3.4生態(tài)系統(tǒng)的信息傳遞【知識精研+能力提升】高二上學(xué)期生物人教版選擇性必修2

第4節(jié)生態(tài)系統(tǒng)的信息傳遞第3章生態(tài)系統(tǒng)及其穩(wěn)定性【學(xué)習(xí)目標】1.通過對案例的分析與討論，概述生態(tài)系統(tǒng)中信息的種類及信息傳遞的過程及特點2.舉例說明信息傳遞在生態(tài)系統(tǒng)中的作用3.通過分析信息傳遞在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用的案例及評價其合理性，讓學(xué)生認識到生物學(xué)的價值，培養(yǎng)學(xué)生的社會責(zé)任感選擇性必修2生態(tài)系統(tǒng)的信息傳遞

信息種類

信息傳遞作用

信息傳遞在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中作用物理信息化學(xué)信息行為信息保證生命活動的正常進行維持生物種群的繁衍調(diào)節(jié)生物的種間關(guān)系維持生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定提高農(nóng)產(chǎn)品或畜產(chǎn)品的產(chǎn)量對有害動物進行控制目錄問題探討：蜜蜂采蜜是生活中常見的生命現(xiàn)象。蜜蜂能夠找到距離蜂巢3km甚至更遠距離的蜜源，離不開信息傳遞的作用。討論：1.什么是信息？2.植物通過什么方式為蜜蜂傳達“這里有蜜源”的信息？3.偵察蜂如何將蜜源的信息傳達給其他蜜蜂？

1.什么是信息？可以傳播的消息、情報、指令、數(shù)據(jù)與信號等。這些信息幫助人們建立復(fù)雜的社會關(guān)系并更好的適應(yīng)社會生活。1.什么是信息？可以傳播的消息、情報、指令、數(shù)據(jù)與信號等。

在生態(tài)系統(tǒng)中同樣也存在著大量影響生物生存和發(fā)展的信息。例如蜜源的位置和距離對于蜜蜂來說就是重要的食物的信息，此外來自于天敵的信息，領(lǐng)地的信息，以及生存環(huán)境中的光照溫度等都是重要的信息。2.植物通過什么方式為蜜蜂傳達“這里有蜜源”的信息？鮮艷顏色芳香氣味嗅覺器官眼植物花朵蜜蜂光空氣3.偵察蜂如何將蜜源的信息傳達給其他蜜蜂？舞蹈眼偵察蜂其它蜜蜂光鮮艷顏色芳香氣味嗅覺器官眼植物花朵蜜蜂光空氣物理信息舞蹈眼偵察蜂其他蜜蜂光物理信息：自然界中的聲、光、電、溫度、濕度、磁場等，通過物理過程傳遞的信息。物理信息：自然界中的聲、光、電、溫度、濕度、磁場等，通過物理過程傳遞的信息。光、溫度、濕度超聲波光物理信息電鰩放電（電）蛛網(wǎng)的振動頻率信鴿認路（磁場）化學(xué)信息：生物在生命活動中產(chǎn)生的一些可以傳遞信息的化學(xué)物質(zhì)。諸如生物堿、有機酸等代謝產(chǎn)物，以及動物的性外激素等。鮮艷顏色芳香氣味嗅覺器官眼植物花朵蜜蜂光空氣物理信息舞蹈眼偵察蜂其他蜜蜂光化學(xué)信息動物信息素（如性外激素等）。蠶蛾醇植物的生物堿、有機酸等代謝產(chǎn)物。秋水仙素嗎啡化學(xué)信息生物堿黃鼠狼遇到敵害能釋放臭氣化學(xué)信息

世界上最臭的花泰坦魔芋行為信息：動物的特殊行為，對于同種或異種生物也能夠傳遞某種信息，即生物的行為特征可以體現(xiàn)為行為信息。鮮艷顏色芳香氣味嗅覺器官眼植物花朵蜜蜂光空氣物理信息舞蹈眼偵察蜂其他蜜蜂光化學(xué)信息行為信息尖尾松雞魔性求偶舞極樂鳥浪漫求偶舞行為信息：動物的特殊行為，對于同種或異種生物也能夠傳遞某種信息，即生物的行為特征可以體現(xiàn)為行為信息。①螢火蟲發(fā)出的熒光

②蛇通過熱感受器發(fā)現(xiàn)鼠③蜘蛛網(wǎng)的振動④寵物狗之間通過嗅聞肛門腺辨識身份和健康狀況⑤“燕燕于飛，差池其羽”⑥孔雀開屏⑦雌蛾分泌性外激素吸引雄蛾任務(wù)1.辨別并歸類：物理信息

；化學(xué)信息

；行為信息

。①②③④⑤⑥⑦思考?討論：分析發(fā)生在身邊的生態(tài)系統(tǒng)中的信息傳遞

如果留心觀察就會發(fā)現(xiàn)，身邊的貓、狗等動物的生活，就離不開信息的傳遞，其中既有物理信息，也有化學(xué)信息與行為信息。請就每種信息各舉兩個例子，并說明這些信息傳遞的作用。狗叫1.輕快的汪汪聲時,是表示心情高興2.汪汪聲短促和強烈時,是表示戒意和警告。3.低沉的嗚鳴聲是威脅的意思物理信息：化學(xué)信息：行為信息：搖尾巴1.自家狗狗歡快的沖過來并搖動尾巴，表示對你的喜愛和想念2.陌生的狗狗對你搖尾巴可能只是表示不安和害怕尾巴蜷縮在兩腿之間：表示順從和不安，害怕和恐懼貓聽到鼠的活動：做好捕獵的準備貓面部的腺體在一些物體上摩擦：標記領(lǐng)地貓的肛周信息素：向母貓發(fā)出邀請，尋找配偶。意義：影響動物的社會行為，完成捕食、種群繁衍等正常的生命活動資料：科研人員發(fā)現(xiàn)，遭到污染的空氣中臭氧、硝酸根、氫氧自由基等會改變花的香味分子，造成香味分子的傳播距離變短，香味遺留減少，進而導(dǎo)致蜜蜂不能像以往那么輕松地找到花朵。據(jù)統(tǒng)計，2015——2016年間，美國超1/4的蜂群消失。思考：信息傳遞過程異常引發(fā)了什么后果？說明信息傳遞對于生物的生存和種群延續(xù)至關(guān)重要！任務(wù)2.閱讀教材第106頁的資料，進一步尋找支持這一論斷的證據(jù)并思考討論。信息傳遞對于生物的生存和種群延續(xù)至關(guān)重要！資料1蝙蝠的取食、飛翔，海豚捕食、探路都離不開回聲定位補充資料：海豚進行捕食、探路、定位和躲避天敵等行為幾乎都依賴于超聲波。它們可使用頻率超過100kHz的超聲波進行“回聲定位”。近年來，屢有海豚出現(xiàn)“集體自殺（擱淺）”現(xiàn)象的報道。已有證據(jù)表明，人類的艦船、海洋開采活動、某些通信工具在海洋中產(chǎn)生了巨大的噪聲，會直接干擾海豚的“定位系統(tǒng)”。資料2：有些植物，像萵苣、茄、煙草的種子必須接收某種波長的光信息，才能萌發(fā)生長。討論1：根據(jù)資料1和2，分析信息傳遞與生命活動的正常進行有什么關(guān)系？（1）生命活動的正常進行，離不開信息傳遞。（個體水平）資料3：在自然界中，植物開花需要光信息，當(dāng)日照時間達到一定長度時，植物才能開花。許多動物都能在特定時期釋放用于吸引異性的信息素。經(jīng)過科學(xué)家的研究，已分離和鑒定了上千種昆蟲信息素，其中大部分是用來傳遞性信號的。討論2：信息傳遞在種群繁衍過程中起什么作用？（2）通過信息傳遞，雌雄個體能相互識別、交配，完成種群的繁衍。昆蟲信息素（種群水平）植物與草食性昆蟲討論3：資料4中的信息素能夠?qū)追N生物聯(lián)系起來？煙草、蛾、蛾幼蟲天敵討論4：煙草釋放的信息素，在白天與夜間是否都使它受益？是討論5：信息傳遞對種間關(guān)系具有什么作用？（3）調(diào)節(jié)生物的種間關(guān)系，以維持生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。思考：若無這種信息素，煙草、蛾和蛾幼蟲的天敵三種生物的種群數(shù)量將發(fā)生什么變化？（群落和生態(tài)系統(tǒng)水平）調(diào)節(jié)生物的種間關(guān)系，以維持生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定。

1．生命活動的正常進行，離不開信息的作用2．生物種群的繁衍，離不開信息的傳遞3．信息還能夠調(diào)節(jié)生物的種間關(guān)系，以維持生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定。個體水平種群水平生態(tài)系統(tǒng)個體水平種群水平生態(tài)系統(tǒng)草兔狼復(fù)雜性、雙向性信息傳遞的特點:思考：信息傳遞又有什么特點呢？非生物的物質(zhì)和能量物質(zhì)循環(huán)能量流動生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)功能信息傳遞循環(huán)單向遞減生產(chǎn)者消費者分解者思考：信息傳遞又有什么特點呢？非生物的物質(zhì)和能量生產(chǎn)者消費者分解者物質(zhì)循環(huán)能量流動生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)功能信息傳遞循環(huán)單向遞減復(fù)雜雙向任務(wù)2.補充完善信息傳遞的過程：(動力)(載體)(調(diào)節(jié))生態(tài)系統(tǒng)是通過物質(zhì)流、能量流和信息流形成的統(tǒng)一整體。任務(wù)3.地球上80%的被子植物的傳粉都是由昆蟲等動物完成的。現(xiàn)有果農(nóng)A希望提高果樹的傳粉效率和結(jié)實率。為此，你能結(jié)合信息傳遞的知識，提出你的建議嗎？模擬動物信息，例如信息素，吸引大量的傳粉動物。人類是否可以利用信息傳遞來提高生產(chǎn)生活質(zhì)量呢？任務(wù)4.養(yǎng)殖戶B在蛋用雞雞舍中安裝了照明系統(tǒng)，每天早上5點開燈至天亮，晚上從天黑開始開燈至21點，每天保持光照16h。補光期間雞舍內(nèi)光照強度約為5~10lux。你能解釋他這么做的原因嗎？光照是雞卵巢發(fā)育和雌激素分泌所需要的一種物理信息，適當(dāng)延長光照可以提高產(chǎn)蛋率。應(yīng)用：①提高農(nóng)產(chǎn)品或畜產(chǎn)品的產(chǎn)量當(dāng)然，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的增產(chǎn)增收還需要想方設(shè)法控制有害動物。世界上每年有大面積的農(nóng)田草原和森林遭受病蟲害、鼠害、鳥害，目前防治有害動物的方法主要是？1.提高農(nóng)產(chǎn)品、畜產(chǎn)品的產(chǎn)量2.對有害動物控制——

機械防治、化學(xué)防治和生物防治機械防治是指利用物理因子或機械手段抑制或捕殺有害動物的方法。農(nóng)民在噴農(nóng)藥殺蟲1.提高農(nóng)產(chǎn)品、畜產(chǎn)品的產(chǎn)量2.對有害動物控制——

機械防治、化學(xué)防治和生物防治化學(xué)防治是指通過化學(xué)藥劑如殺蟲劑直接殺傷害蟲。優(yōu)點是收效快。缺點是極易產(chǎn)生抗藥性，嚴重污染環(huán)境，容易殺傷天敵。由于曾經(jīng)廣泛使用的劇毒農(nóng)藥DDT而導(dǎo)致鳥類、蝴蝶、蜜蜂等動物大量消失的景象，嚴重破壞了生態(tài)系統(tǒng)的平衡。利用昆蟲信息素誘捕害蟲1.提高農(nóng)產(chǎn)品、畜產(chǎn)品的產(chǎn)量2.對有害動物控制——

機械防治、化學(xué)防治和生物防治1.利用種間關(guān)系通過天敵或競爭者來抑制有害動物。2.利用信息傳遞作用來防治有害動物。優(yōu)點：對環(huán)境的污染小，能夠保護天敵，作用持久不易產(chǎn)生抗性，因此目前人們越來越傾向于使用生物防治的方法。嘗試列舉生活中利用生物防治害蟲的其他例子。播放集群信號錄音吸引鳥類捕食林業(yè)害蟲2.對有害動物進行控制(2)化學(xué)防治(2)生物防治(1)機械防治利用聲信號誘捕或驅(qū)趕某些動物利用昆蟲信息素誘捕或警示有害動物利用性外激素擾亂某些動物的雌雄交配改變性別比例出生率下降種群密度下降1.提高農(nóng)畜產(chǎn)品的產(chǎn)量信息傳遞物理信息化學(xué)信息行為信息生命活動種群繁衍調(diào)節(jié)種間關(guān)系，維持生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定增產(chǎn)減害種類作用應(yīng)用漢水丑生侯偉作品漢水丑生侯偉作品小結(jié)屬于物理信息的是（）屬于化學(xué)信息的是（）屬于行為信息的是（

）1．哺乳動物的體溫2．鳥類鳴叫3．紅外線4．螢火蟲發(fā)光5．植物分泌的化學(xué)物質(zhì)6．電磁波7．昆蟲發(fā)出的聲音8．昆蟲的性信息素9．植物開花10．薊的刺11．紫外線12．蜜蜂跳舞1、2、3、4、6、7、9、10、115、812鞏固練習(xí)1．下列有關(guān)生態(tài)系統(tǒng)信息傳遞的說法，不正確的是（）A．生命活動的正常進行離不開信息傳遞B．在多細胞生物體內(nèi)的細胞與細胞、個體與個體、種群與種群之間傳遞C．能夠調(diào)節(jié)生物的種間關(guān)系，維持生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定D．利用人工合成的性引誘劑誘捕害蟲也屬于信息傳遞B鞏固練習(xí)2．信息傳遞對于“調(diào)節(jié)種間關(guān)系，維持生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性”具有重要意義。下列選項能體現(xiàn)信息傳遞的這一功能的是（）A．萵苣在適宜的波長下才能萌發(fā)生長B．狼能夠根據(jù)兔子留下的氣味去追捕兔子C．雄鳥求偶時進行復(fù)雜的“求偶”炫耀D．蝙蝠依賴超聲波進行定位、取食和飛行B鞏固練習(xí)設(shè)計實驗證明雌蛾能夠分泌性外激素的吸引雌蛾前來交配？1、設(shè)置幾組實驗？2、每組做怎樣的處理？3、出現(xiàn)什么樣的結(jié)果能夠證明你的假設(shè)？1.課外實踐：驗證昆蟲之間是否存在化學(xué)信息的傳遞課后作業(yè)布置2.生物必刷題P74背景資料

某些雌蟲腹部末端能釋放出性外激素來吸引雄蟲，如家蠶、蛾等。只要雌蟲分泌數(shù)量極其微小的性外激素（每毫升空氣中存在幾千個，甚至幾百個性外激素分子，大約十億分之一克左右），就能被距離數(shù)百米以外到千米左右的雄蛾所感知，找到伴侶進行婚配。各種昆蟲的性外激素有其特異性，僅對同種的昆蟲起作用。目前，一些種類的昆蟲性外激素的化學(xué)結(jié)構(gòu)已被搞清，它們大都屬于酯類、醇類或有機酸類?？茖W(xué)家現(xiàn)已可以人工合成一些昆蟲的性外激素，用作性引誘劑，與黑光燈物理方法或殺蟲劑相結(jié)合防治害蟲，取得了顯著的殺蟲效果。

在科學(xué)史上，曾經(jīng)有不少科學(xué)家做過該項課題研究。例如：1904年，法國著名科學(xué)家法布爾做了一個有趣的實驗：在一個風(fēng)雨交加的夜晚，在一所被叢林包圍的屋子里，他把一只雌蛾扣在一個紗罩里，盡管風(fēng)雨交加，還是有40多只雄蛾穿過風(fēng)雨趕來交尾；第二天，法布爾在雌蛾周圍撒滿樟腦丸和汽油，但一點也不影響雄蛾找雌蛾，可見性外激素的作用有多大，昆蟲感受性外激素的能力有多強！還有一個有趣的實驗：科學(xué)家將快要化蛹的幼蟲捕回實驗室，置于飼養(yǎng)籠內(nèi)，并留心觀察其羽化的過程。一般來說，雄蛾比雌蛾早羽化一兩天，于是，科學(xué)家放掉雄蛾，將雌蛾養(yǎng)在籠內(nèi)。到了傍晚，打開窗戶，奇異的現(xiàn)象出現(xiàn)了：很多雄蛾飛進實驗室，成群地圍在飼養(yǎng)籠的附近，有的干脆落在飼養(yǎng)籠上面，有的繞著飼養(yǎng)籠飛來飛去。顯然，這些雄蛾是被籠中的雌蛾吸引而來的。下一步，科學(xué)家捕捉一些雄蛾，剪斷它們的觸角：有的把兩根觸角全部剪掉，有的剪掉一根，有的則剪去半截，結(jié)果，沒有觸角的雄蛾喪失了尋找雌蛾的能力，而只有一根觸角的雄蛾和觸角剪短的雄蛾，還是向飼養(yǎng)籠飛去，在上面爬行！背景資料1.實驗原理某些雌蟲腹部末端能釋放出性外激素來吸引雄蟲，如家蠶、蛾等。只要雌蟲分泌數(shù)量極其微小的性外激素（每毫升空氣中存在幾千個，甚至幾百個性外激素分子，大約十億分之一克左右），就能被距離數(shù)百米以外到千米左