稳态与环境 第31讲 生态系统的信息传递和生态系统的稳定性 必修3 1 生态系统中的信息传递 2 生态系统的稳定性 1 2009 广东 下列不属于生态系统信息传递的是 A 心猿意马B 飞蛾扑火C 花香引蝶D 老马识途 A 生态系统的信息包括物理信息 化学信息和行为信息 飞蛾扑火是利用物理信息 花香引蝶和老马识途利用化学信息 2 2009 福建 下列有关生态系统稳定性的叙述 不正确的是 A 生态系统具有自我调节能力 这是生态系统稳定性的基础B 生态系统内部结构与功能的协调 可以提高生态系统稳定性C 生物多样性对维持生态系统稳定性具有重要作用 体现了其间接价值D 生态系统中的组成成分越多 食物网越复杂 生态系统恢复力稳定性就越强 D 生态系统所具有的保持或恢复自身结构和功能相对稳定的能力叫生态系统的稳定性 生态系统的自我调节能力 是生态系统稳定性的基础 生态系统内部结构与功能的协调 能提高生态系统稳定性 生物多样性间接价值是对生态系统起到重要的调节功能 生态系统中的组成成分越多 食物网越复杂 其自我调节能力就越强 抵抗力稳定性就越强 所以D不正确 3 2008 江苏 下列生产实践措施不是利用生态系统中信息传递的是 A 人工合成性外激素制剂 干扰害虫的正常交尾B 控制日照时间以控制开花时间C 利用 黑光灯 集中捕杀棉铃虫D 中耕松土有利于产量的提高 D 生态系统的信息传递一般包括5个环节 其模型一般表示为 性外激素的重要作用是引诱异性个体交尾 生产中常用性外激素制剂干扰害虫正常交尾 降低害虫种群密度 植物的开花需要一定时间的光照 可据此将植物划分为长日照植物 短日照植物等 黑光灯可以发出较大剂量的紫外线 杀死一些对紫外线敏感的害虫 生态系统的基本功能 物质循环能量流动 生态系统中信息传递的主要形式 信息 光 声 热 电 磁 温度等 如植物的向光性信息 性外激素 告警外激素 尿液等信息 动物求偶时的舞蹈 运动等 信息传递在农业生产中的作用 一 生态系统中的信息传递 信息传递 物理 化学 行为 一是提高农 畜产品的产量 如短日照处理能使菊花提前开花 二是 如喷洒人工合成的性外激素类似物干扰害虫交尾的环保型防虫法 信息传递在农业生产中的作用 对有害动物进行控制 生态系统的稳定性 二 生态系统的稳定性 概念 生态系统所具有的自身结构和功能稳定的能力 称为生态系统的稳定性生态系统之所以能维持相对稳定 是由于生态系统具有能力 生态系统自我调节能力的基础是 物种数目越多 营养结构越复杂 自我调节能力越 生态系统的稳定性具有 当受到大规模干扰或外界压力超过该生态系统自身更新和自我调节能力时 便可能导致生态系统稳定性的破坏 甚至引发系统崩溃 生态系统具有稳定性 保持或恢复 相对 自我调节 负反馈 大 相对性 一方面要控制对生态系统的干扰程度 对生态系统的利用应适度 不应超过生态系统的自我调节能力另一方面对人类利用强度较大的生态系统 应实施相应的 的投入 保证生态系统内部结构和功能的协调 提高生态系统稳定性的措施 物质和能量 生态瓶必须是的 生态瓶中投放的生物之间要构成 要合理 生态瓶中的水量应占其容积的4 5 留出一定的空间 储备一定量的 生态瓶要密封 生态瓶要放在光线良好 但避免 的地方 研究结束前不要再随意移动生态瓶 制作生态瓶的注意事项 透明 营养关系 数量比例 空气 阳 光直射 1 生态系统中信息的概念和种类 信息 一词来源于拉丁文 information 原意是指解释 陈述 狭义是指通讯系统中消息 情报 指令 数据和信号等的传送 用来消除对客观事物认识的不确定性 广义上可理解为事物存在的方式或运动状态以及各种方式 状态的表达 信息是现实世界物质客体间相互联系的形式 所以 信息以相互联系为前提 没有联系也就不存在什么信息 1 物理信息 物理信息包括声 光 颜色等 这些物理信息往往表达了吸引异性 种间识别 威吓和警告等作用 比如 毒蜂身上斑斓的花纹 猛兽的吼叫都表达了警告 威胁的意思 萤火虫通过闪光来识别同伴 红三叶草花的色彩和形状就是传递给当地土蜂和其他昆虫的信息 2 化学信息 生物依靠自身代谢产生的化学物质 如酶 生长素 性诱激素等来传递信息 非洲草原上的豺用小便划出自己的领地范围 正是小便中独有的气味警告同类 小心 别进来 这是我的地盘 许多动物平常都是分散居住 在繁殖期依靠雌性动物身上发出的特别气息 性诱激素聚集到一起繁殖后代 值得一提的是有些 肉食性 植物也是这样 如生长在我国南方的猪笼草就是利用叶脉顶端的 罐子 分泌蜜汁 来引诱昆虫进行捕食的 性信息素 是由性成熟的雌性或雄性昆虫分泌出的微量化学物质 又叫性外激素 一只昆虫体内只含有几微克 甚至更少的量 这种信息素能将同种异性个体引诱来交配 繁衍后代 自家蚕性信息素被揭示以来 已知有250余种昆虫有性引诱现象 3 营养信息 食物和养分的供应状况也是一种信息 老鹰以田鼠为食 田鼠多的地方能够吸引饥饿的老鹰前来捕食 再如 加拿大哈德逊是一家历史悠久的大皮毛公司 由于地理位置关系 他们收购的多是亚寒带针叶林中动物的皮毛 该公司历年收购皮毛的种类和数量的详尽统计 见下图 说明了猞猁与雪兔是食物链中上下级的关系 当雪兔数量减少时 这种营养缺乏状况就会直接影响猞猁的生存 猞猁数量的减少 也就是雪兔的天敌减少 又促进了雪兔数量的回升 循环往复就形成了周期性数量的变化 4 行为信息 行为信息是动物为了表达识别 威吓 挑战和传递情况 采用特有的动作行为表达的信息 比如地鵏鸟发现天敌后 雄鸟急速起飞 扇动翅膀为雌鸟发出信号 蜜蜂可用独特的 舞蹈动作 将食物的位置 路线等信息传递给同伴等 比较表如下 2 信息传递在生态系统中的作用和在农业生产中的应用 农业生态系统和自然生态系统一样 具有各种各样的信息传递 信息传递在农业生产中的应用有两个方面 一是提高农产品或畜产品的产量 二是对有害生物进行控制 1 根据各种植物的光周期特性和经济器官不同 人工控制光周期达到早熟高产 在花卉上应用很多 如短光照处理菊花使其在夏天开花供观赏 在育种上 利用光照处理调节不同光周期的植物 在同一时间开花进行杂交 培育优良品种 利用作物光周期不同 采取相应措施提高产量 例如短日照作物黄麻南种北移延长生长期 提高麻的产量 在养鸡业中的应用如在增加营养的基础上延长光照时间提高产蛋率 2 人类种植农作物 有许多是要收获果实 而动物的传粉对于许多农作物的结实不可缺少 实际上 地球上许多被子植物的传粉都是由动物完成的 如果能利用模拟的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 3 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 目前控制动物危害的技术大致有化学防治 生物防治和机械防治等 这些方法各有优点 但是目前人们越来越倾向于利用对人类生活环境无污染的生物防治 生物防治中有些就是利用信息传递作用 例如 利用音响设备发出不同的声音信号诱捕或驱赶某些动物 使其结群而来或远离农田 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 使有害动物种群的繁殖力下降 从而减少有害动物对农作物的破坏 3 生态系统的自我调节能力 1 生态系统的反馈调节 含义 当生态系统某一成分发生变化的时候 它必然会引起其他成分出现一系列的相应变化 这种变化又反过来影响最初发生变化的那种成分的现象 其中包括正反馈和负反馈 负反馈调节在生态系统中普遍存在 负反馈调节 作用 是生态系统自我调节能力的基础 能使生态系统达到和保持平衡 与人体内的负反馈进行对照 如下图 A 甲状腺激素的反馈调节B 草原上的食草动物和植物的数量变化结果 抑制和减弱最初发生变化的那种成分发生变化 从而达到和保持稳态 正反馈调节 作用 使生态系统远离平衡状态 结果 加速最初发生变化的那种成分所发生的变化 实例 若一个湖泊受到了污染 鱼类的数量就会因为死亡而减少 鱼体死亡腐烂后又会进一步加重污染并引起更多鱼类死亡 因此 由于正反馈的作用 污染会越来越重 鱼类的死亡速度也会越来越快 2 自我调节能力的大小决定生态系统自我调节能力和抵抗力稳定性因素 生态系统的营养结构 如图 任何一个生态系统对外界干扰的调节能力是有一定限度的 干扰的强度过大 就会引起生态失调甚至导致生态危机 4 生态系统稳定性的分析 1 抵抗力稳定性与恢复力稳定性的关系 2 生态系统抵抗力稳定性 恢复力稳定性和总稳定性的关系 图中两条虚线之间的部分表示生态系统功能正常的作用范围 Y表示一个外来干扰使生态系统功能偏离这一范围的大小 偏离的大小可以作为抵抗力稳定性的定量指标 偏离大说明抵抗力稳定性弱 反之 抵抗力稳定性强 如热带雨林与草原生态系统相比受到相同干扰 草原生态系统的Y值要大于热带雨林的Y值 X可以表示恢复到原状态所需的时间 X越大 表示恢复力稳定性越弱 反之 恢复力稳定性越强 TS表示曲线与正常范围之间所围成的面积 它可作为总稳定性的定量指标 这一面积越大 即X与Y越大 则说明这个生态系统的总稳定性越低 5 生态系统三个基本功能的联系 能量流动 物质循环和信息传递 它们是生态系统的基本功能 三者密不可分 又各有不同 信息传递存在于生态系统的各种成分之间 把生态系统的各个组成部分联系成一个整体 而且具有调节生态系统稳定性的作用 如下图所示 信息的基本类型下列各项属于生态系统物理信息的是 A 信息素B 有机酸C 孔雀开屏D 温度 D 信息素和有机酸属于化学信息 孔雀开屏属于行为信息 根据生态系统中的光 声 温度 湿度 磁力等 通过物理过程传递的信息 称为物理信息 所以温度属于物理信息 以下现象属于生态系统行为信息起作用的是 A 蝙蝠的 回声定位 B 萤火虫发荧光C 蚊虫飞行时发出的声音D 雄鸟的 求偶炫耀 D 信息传递在生态系统中的作用和应用以下关于生态系统信息传递的说法不正确的是 A 任何生命形式 如果没有接受信息 处理信息和利用信息的能力 就谈不上对环境的适应 就不可避免地要被大自然所淘汰B 信息传递应用在农业生产中 不仅可提高农产品和畜产品的产量 也可对有害动物进行控制C 短日照作物黄麻 南种北移可延长其生长期并提高麻皮产量 这是对行为信息的合理利用D 在任何生态系统中 能量 物质和信息三者之间的关系是密不可分的 C 生态系统的基本功能有能量流动 物质循环和信息传递 三者密不可分 共同维持生态系统的平衡 也能使生物体更适应环境 合理利用信息传递可提高农产品的产量和控制害虫 短日照作物黄麻南种北移可延长其生长期并提高麻皮产量 是物理信息的影响 有关生态系统中信息传递起的作用说法中不正确的是 A 生命活动正常进行 离不开信息的作用B 生物种群的繁衍 离不开信息的传递C 调节生物的种间关系 维持生态系统的稳定D 只有以上三种作用信息在生态系统中的作用有很多 不止题中所说的这三种 D 抵抗力稳定性和恢复力稳定性及其理解下列有关干旱区域的生物与环境之间关系的叙述 正确的是 A 干旱区域的生态系统食物链少 抵抗力稳定性强B 干旱区域的生态系统自我调节能力弱 恢复力稳定性强C 经干旱环境长期诱导 生物体往往发生耐旱突变D 种群密度是限制干旱区域生物种群数量增长的关键性生态因素 B 干旱地区生物种类少 食物链相应也少 生态系统中群落结构比较简单 故自我调节能力较弱 抵抗力稳定性较差 而恢复力稳定性较强 所以A错误 B正确 生物体的基因突变是不定向的 耐旱突变并不是干旱诱导产生的 而是基因突变发生后 经干旱环境长期选择 是其中的耐旱突变基因保留下来 并逐代积累加强 因此C错 影响干旱地区种群数量增长的关键因素是水 D错误 做此类题目的思维主线是 营养结构 自我调节能力的大小 生态系统稳定性的强弱 具体表现为 营养结构越复杂 自我调节能力越强 抵抗力稳定性越强 恢复力稳定性越弱 关于生态系统稳定性的叙述 不正确的是 A 负反馈调节是生态系统具有自我调节能力的基础B 遭到破坏 恢复原状 属于抵抗力稳定性C 人们对自然生态系统的 干扰 不应超过其抵抗力稳定性D