学年高二生物人教版必修三学案第5章 第4节 生态系统的信息传递.docx
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学年高二生物人教版必修三学案第5章第4节生态系统的信息传递
第4节 生态系统的信息传递
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1.联系日常生活实例，说出生态系统中的信息传递。
2.结合资料分析，说出信息传递在生态系统以及农业生产中的作用。
一、生态系统中信息的种类（阅读P105－106）
1．物理信息：
是指通过物理过程传递的信息。
①举例：
光、声、温度、湿度、磁力等。
②来源：
无机环境、生物。
2．化学信息：
是指生物在生命活动过程中产生的可以传递信息的化学物质，其又叫信息素。
①举例：
植物的生物碱、有机酸等代谢产物，动物的性外激素等。
②来源：
生物在生命活动过程中产生。
3．行为信息：
是指动物的特殊行为，在同种或异种生物之间传递信息。
举例：
蜜蜂跳舞、雄鸟的“求偶炫耀”等。
二、信息传递在生态系统中的作用（阅读P106－107）
1．个体：
生命活动的正常进行，离不开信息的作用，如蝙蝠的“回声定位”，烟草等种子的萌发生长。
2．种群：
生物种群的繁衍，离不开信息的传递。
如植物开花、昆虫交尾。
3．群落和生态系统：
能调节生物的种间关系，以维持生态系统的稳定。
三、信息传递在农业生产中的应用（阅读P107－108）
1．提高农产品或畜产品的产量
举例：
如果能模拟动物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。
2．对有害动物的防治
举例：
利用昆虫的信息素诱捕或警示害虫，降低有害动物的种群密度。
判断正误：
（1）信息传递过程中伴随着一定的物质和能量的消耗。
（ ）
（2）信息传递只存在于生态系统的生物成分之间。
（ ）
（3）细胞膜具有细胞间信息交流的功能，它属于细胞水平的信息传递。
（ ）
（4）花香引蝶和老马识途都属于物理信息。
（ ）
（5）控制日照时间以控制花开时间是对信息传递的应用。
（ ）
答案
（1）√
（2）× （3）√ （4）× （5）√
一、生态系统中信息的种类及传递
1．信息的概念：
日常生活中，一般将可以传播的消息、情报、指令、数据与信号等称为信息。
2．三类信息比较
类别
概念
传递形式
信息来源
信息种类
举例
物理信息
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
物理过程
生物、无
机环境
光、声、温度、湿度、磁力等
蜘蛛网的振动频率、萤火虫的光
化学信息
生物在生命活动过程中，自身产生的可以传递信息的化学物质
信息素
生物
化学物质：
如生物碱、有机酸、性外激素、信息素
昆虫释放
性外激素
招引异性
行为信息
对于同种或异种生物能够通过其特殊行为特征传递的信息
动物的异常表现及行为
生物
跳舞、炫耀性动作等
孔雀开屏
3．信息传递的存在范围
1．农民常在农田中捆扎“稻草人”以驱赶鸟类，这是利用了哪种信息传递作用？
答案 “稻草人”对鸟类构成了“物理信息”。
2．高等动物的神经信息的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？
答案 二者都不是，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。
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（ ）。
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
问题导析
生态系统中三类信息的传递形式：
物理信息有明显的声、光、磁等物理载体，如题干中“闪光”；行为信息重在行为，如题干中“鸟在发现天敌后，雄鸟急速起飞，扇动翅膀”；化学信息突出化学物质，如题干中“植物根系分泌的是一种使休眠的真菌孢子发芽的化合物”。
答案 B
解析 题干中植物根系分泌的是一种化学物质，很明显属于化学信息；鸟发现天敌后，做出了很夸张的动作，强调的是特殊的行为，所以属于行为信息。
一题多变
下列各项属于物理信息的是____________；属于化学信息的是____________；属于行为信息的是________。
（1）花椒树上的刺
（2）昆虫的性外激素 （3）孔雀开屏
（4）鸟类的鸣叫声所发出的信息 （5）猎豹和猫科动物有着高度特化的尿标志的信息 （6）蜜蜂的舞蹈行为
（7）某些植物花朵的颜色、形状等给传粉昆虫的信息
（8）生物代谢产生的物质如酶、维生素、生长素、抗生素等
（9）有些候鸟的迁徙，在夜间是靠天空中的星座来确定方位的 （10）鼬遇到危险时，由肛门排出有强烈恶臭味的气体，起到报警和防御的功能
答案
（1）（4）（7）（9）
（2）（5）（8）（10） （3）（6）
二、信息传递方式及在生态系统中的作用
1．信息传递方式
信息传递的方式往往是双向的，有从输出者向输入者的信息传递，也有从输入者到输出者的反馈（如下图）。
2．信息传递的作用或应用
项目
作用或应用
举例
在生态系统中的作用
有利于生命活动的正常进行
莴苣的种子必须接受某种波长的光信息才能萌发
调节生物种间关系，以维持生态系统的稳定
雪兔和猞猁的关系
有利于生物种群的繁衍
昆虫分泌性外激素，引诱异性个体前来交配
在农业生产中的应用
提高农产品或者畜产品的产量；对有害动物进行控制
利用模拟动物信息吸引传粉动物，提高果树传粉效率和结实率；利用音响设备诱捕或驱赶有害动物
3.信息传递与能量流动、物质循环的比较
项目
能量流动
物质循环
信息传递
特点
单向流动、
逐级递减
循环流动、
反复利用
往往是双向的
范围
生态系统中
各营养级
生物圈
生物之间，生物
与无机环境之间
途径
食物链和食物网
多种
地位
生态系统
的动力
生态系统的
基础
决定能量流动
和物质循环的
方向和状态
联系
同时进行，相互依存，不可分割，形成统一整体
3．捕食者和被捕食者之间是否存在信息传递？
其传递方向是单向的还是双向的？
由此可看出，与能量流动及物质循环相比较，信息传递的最大特点是什么？
答案 存在；其信息通过食物链、食物网的渠道进行传递，其传递方向是双向的；从传递方向看，能量流动是“单向”的，物质循环在生物群落与无机环境间是“循环往复”的，而信息传递则往往是“双向”的。
4．黑光灯诱杀昆虫和施用信息素干扰昆虫正常交配而控制害虫数量的原理相同吗？
答案 黑光灯诱杀害虫的成虫，直接降低害虫种群密度，减少危害，而施放干扰素干扰害虫正常交配，以降低害虫出生率，进而降低害虫种群密度，减少害虫危害。
5．为什么说信息传递也是生态系统的一个基本功能？
答案 生命活动的正常进行，离不开信息的作用，生物种群的繁衍，也离不开信息的传递；信息还能够调节生物的种间关系，以维持生态系统的稳定。
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，决定能量流动和物质循环的方向和状态，具有调节生态系统稳定性的作用。
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，则产生较多的雌鳄。
以上事实说明生态系统中信息传递具有（ ）。
A．能够调节生物种间关系，以维持生态系统的稳定
B．影响生物种群的繁衍，维持种群数量的稳定
C．维持生物体正常的生命活动，调节生物内环境的稳态
D．对生物进行自然选择，促进生物进化
问题导析
—
—
→
答案 B
解析 题中描述的特殊声音与扬子鳄的繁殖有关，说明生态系统中信息传递能影响生物种群的繁衍，维持种群数量的稳定。
一题多变
（1）上述雄性扬子鳄发出的声音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。
答案
（1）物理
（2）性激素
1．下列关于生态系统信息传递特征的描述，正确的是（ ）。
A．生态系统的物理信息都来源于环境
B．植物都通过化学物质传递信息
C．信息沿食物链从低营养级向高营养级传递
D．信息可以调节生物的种间关系
答案 D
解析 物理信息既可以来源于无机环境，也可以来源于生物；植物不仅可以通过化学物质来传递信息，还可通过一些物理过程等来传递信息；信息在物种之间和物种内部进行传递，进而调节生物的种间关系。
2．信息传递是生态系统的重要功能之一。
下列现象中，与物理信息传递相关的是（ ）。
A．花香引蝶
B．豪猪遇敌竖起体刺
C．候鸟南飞
D．警犬嗅寻毒品
答案 C
解析 候鸟南飞是鸟感受到光照的刺激而出现的行为，光属物理信息。
3．有关信息传递在农业生产中的应用，下列说法不正确的是（ ）。
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，可以降低种群密度
D．利用信息传递可防治害虫，但效果很差
答案 D
解析 利用信息传递防治害虫效果明显，能起到很好的作用，而且对生态系统的无机环境没有较大干扰，不会造成环境污染。
4．下图为生态系统的信息传递（信息流）模型，请据图回答下面的问题。
（1）生态系统的信息流在方式和方向上不同于物质流和能量流的特点是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
（2）由于生态系统所有层次、生物的各分类单元及其各部分都有特殊的信息联系，才使生态系统产生了________机制，从而使其结构和功能维持相对稳定。
（3）生态系统营养信息的传递系统是_________________________________________。
（4）生态系统的信息传递有利于沟通__________________________________________
与________之间以及________与________之间的关系，因而信息传递是生态系统的基本功能之一。
答案
（1）生态系统中的物质是循环流动的，能量是单向流动、逐级递减的，而信息流往往是双向的
（2）自我调节 （3）食物链和食物网 （4）生物群落 无机环境 生物 生物
解析
（1）物质是循环流动的，能量流动是单向流动、逐级递减的，而信息流往往是双向的。
（2）信息传递将生态系统的各成分联系成为一个统一整体，具有一定的自我调节机制。
（3）营养信息是建立在各种生物营养关系基础之上的，所以营养信息的传递系统是食物链和食物网。
（4）信息传递是生态系统的基本功能之一，发生于生物与无机环境之间、生物与生物之间。
基础巩固
1．蟑螂喜好在夜间出来活动。
科学家把蟑螂放在实验室里，人为地将实验室的白天和黑夜加以颠倒，大约经过一个星期，蟑螂就在人造的“黑夜”时间活动（尽管实际上是白天）。
这个实验说明（ ）。
A．蟑螂能感受物理信息的改变
B．信息传递是生态系统的重要功能之一
C．行为信息可以影响蟑螂的行为
D．蟑螂可以感受一切信息刺激
答案 A
解析 蟑螂在人造的“黑夜”时间活动，光照是物理信息，不是行为信息，说明物理信息影响蟑螂的生命活动；题干中的内容不能说明B、D两项内容。
2．下列关于信息传递在生态系统中作用的叙述，不正确的是（ ）。
A．生命活动的正常进行，离不开信息的传递
B．信息能够调节生物的种间关系，以维持生态系统的稳定
C．没有信息传递，生物仍可正常生存
D．信息在生态系统中的作用，有些是我们用肉眼看不到的
答案 C
解析 信息传递的作用有两个：
其一，生命活动的正常进行、生物种群的繁衍离不开信息的传递；其二，信息传递能够调节生物种间关系，以维持生态系统的稳定。
所以，没有信息的传递，生物不可能正常生存。
3．下列做法不属于生态系统中信息传递在农业生产中应用的是（ ）。
A．捆扎稻草人驱赶稻田里的鸟类
B．利用昆虫信息素诱捕有害昆虫
C．利用秋水仙素诱导多倍体
D．播放集群信号录音招引鸟类
答案 C
解析 A、B、D三项涉及的分别是物理信息或化学信息，而秋水仙素不是信息素，不能在个体之间传递信息。
巩固提升
4．如图为生态系统信息传递模式图，相关叙述不正确的是（ ）。
A．信息传递是双向的，能量流动和物质循环也是双向的
B．生态系统的功能主要是能量流动和物质循环，还有信息传递
C．物质循环是生态系统的基础，能量流动是生态系统的动力，信息传递则决定着能量流动和物质循环的方向
D．生态系统各成分间都有各种形式的信息传递
答案 A
解析 能量流动是单向流动和逐级递减的。
5．下列信息的传递中，与其他3种不属于同一类型的是（ ）。
A．小囊虫在发现榆、松寄生植物后，会发出聚积信息素，召唤同类来共同取食
B．榆树通过分泌一种化学物质，与栎树产生相互拮抗的现象
C．雄蚊能根据雌蚊飞行时所发出的低频声波而找到雌蚊
D．群居动物通过群体气味与其他群体相区别
答案 C
解析 小囊虫在发现榆、松寄生植物后，会发出聚积信息素，召唤同类来共同取食，聚积信息素属于化学信息。
榆树通过分泌一种化学物质，与栎树产生相互拮抗的现象，这种化学物质也属于化学信息。
群居动物通过群体气味与其他群体相区别，气味属于化学信息。
雄蚊能根据雌蚊飞行时所发出的低频声波而找到雌蚊，声波属于物理信息。
6．如图表示生态系统各组成成分之间的能量流动、物质循环及信息传递过程，则甲、乙、丙三图可依次表示（ ）。
A．能量流动、碳的循环、信息传递
B．能量流动、信息传递、碳的循环
C．碳的循环、能量流动、信息传递
D．信息传递、能量流动、碳的循环
答案 C
解析 物质是循环的，可用甲图表示；能量流动是单向的，可用乙图表示；信息传递是双向的，可用丙图表示。
7．农场中种植着粮食作物、果树，饲养着家禽、家畜等。
下列不属于运用生态系统信息传递原理来提高农畜产品产量的措施的是（ ）。
A．延长家禽的光照时间，提高产蛋量
B．人工控制作物光周期，以达到早熟、高产的目的
C．施放过量的性引诱剂，干扰害虫的正常交配
D．农场中生物间的化学信息传递沿食物链逐级进行
答案 D
解析 A、B选项的描述为物理信息，C选项的描述为化学信息。
食物信息可以通过食物链传递，化学信息也可以在同一种生物之间传递。
8．下列关于生态系统中信息传递的叙述正确的是（ ）。
A．生态系统中的信息分为行为信息和化学信息两大类
B．生态系统中的信息来源于生物群落中的各种生物
C．牧草生长旺盛时，为食草动物提供采食信息，这对食草动物有利，对牧草不利
D．植物生命活动过程中产生的生物碱、有机酸等代谢产物属于化学信息
答案 D
解析 生态系统中的信息包括物理信息、化学信息和行为信息，信息来源于生物群落中的各种生物和非生物环境。
牧草生长旺盛时，为食草动物提供采食信息，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，维持生态系统的稳定。
9．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，不同的招潮蟹挥螯的方式不同，如下图甲、乙两种招潮蟹。
请据图回答下列问题：
（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________。
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
解析 招潮蟹的挥螯行为是一种求偶的行为信息，利于生物种群的繁衍。
“绿色”属于物理信息，气味属于化学信息，行为特征属于行为信息，这些信息可在不同生物之间调节种间关系，维持生态系统的稳定性。
10．阅读下面两段材料，运用所学知识回答问题：
材料一 雌蚕蛾能释放一种性引诱剂，可以把3km以外的雄蚕蛾吸引过来。
虽然每只雌蚕蛾所释放的性引诱剂的量不到0.01mg，但雄蚕蛾却仍可对其作出反应。
有趣的是雄蚕蛾对密封在玻璃瓶中的雌蚕蛾虽然看得见，但却无动于衷。
材料二 在防治害虫上，利用性引诱剂“迷向法”防治害虫效果显著。
其具体做法是：
在田间释放过量的人工合成的性引诱剂，使雄虫无法辨认雌虫的方位，或者使它的气味感受器变得不适应或疲劳，不再对雌虫有反应，从而干扰害虫的正常交尾活动。
（1）材料一说明使雄蚕蛾作出反应的性引诱剂属于________信息，而不是__________信息，不是由视觉引起的。
（2）材料一体现了信息传递的什么作用？
________________________________________
________________________。
（3）微量的性引诱剂就可引起同种雄蚕蛾的反应，这说明性引诱剂具有__________性和__________性。
（4）从材料二可以看出，“迷向法”并不能直接杀死害虫，而是通过____________________，从而使害虫种群的__________率下降，降低对作物的危害。
答案
（1）化学 物理
（2）信息传递有利于种群的繁衍 （3）高效 专一 （4）干扰雌雄虫的正常交尾 出生
解析
（1）昆虫的性引诱剂是通过空气传播的，材料一中，由于玻璃瓶的阻挡，阻碍了性引诱剂的传播和接收，但并没有阻挡视线，结果雄蚕蛾没有反应，说明性引诱剂属于化学信息，不是由视觉引起的。
（2）信息传递的作用主要表现在三个方面：
维持生命活动的正常进行、有利于生物种群的繁衍及调节生物的种间关系。
材料一中，性引诱剂有利于雌雄蚕蛾的正常交尾和繁衍。
（3）微量的性引诱剂就可引起同种雄蚕蛾的反应，可知性引诱剂具有高效性；只能引起同种雄蚕蛾的反应，说明性引诱剂具有专一性。
（4）“迷向法”能干扰雌雄虫的正常交尾，从而降低害虫的出生率，这将降低害虫的种群密度，从而降低其对作物的危害。
走进高考
11．（2013·四川卷，6）稻田生态系统是四川盆地重要的农田生态系统，卷叶螟和褐飞虱是稻田中两种主要害虫，拟水狼蛛是这两种害虫的天敌。
下列叙述错误的是（ ）。
A．害虫与拟水狼蛛间的信息传递，有利于维持生态系统的稳定
B．防治稻田害虫，可提高生产者和消费者之间的能量传递效率
C．精耕稻田和弃耕稻田的生物群落，演替的方向和速度有差异
D．用性外激素专一诱捕卷叶螟，短期内褐飞虱种群密度会下降
答案 B
解析 信息传递对于调节生物的种间关系，维持生态系统的稳定具有重要作用，故A正确；在食物链中，通过防治害虫只能提高能量利用率，使得能量朝有利于人类的方向流动，能量传递效率是不能提高的，一般为10%～20%，故B错误；精耕稻田受到人的影响，其演替方向和速度与弃耕稻田有差异，故C正确；卷叶螟和褐飞虱是拟水狼蛛的捕食对象，当卷叶螟被性外激素大量诱捕导致数量下降时，拟水狼蛛通过大量捕食褐飞虱维持种群数量，此时褐飞虱种群密度下降，故D正确。
12．（2012·安徽卷，30Ⅱ）某弃耕地的主要食物链由植物→田鼠→鼬构成。
生态学家对此食物链能量流动进行了研究，结果如下表，单位是J/（hm2·a）。
植物
田鼠
鼬
固定的太阳能
摄入量
同化量
呼吸量
摄入量
同化量
呼吸量
2.45×1011
1.05×109
7.50×108
7.15×108
2.44×107
2.25×107
2.18×107
（1）能量从田鼠传递到鼬的效率是________。
（2）在研究能量流动时，可通过标志重捕法调查田鼠种群密度。
在1hm2范围内，第一次捕获并标记40只田鼠，第二次捕获30只，其中有标记的15只。
该种群密度是________只/hm2。
若标记的田鼠有部分被鼬捕食，则会导致种群密度估算结果________。
（3）田鼠和鼬都是恒温动物，同化的能量中只有3%～5%用于____________________________，其余在呼吸作用中以热能的形式散失。
（4）鼬能够依据田鼠留下的气味去猎捕后者，田鼠同样也能够依据鼠的气味或行为躲避猎捕。
可见，信息能够______________________，维持生态系统的稳定。
答案
（1）3%
（2）80 偏高 （3）生长、发育和繁殖等生命活动 （4）调节生物的种间关系
解析
（1）能量传递效率为相邻两营养级间同化量的比值，故能量从田鼠传到鼬的效率是（2.25×107）/（7.50×108）＝3%。
（2）根据标志重捕法调查种群密度的公式计算：
40/N＝15/30，得N＝80（只）。
若标记的田鼠有部分被鼬捕食，则重捕时标记的田鼠较未被捕食时少，这样求得的N值会偏大。
（3）恒温动物同化的能量中，大部分通过细胞呼吸以热能的形式释放，进而来维持体温的恒定，故其同化量中只有一小部分用于自身的生长、发育和繁殖。
（4）通过题干信息可知信息能调节生物的种间关系，维持生态系统的稳定。
13．（2014·海南卷，28）某果园发生了虫害，该虫害是由害虫A引起的。
害虫招来了一种小蜂和一种小鸟，小蜂把卵产入害虫A体内，孵出的小蜂幼虫吃空虫体后羽化飞出，再攻击害虫A的其他个体。
小鸟特别喜食害虫A，也捕食小蜂。
在体内有小蜂幼虫的害虫A中，有些个体常疯狂地摇摆身体，因而容易被小鸟发现而被捕食。
回答下列问题：
（1）小鸟和小蜂的种间关系是________________。
⑵小鸟捕食疯狂摇摆的害虫A，对A种群的生存________（填“有利”、“不利”或“无影响”），理由是__________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
（3）体内有小蜂幼虫的害虫A摇摆身体为小鸟提供了一定的信息。
在生态系统中，信息对种间关系具有________作用，有利于维持生态系统的稳定。
答案
（1）捕食和竞争
（2）有利 通过捕食，使不适应环境的个体死亡，客观上促进了害虫A种群的发展，有利于害虫A种群的生存 （3）调节
解析
（1）根据题干可知，小蜂吃害虫，小鸟捕食害虫A和小蜂，因此小鸟和小蜂的种间关系是捕食和竞争。
（2）捕食者吃掉的大多是被捕食者中年老、病弱和年幼的个体，客观上促进了种群的发展。
（3）生态系统的信息传递具有调节种间关系、维持生态系统稳定的作用。
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