√　)

(3)大量杀死果园中的昆虫,有利于控制虫害,提高结实率,增加产量。(　×　)

提示:果园中的昆虫并不都是害虫,有些昆虫有利于传粉,提高结实率。

(4)草原返青时,“绿色”为食草动物提供信息,体现了信息传递起调节生物的种间关系的作用。(　√　)

(5)变色龙变化体色,可能是向同类传递行为信息。(　×　)

提示:体色是物理信息。

探究一　生态系统中信息的种类

活动1:我们已经进入了信息大爆炸的时代,其实任何生物的生存均离不开信息传递,生态系统中的信息可分为三类。请回答以下有关问题:

问题(1):蜘蛛网的振动对蜘蛛来说属于哪一类信息?此信息的来源是什么?

提示:属于物理信息。此信息来源于生物。

问题(2):搜救地震中的幸存者时,人的气味属于哪一类信息?孔雀开屏属于哪一类信息?该信息的来源是什么?

提示:气味是化学信息。孔雀开屏属于行为信息。此信息来源于生物的行为特征。

问题(3):完成一次信息传递需要某些部位产生信息、传播信息的媒介和接收信息的部位,你能否用专业的名称进行概括?

提示:分别为信息源、信道和信息受体。

活动2:据图分析生态系统的信息传递模型:

问题(4):生态系统中的信息来源于什么?生态系统的信息传递发生的范围是什么?信息传递的方向有什么特点?

提示:生物和非生物环境。既存在于同种生物之间,也存在于不同种生物之间,还存在于生物与非生物环境之间。信息传递的方向一般是双向的。

问题(5):高等动物的神经系统的信息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?

提示:二者都不属于,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。

1.信息种类的判断

2.信息传递的方向

(1)生态系统各组成成分之间信息传递的方向(箭头表示信息传递的方向)。

(2)并非所有的信息传递都是双向的。

生态系统中信息的传递具有双向性,但并非所有的信息传递均具有双向性。比如草原上,草的绿色给羊传递了可食用的信息,羊不传递信息给草,这是单向的。

1.萤火虫通过闪光来识别同伴;草原上的鸟在发现天敌后,雄鸟急速起飞,扇动翅膀为雌鸟发出信号;某种植物根系能分泌一种使休眠的真菌孢子发芽的化合物,如将这类物质在作物播种前施入土中,就可以使休眠孢子提前发芽,使其找不到寄主而死亡。以上三个实例分别体现了哪一类信息的作用(　B　)

A.物理信息;化学信息;行为信息

B.物理信息;行为信息;化学信息

C.行为信息;物理信息;化学信息

D.化学信息;行为信息;物理信息

解析:生态系统中信息的分类是以传递信息的载体为依据来划分的。物理信息是通过物理过程来传递的,如光、声、温度、湿度、磁场等;化学信息是生物生命活动过程中产生的一些可以传递信息的化学物质,如性外激素等;行为信息是通过动物的特殊行为等“肢体语言”来传递和表达的。

2.下列关于信息传递的说法中,正确的是(　C　)

A.行为信息仅能在同种生物间传递

B.物理信息仅存在于生物与生物之间

C.化学信息可以在不同物种间传递

D.信息沿食物链从低营养级向高营养级传递

解析:行为信息可在种群内或不同种群生物间传递,即在生物群落内部传递;物理信息也可存在于生物与非生物环境之间;化学信息可存在于同种生物之间,也可存在于不同种生物之间;信息传递一般是双向的。

探究二　信息传递在生态系统中的作用

资料1:信息传递对于生物个体有重要作用,如海豚进行捕食、探路、定位和躲避天敌等行为几乎都依赖于超声波;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;动物的换毛现象受光信息的刺激才能进行。

问题(1):上述资料说明信息传递在生态系统中具有什么作用?

提示:生命活动的正常进行,离不开信息的作用。

资料2:繁殖季节雄性扬子鳄发出“轰”“轰”的声音,雌性扬子鳄则根据声音大小选择巢穴的位置。当声音大时,雌鳄选择将巢穴筑于山凹浓荫潮湿温度较低处,则繁衍较多的雌鳄。

问题(2):以上事实说明生态系统中信息传递的什么功能?

提示:具有影响生物种群的繁衍、维持种群数量稳定的作用。

资料3:在森林中,猞猁能依据兔留下的气味来捕食后者,兔同样能依据猞猁的气味或行为躲避追捕。

问题(3):这个事实说明生态系统的信息传递的什么功能?

提示:调节生物的种间关系,进而维持生态系统的平衡与稳定。

生态系统三大功能的区别与联系

3.草原中有一种鸟,当雄鸟发现危险时就会急速起飞,并用力抖动两翼,给孵卵的雌鸟发出逃避的信号。下列有关说法中正确的是(　A　)

A.上述实例可说明信息传递有利于种群的生存与繁衍

B.上述实例体现了信息传递具有调节种间关系的作用

C.雄鸟给孵卵的雌鸟发出的是物理信息

D.同种生物之间的信息传递对维持生态系统的稳定毫无意义

解析:题中体现的是雄鸟给孵卵的雌鸟发出逃避的信号,说明生物种群的生存与繁衍离不开信息的传递。

4.有些植物在遭受疾病或干旱时会提前开花。研究人员发现,饥饿的熊蜂频繁在叶片上打洞但并不多做停留,也没有把切割下的叶片带回巢穴。被熊蜂打洞的植物会提前15～16天开花。人为模仿熊蜂在叶片上打洞后发现,植物虽然提前开花,但提前速度远比不上熊蜂打洞的效果。下列叙述中不正确的是(　B　)

A.植物遭受疾病或干旱时提前开花是对逆境的适应

B.饥饿的熊蜂在叶片上打洞是为了取食植物叶片

C.推测熊蜂打洞可给植物传递物理信息和化学信息

D.熊蜂打洞让植物提前开花能调节生物种间关系

解析:植物遭受疾病或干旱时提前开花是对逆境的适应;由题干信息“饥饿的熊蜂频繁在叶片上打洞但并不多做停留,也没有把切割下的叶片带回巢穴”分析可知,饥饿的熊蜂在叶片上打洞并不是为了取食植物叶片;由题干信息分析可知,熊蜂在叶片打洞属于物理信息的传递,而人为模仿打洞,开花的速度低于熊蜂打洞的开花速度,这表明熊蜂在打洞时传递了某种化学信息;熊蜂打洞让植物提前开花能给熊蜂提供食物,确保熊蜂的种群数量,调节了生物种间关系,维持生态系统的平衡与稳定。

探究三　信息传递在农业生产中的应用

资料:信息传递在农业生产中有很多应用,部分信息应用的措施及目的如下表:

问题(1):上表中的信息体现了信息传递在农业生产中哪些方面的应用?

提示:①提高农畜产品的产量;②对有害动物进行控制。

问题(2):使用信息来控制有害动物属于哪种防治方法。

提示:生物防治。

控制动物危害的技术方法

5.有关信息传递在农业生产中的应用,下列说法不正确的是(　D　)

A.利用模拟的动物信息吸引大量的传粉动物,可以提高果树的传粉效率和结实率

B.利用音响设备发出不同的声音信号诱捕或驱赶某些动物,使其结群或远离农田

C.利用昆虫信息素诱捕或警示有害动物,可以降低害虫的种群密度

D.利用信息传递防治害虫效果太差

解析:生物防治中,利用信息传递防治害虫效果明显,能起到很好的作用,并且对生态系统的非生物环境没有较大干扰,不会造成环境污染。

6.下列有关化学信息和化学防治的叙述中,错误的是(　D　)

A.化学信息是生物在生命过程中产生的可以传递信息的化学物质

B.化学防治的原理是利用农药,对有害生物种群进行控制

C.化学防治的优点:在一定条件下,能快速消灭害虫,降低虫口密度

D.利用化学信息防治害虫会导致生态环境的破坏

解析:利用化学信息防治害虫属于生物防治,生物防治的优点:对环境污染小,能有效保护天敌,发挥持续控灾作用,成本低、对人畜安全、害虫不易产生抗性、减少化学农药用量、节约能源,不会导致生态环境的破坏,而化学防治容易导致环境污染。

 [实验情境]

为了探究昆虫交配求偶与信息传递之间的秘密,进行如下实验:

实验一:将某昆虫未交配的雌虫(只有未交配的个体才能分泌性外激素)放在诱捕器中,将诱捕器悬挂于田间,一夜后,发现捕捉到许多同种雄虫。

实验二:将未交配的雌虫先放到封闭的透明玻璃管中,再放在诱捕器中,将诱捕器悬挂于田间,一夜后,发现未捕捉到雄虫。

实验三:将未交配的雌虫用小刀切除腹部,再放在诱捕器中,将诱捕器悬挂于田间,一夜后,发现未捕捉到雄虫。

实验四:将未交配的雌虫放在诱捕器中,在诱捕器的周围浇一桶汽油,将诱捕器悬挂于田间,一夜后,发现捕捉到许多同种雄虫。

探究:(1)实验一中,雌雄昆虫之间实现了信息的传递,这种信息是什么?

提示:化学信息。

(2)实验一与实验二对比的实验结论是什么?实验一与实验三对比的实验结论是什么?

提示:昆虫间进行交流的信息是一种挥发性的化学物质;这种物质是由昆虫的腹部分泌的。

(3)实验四汽油的作用是什么?但仍能“捕捉到许多同种雄虫”,这说明了什么?

提示:干扰雌雄虫之间信息的交流;这种起信息传递作用的激素具有较强的专一性。

课堂小结

随堂检测

1.某同学将一面镜子竖立在一棵树旁,该树上的一只小鸟飞到镜前,对着镜子中的“小鸟”愤怒地啄击扑打。下列关于该事件中信息传递的叙述,错误的是(　D　)

A.小鸟啄击扑打的动作本身是一种行为信息

B.小鸟的眼睛能够感受镜子发出的物理信息

C.小鸟把镜子传递的信息当作来自入侵者的信息

D.激怒小鸟的信息是直接来自非生物的化学信息

解析:激怒小鸟的信息是直接来自非生物的物理信息。

2.下列哪项属于生态系统的有利于种群繁衍的信息传递的功能(　C　)

A.性激素促进生殖器官的发育及生殖细胞的生成

B.猎捕食物时,工蚁之间通过触角接触交流信息

C.雄性园丁鸟在自己的“庭院”里不停唱歌跳舞,吸引雌鸟的到来

D.跳羚擅长使用“小牛跳跃”的特殊方式吓跑追赶它们的敌人

解析:性激素促进生殖器官的发育及生殖细胞的生成属于生物体内的信息传递,不属于生态系统的信息传递; 猎捕食物时,工蚁之间通过触角接触交流信息有利于生命活动的正常进行,不属于繁殖行为; 跳羚擅长使用“小牛跳跃”的特殊方式吓跑追赶它们的敌人属于行为信息,但不属于繁殖行为。

3.(不定项)农业生产上,可采取某种措施,诱杀某种性别或具有某种特性的昆虫,降低害虫的种群密度,从而减少害虫对农作物的危害。对下列实例的解析,不正确的是(　A　)

A.利用音响设备吸引鸟类捕杀害虫属于机械防治

B.黑光灯诱杀金龟子利用的是其具有趋光性

C.利用性引诱剂诱杀菜粉蝶,通过破坏性别比例降低种群密度

D.田间释放性引诱剂干扰昆虫交配,可降低出生率

解析:利用音响设备吸引鸟类捕杀害虫属于生物防治。

4.在草原上有一种小鸟,取食野牛身上的寄生虫,但是小鸟在取食之前,常在野牛面前“舞蹈”,并分泌一种化学物质,野牛才会安静地让小鸟取食,当有天敌靠近时,小鸟的叫声和飞舞可提示野牛逃跑。下列相关叙述正确的是(　C　)

A.这两种生物之间传递的信息类型只有行为信息和化学信息

B.生态系统中的信息都是由生物发出并在生物之间进行相互传递的

C.在同种或异种生物之间通常都能够传递信息且信息传递往往是双向的

D.野牛和小鸟这两种生物通过捕食关系维持正常的生命活动

解析:小鸟在取食之前,常在野牛面前“舞蹈”,属于行为信息,分泌的化学物质属于化学信息,当有天敌靠近时,小鸟的叫声可提示野牛逃跑,属于物理信息;生态系统中的信息可以由生物发出,也可来源于非生物环境;小鸟取食野牛身上的寄生虫,当有天敌靠近时,小鸟的叫声和飞舞可提示野牛逃跑,二者之间不是捕食关系。