第五节　生态系统中存在信息传递

一、生态系统中的信息及信息传递

1．生态系统中的信息

(1)概念：在生态系统中，信息是能引起生物生理、生化和行为变化的信号。

(2)特点：生态系统中的信息是多种多样的，不同的信息传播的途径是不一样的，不同的信息其作用也不同。

2．生态系统的信息传递

各种信息在生态系统的组成成分之间和组成成分内部的交换与流动称为生态系统的信息传递。信息传递是生态系统的基本功能之一。

二、生态系统中存在多种信息

1．物理信息

(1)概念：生态系统中以物理过程为传递形式的信息，称为物理信息。

(2)类型：光、声、温度、湿度、磁力等都是物理信息。

(3)实例：含羞草在强烈声音的刺激下，会表现出小叶合拢，叶柄下垂的运动。

(4)来源：物理信息可以来源于无机环境，也可以来源于生物。

2．化学信息

(1)概念：生态系统的各个层次都有生物代谢产生的化学物质参与传递信息，协调各种功能，这些化学物质传递的信息称为化学信息。

(2)各个层次的化学信息

①在个体内：通过激素或神经系统协调各器官的活动。

②在种群内：通过种内信息素协调个体之间的活动，以调节动物的发育、繁殖和行为，例如，在蝌蚪密度大的池塘里，能从肠道排出一种有毒物质。这种有毒物质的增多，会抑制蝌蚪的生长和发育，导致幼小蝌蚪死亡率升高，从而使种群数量保持稳定。

③在群落内部：通过种间信息素调节种群之间的活动。例如，银胶菊是一种产橡胶草本植物，其根系分泌的反肉桂酸能抑制自身以及其他植物的生长。

3．行为信息

(1)概念：许多植物的异常表现和动物的异常行为传递了某种信息，这种异常表现和异常行为传递的信息通称为行为信息。

(2)实例：成年的雄招潮蟹求偶时，雄蟹站在洞穴的入口处挥舞着大螯来吸引雌招潮蟹。一旦吸引到雌蟹到洞穴中，雄蟹随之跟进并以泥或沙将洞穴密封，为交配做准备。

三、生态系统中的信息传递非常重要

1．信息传递与生物个体的生存有密切关系。例如，野兔在发现天敌时，会用后肢猛烈敲击地面，发出“咚咚”声传递给周围的野兔，让它们迅速逃跑或隐藏起来。

2．种群的繁殖离不开信息的传递。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。

3．信息传递能影响群落的演替。北美加利福尼亚的草原，由于芳香性鼠尾草灌木和蒿的叶子能分泌樟脑和桉树脑等能抑制草本植物生长的物质，随着时间的推移，芳香性鼠尾草灌木和蒿逐渐取代了一年生草本植物。

四、信息传递可以应用于农业生产

1．利用信息传递可提高农产品的产量。例如，养鸡时，在增加营养的基础上，延长光照时间可提高产蛋率。

2．利用信息传递可降低农田、草原和森林的病虫害和鼠害。例如，小菜蛾性诱捕器的诱芯能向田间缓慢释放人工合成的性外激素，引诱雄蛾至诱捕器。然后采用其他方法将其杀死，以达到防治目的。

判断对错(正确的打“√”，错误的打“×”)

1．生态系统中的信息可分为物理信息、化学信息和行为信息等。

  (√)

2．雌果蝇释放的吸引雄果蝇的化学物质属于行为信息。 (×)

提示：属于化学信息。

3．生态系统的信息传递只存在于生物与生物之间。 (×)

提示：存在于生物与生物之间及生物与无机环境之间。

4．化学信息只涉及从个体到种群的一系列活动。 (×)

提示：化学信息涉及个体、种群及群落内部。

5．生态系统的信息传递对所有捕食者都必然是有利的。 (×)

提示：对部分捕食者都是有利的。

　生态系统中信息的种类

1．生态系统的信息传递模型的解读

(1)图中“信息”可来自生物或无机环境。

(2)从图中可以看出，生态系统的信息传递发生于生物与生物之间以及生物与无机环境之间都能发生信息传递。

(3)从信息传递的方向来看，生态系统的信息传递具有双向传递的特点。

2．具体过程

过程：生态系统的信息传递一般包括5个环节，可以表示为：

1．有人认为，同一信息源对不同信息受体，类型是一样的，请你举例说明这种观点是否合理。

提示：不合理。同一信息源发出的信息，对不同的信息接收者可能作用不一样，比如雄孔雀开屏，对于雌孔雀而言属于行为信息，而对于动物园中的人而言，属于物理信息。

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？

提示：行为信息和物理信息。

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(　　)

A．小鸟啄击扑打的动作本身是一种行为信息

B．小鸟的眼睛能够接收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

D　[小鸟啄击扑打的动作本身是一种行为信息，A正确；小鸟的眼睛能够感受镜子发出的光，这属于物理信息，B正确；小鸟把镜子传递的信息当作来自入侵者的信息，因此会对其进行愤怒地啄击扑打，C正确；由B选项可知，激怒小鸟的信息是直接来自非生物的物理信息，D错误。]

2．若图示表明的是物种A与物种B的关系，则物种A与物种B之间的信息传递的方向是(　　)

A．信息只能由A传递给B

B．信息只能由B传递给A

C．A与B之间可以相互传递信息

D．A与B之间不能相互传递信息

C　[从图中曲线可看出，物种A与物种B之间是捕食关系，A与B之间可以相互传递信息，如狐与兔，狐根据兔留下的气味去捕食，兔同样也能依据狐的气味或行为特征躲避捕食。故选C。]

　判断生态系统信息类型的方法

　生态系统信息传递的作用与应用

1．信息传递在生态系统中的作用

2．三种防治有害动物方法的比较

1．在森林中，狼能够依据兔留下的气味去猎捕后者，兔同样也能够依据狼的气味或行为特征躲避猎捕。这说明生态系统中的信息传递有什么作用？

提示：说明信息传递能够调节生物的种间关系，以维持生态系统的稳定。

2．在农业生产和林业生产上常在田间或林间施放一种化学物质，使害虫不能完成生殖，而达到控制害虫的目的。

(1)为什么一种化学物质就控制害虫的繁殖？

提示：该种化学物质能干扰雌、雄虫在完成生殖活动时的信息联系。

(2)这种防治措施与使用杀虫剂相比有什么优点？

提示：能防止环境污染。

1．蚂蚁种群中，蚁后是吃富含蛋白质食物的雌性蚂蚁幼虫发育而成的，负责产卵。工蚁是雌性蚂蚁幼虫因摄食蛋白质食物较少发育而成的，负责照顾蚁后和幼崽、觅食等，但其很可能永远不会有自己的后代。下列相关叙述正确的是(　　)

A．蚂蚁是社会性生活的昆虫，其种群是由蚁后、工蚁和雄蚁组成的

B．年龄结构为增长型的蚂蚁种群，其未来种群数量一定会增多

C．用性引诱剂诱杀蚂蚁雄性个体，主要以增大死亡率来降低其种群密度

D．蚂蚁个体之间用分泌物的气味进行交流，体现了种群内信息传递的功能

D　[生活在一定区域的全部蚂蚁个体构成种群，包括蚁后、工蚁、雄蚁和幼虫等，A错误；年龄结构为增长型的蚂蚁种群，其未来种群数量不一定会增多，还要考虑环境、天敌等因素，B错误；用性引诱剂诱杀蚂蚁雄性个体，主要使种群中性别比例失调来降低出生率，进而导致种群密度下降，C错误；蚂蚁个体之间用分泌物的气味进行交流，属于化学信息，体现了种群内信息传递的功能，D正确。]

2．为治理蝗灾，古代劳动人民想出了很多办法，如篝火诱杀法和挖卵灭种等。当代生态学家则提出改治结合的方法，即通过垦荒、修坝改变蝗虫的产卵环境，同时结合化学生物防治等措施，可获得良好的治蝗效果。下列有关叙述正确的是(　　)

A．篝火诱杀法利用的是行为信息

B．挖卵灭种的主要目的是改变蝗虫种群的性别比例

C．改治结合治蝗措施的主要目的是降低蝗虫种群的K值

D．生物防治会对蝗虫种群的抗药性进行选择

C　[篝火诱杀成蝗主要利用了光这种物理信息，A错误；挖卵灭种并不能针对雄性或雌性，没有改变种群的性别比例，而是采用人工方法降低蝗虫成活率，B错误；垦荒、修坝改变蝗虫的产卵环境可以影响蝗虫生存的环境，降低种群的K值，C正确；生物防治是利用生物的种间关系来治理害虫，不会用到杀虫剂等药物，因此不会对蝗虫的抗药性进行选择，D错误。]

以对生态系统中植物与草食性昆虫之间的关系的研究为真实情境信息，通过设问(1)考查生命观念；通过设问(2)考查科学探究。

(1)烟草叶片释放的挥发性化学物质属于什么信息类型？这一信息将哪些生物联系起来？(生命观念)

提示：化学信息。这种化学信息能将甲种蛾、烟草、乙种蛾、甲种蛾的天敌共四种生物联系起来。

(2)上述现象说明，生态系统内的信息有怎样的功能？(科学探究)

提示：烟草释放的化学物质能使其免于各种昆虫的侵害，说明信息传递能调节生物种间关系，维持生态系统的稳态。

[课堂小结]

1．下列关于生态系统中信息传递的叙述，正确的是(　　)

A．鸟类鸣叫和萤火虫发光都属于生态系统中的行为信息

B．向田间喷洒杀虫剂杀灭害虫属于生态系统中化学信息的应用

C．在增加营养的基础上延长光照时间，可提高鸡的产蛋率，是对物理信息的应用

D．雄鸟求偶时进行复杂的“求偶”炫耀，可说明信息传递能调节生物的种间关系

C　[鸟类的鸣叫和萤火虫发光都属于物理信息的传递，A错误；向田间喷洒杀虫剂杀灭害虫属于化学防治，不属于信息传递在农业生产中应用，B错误；信息传递在农业生产中可用于高畜产品的产量，如适当延长光照时间，提高家禽产蛋量，是对物理信息的应用，C正确；雄鸟求偶炫耀是一个物种内部的事情，不属于种间关系，D错误。]

2．兰花螳螂酷似兰花，它能够依赖其足以乱真的兰花外形，以及反射的紫外光诱捕蜜蜂、蝴蝶等昆虫。下列叙述中错误的是(　　)

A．兰花螳螂反射的紫外光对蜜蜂、蝴蝶来说属于物理信息

B．蜜蜂在看到兰花螳螂后会通过“舞蹈”告知其同伴，这属于行为信息

C．题中信息表明生物个体的生命活动和生物种群的繁衍离不开信息传递

D．在兰花螳螂的栖息地大量种植兰花，可能会影响兰花螳螂的种群密度

C　[生态系统中的光、声、温度等都属于物理信息，则兰花螳螂反射的紫外光对蜜蜂、蝴蝶来说属于物理信息，A正确；动物的特殊行为，对于同种或异种生物能够传递某种信息属于行为信息，则蜜蜂在看到兰花螳螂后会通过“舞蹈”告知其同伴，这属于行为信息，B正确；题中信息表明生物个体的生命活动和生物种间关系的调节离不开信息传递，C错误；在兰花螳螂的栖息地大量种植兰花有利于兰花螳螂的生存，躲避天敌，故兰花螳螂的种群密度会增大，D正确。]

3．下列有关生态系统信息传递的叙述，正确的是(　　)

A．生态系统的物理信息都来源于生物群落

B．蝙蝠的“回声定位”和狗外出时的“频频撒尿”分别体现了行为信息、化学信息

C．牧草生长旺盛时，为食草动物提供了采食信息，这对食草动物有利，对牧草不利

D．信息传递应用在农业生产中可以提高农产品的产量，也可对有害动物进行控制

D　[生态系统的物理信息来源于生物群落和无机环境，A错误；蝙蝠“回声定位”中的“声”属于生态系统中的物理信息，狗“频频撒尿”中的“尿”属于生态系统中的化学信息，B错误；牧草生长旺盛时，为食草动物提供了采食信息，这对食草动物有利，对牧草也有利，这样可以调节生物的种间关系，以维持生态系统的稳定，C错误；在农业生产中，利用信息传递既可提高农产品的产量，也可对有害动物进行控制，如利用模拟的动物信息吸引大量的传粉动物，以提高传粉效率，以及利用信息素诱捕有害动物，D正确。]

4．关于生态系统的信息传递，下列说法不正确的是(　　)

A．信息传递可以调节种间关系

B．利用性外激素扰乱某些动物雌雄交配，属于机械防治

C．蜜蜂跳舞属于行为信息

D．生命活动的正常进行和生物种群的繁衍离不开信息的传递

B　[信息传递可以调节种间关系，维持生态系统稳定性，A正确；利用性外激素扰乱某些动物雌雄交配，属于生物防治，B错误；蜜蜂跳舞通过特殊的行为传递信息，属于行为信息，C正确；生命活动的正常进行和生物种群的繁衍离不开信息的传递，D正确。]

5．招潮蟹是生活在海边的一种甲壳动物，每到繁殖季节，雄蟹就会挥动红色的大螯吸引雌蟹，不同的招潮蟹挥的方式不同，如下图甲、乙两种招潮蟹。请据图回答下列问题：

甲　　　　　　　　乙

箭头表示螯运动的方向

(1)上述招潮蟹的挥螯行为属于生态系统信息传递中的______________________信息。

(2)这种求偶行为的产生与体内分泌的________有直接关系。

(3)上述实例表明，生物种群的________离不开信息的传递。

(4)在草原上，当草原返青时，“绿色”为食草动物提供了可以采食的信息；森林中，狼能够依据兔留下的气味去猎捕兔，兔同样也能够依据狼的气味或行为特征躲避猎捕。上述描述中涉及的信息有___________________________，同时可以知道，信息传递能够调节生物的________关系，以维持生态系统的______

________________________________________________________________。

[解析]　(1)题述招潮蟹的挥螯行为通过动作行为传递的信息，故属于生态系统信息传递中的行为信息。

(2)这种求偶行为属于繁殖行为，其产生与体内分泌的性激素有直接关系。

(3)题述实例表明，生物种群的繁衍离不开信息的传递。

(4)在草原上，当草原返青时，“绿色”为食草动物提供了可以采食的信息，这种颜色传递的信息属于物理信息；森林中，狼能够依据兔留下的气味去猎捕兔，兔同样也能够依据狼的气味或行为特征躲避猎捕，通过气味传递的信息属于化学信息；通过行为传递的信息属于行为信息；信息传递能够调节生物的种间关系，以维持生态系统的稳定。

[答案]　(1)行为　(2)性激素　(3)繁衍　(4)物理信息、化学信息、行为信息　种间　稳定