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1、生态系统的信息传递 引言： 人类已经进入了信息科学的时代，信息充斥着我们生活的每一个角落，可以说离 开了信息我们就没办法交流，没办法工作与生活！然而人类只是生态系统中多种多样生物中 的一角，信息对于人类如此重要，那它对于生态系统中的其他生物是否也会有类似的作用 呢？ 首先请大家看这样一段视频：（蜜蜂采蜜糖浆） 视频中提及的是哪种生物呢？它们正在进行一项什么工作呢？工作人员把调制好的糖 浆放在彩纸上， 蜜蜂就发现了， 为什么放在白纸上不行呢？这个过程最初就有一群蜜蜂共同 行动吗？ （最初是一只） 从最初的一只到后来的一群，这个过程中又是什么因素在发挥至关 重要的作用呢？下面，咱们就来了解其中的奥
2、秘。 看了刚才的视频， 面对我这一连串的问题， 大家可能还不能给出完整的答案， 下面请同学们看到我给大家分发的材料： 一、阅读案例 案例一： 在上个世纪一、 二十年代， 许多生物学 家认为蜜蜂和其他昆虫都没有色觉。难道花 朵鲜艳的色彩竟会不是在吸引蜜蜂的来 访？德国生物学家卡尔冯弗里希（Karl von Frisch，1886 1982）对此不以为然。 他开始做实验测试蜜蜂的色觉能力。在一些 有不同的灰色程度的纸张中放一张有色的 纸，弗里希发现， 附近蜂巢中的蜜蜂能够识 别出这个颜色。 然后在色纸上放上一个小玻 璃盘，里面装糖浆。放一段时间撤去，然后 过一段时间之后又放上。 而且弗里希还注意到
3、，在两次试验的间 隙，会有零星的蜜蜂飞过来侦察，如果它们 发现又有了糖浆，会返回蜂巢，几分钟后， 一大群蜜蜂就会蜂拥而至。 这只侦察蜜蜂是不是跑回去报信呢，又 是如何报信的呢？科学史上最迷人的发现 之一至此意外地开始。弗里希观察到， 侦察 蜜蜂回巢后， 会在蜂巢上右一圈、左一圈地 跳起 “8”字形的圆舞，吸引许多其他蜜蜂跟 在它后面，循着气味飞往喂食地点。糖浆越甜，舞蹈越激烈、持续的时间越长。 后来的研究发现， 事情要比弗里希当初设想的要复杂得多。蜜蜂的舞蹈不是一种， 而是有两种：圆圈舞或摆尾舞。圆圈舞表明蜜源较近，在100 米以内；摆尾舞则表示 蜜源较远在100 米之外。具体的距离和它摆尾的
4、次数与 速度有关。而且，摇摆的方向能表示采集地点的方位， 它的平均角度表示采集地点与太阳位置的角度，即使是 阴天，蜜蜂也能通过感觉紫外线和偏振光而知道太阳的 位置。 思考与讨论： ：“色彩”对于我们是信息，对于蜜蜂是不是 信息呢？对它们找到蜜源有什么样的意义？ ：蜜蜂找到了蜜源后，又是怎么将“100 米内”、 “100米外”的信息传递给同伴的呢？ ：在蜜蜂准确定位蜜源的过程中，它采集了哪些方面的信息？ 学生思考讨论并分享成果。 小结：蜜蜂可以通过颜色、阳光等信息来确定蜜源的位置，并以舞蹈的形式 将蜜源的相关信息传递给同伴。于是他们获得了食物与营养。 案例二：资料分析： 案例1、蝙蝠对周围环境的
5、识别、取食与飞行，几乎完全依赖声波。蝙蝠通过自身 发出声波，对目标进行“回声定位”。 案例2、有些植物，像莴苣、茄、烟草的种子必须接受某种波长的光信息，才能萌 发生长。 案例3、自然界中，植物开花需要光信息刺激，当 日照时间太到一定长度时，植物才能够开花。 许多动物都能在在特定时期释放用于吸引异 性的信息素。 经过科学家的收集、分离和测定， 现在确定了200 余种昆虫信息素的化学结构和 性质，其中大部分是有来传递性信号的。 案例 4、2001 年，科学家们在研究植物与 草食性昆虫之间的关系时，发现一个有 趣的现象：当烟草株受到蛾幼虫攻击 后，能够产生和释放一种可挥发的化学 物质。尽管目前还不清
6、楚这种化学物质 的成分，但是可以确定它是一种信息 素。因为烟草植株释放的这种化学物 质，白天可以吸引蛾幼虫的雌蛾，使它 们不能停留在叶片上产卵。 思考讨论： ：案例中提到的生物在生命活动过程中分别有哪些信息在起作用？如 果这些信息不能正常的传递，它们的各项生命活动还能正常进生吗？ ：从案例中看，信息传递在种群的繁衍过程式中起什么作用？ ：信息的传递是否只能在种内或个体与无机环境之间进行？案例4 中 的信息素又有什么样的作用呢？ 学生分组讨论并分享结果。（） 小结：案例中提及的信息有：“回声”、“光波长”、“日照长度”、“信 息素”这些信息或者与生物的觅食, 或者与生物的生长 , 或者与生物的生
7、殖息 息相关 , 甚至一种信息联系着几种生物, 调节着种间的关系， 进而对维持生态系统 的稳定也有着不容忽视的作用。而这些信息， 我们可以根据其性质进行分类：例 如前面提到的这几种信息中的“光”、“声”等通过物理过程传递的信息，归为 物理信息； “信息素”则是以化学物质的形式传递信息的，归为化学信息；蜜蜂 的舞蹈则是用特殊的行为来传递信息的，称为行为信息。 学生判断下列案例中的信息类型： 案例：鸽子飞行从不迷失方向，它的导航机制相当“发达”。 鸳鸯，象征性地用喙触碰一下翅翼上一根特别大的橙色羽毛，来博 得异性的欢心。 鹑鸡类雄性凭着华丽的外表、雄健的气魄， 常在雌性 面前展翅、度步、开屏等，以
8、炫耀自己的健美。 雄蛾的触角可以“嗅”到十一公里外雌蛾发出气味，而赶来交配。 （补充外激素的相关内容） 同学举例说明还有哪些常见的生态系统中的信息。 当我们研究好了某种生物的信息传递后，我们就可以和它们“对话”，以 此来服务我们的生产生活。 一方面可以提高农产品或畜产品的产量；二是对有害 动物进行控制。 二、知识迁移，解决实际问题 实例一： 某地蟑螂成患。请你设计一套可行的方案来除去虫害。 现了解到蟑螂和许多其他的昆虫一样，当雌性蟑螂想要交配的时候，它会放 射出一种信息素吸引异性，雄性蟑螂很快就会追随这种信息素所带有的香味而来。 （生产出一种人工合成的蟑螂信息素来引诱雄性蟑螂，然后将它们一起杀
9、灭） 实例二： 现有一片苹果园，由于自然条件下这一带生活的蜜蜂较少。而现在得知两 公里外一个人工蜂场，据场长介绍：这群蜂有个特点，那就是只是你制造出与 蜜蜂圆圈舞或摆尾舞相同频率的声音，它们就会像看到舞蹈一样，飞往你所代 指的地点。请你想一个办法，促进苹果受粉，提高产量。不得移动蜂场，成本 太高！ （这在苹果园里放置一个电子仪器，产生与蜜蜂跳圆圈舞或摆尾舞一定的频率 的声音。当蜜蜂感受到电子仪器发出的信息后，就会受到诱惑，飞到苹果 园去采蜜。就有助于苹果更好的传粉，从而提高产量。） 实例三： 某地生活着很多麻雀，一到稻子成熟时就成群地飞入稻田偷食稻谷，让当 地农民很是恼火。但是人们又发现，有人在时麻雀就不敢来偷食。现请你在不 伤害麻雀保护生态的条件下，设计一个省时省力的可行方案来趋赶麻雀。 （篇几个稻草人插在田中，一两天换个位置） 附：板书： 2008-10-16 生态系统中信息的种类 物理信息 行为信息 化学信息 保证生命活动的正常进行 维持生物种群的繁衍 维持生态系统的稳定 生态系统信息 的作用调节生物的种间关系