生態(tài)學8信息傳遞

1、內(nèi)容目錄,1 緒論2 生態(tài)系統(tǒng)3 生態(tài)系統(tǒng)中的生物與環(huán)境4 生態(tài)系統(tǒng)中的生物種群5 生態(tài)系統(tǒng)中的生物群落6 生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動7 生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)8 生態(tài)系統(tǒng)的信息傳遞9 生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及調(diào)整10 應用生態(tài)學,8 生態(tài)系統(tǒng)的信息傳遞,8.1 信息流的概念8.2 信息在生態(tài)系統(tǒng)中的傳遞8.3 植物的信息傳遞8.4 動物的信息傳遞8.5 信息流的人工調(diào)控,8.1 信息流的概念,8.1.1 信息概念8.1.2

2、 信息的主要特征8.1.3 信息的類型,8.1.1 信息概念,1) 信息(Information),通常是指包含在情報、信號、消息、指令、數(shù)據(jù)、圖像等傳播形式中新的知識內(nèi)容。如陽光、河水。生態(tài)系統(tǒng)中，信息就是能引起生物生理、生化和行為變化的信號。,流水帶來兩種不同的信息,2) 信息的屬性,信息來源于物質(zhì)，與能量亦有密切關系。但信息既不是物質(zhì)本身，也不是能量。正因為信息是事物運動的狀態(tài)以及狀態(tài)變化的方式而不是事物本身，它可以離開該

3、事物母體，而載荷于別的事物介質(zhì)而得以散布。,8.1.2 信息的特征,1）傳擴性2）永續(xù)性3）時效性4）分享性5）轉(zhuǎn)化性,8.1.3 信息的類型,1）物理信息2）化學信息3）行為信息4）營養(yǎng)信息,1）物理信息,光信息太陽都走啦，該向這邊了！,生態(tài)系統(tǒng)中以物理過程為傳遞形式的信息稱為物理信息，生態(tài)系統(tǒng)中的各種光、顏色、聲、熱、電、磁等都是物理信息。,嗨！天亮了，該起來了！,光,這種顏色的葉子不能吃了，我們該休眠了！,色,嗨

4、 ！他不是我們的伙伴！,色,你還逃得了嗎！,聲,這下天敵認不出來吧！,動物的保護色、警戒色與擬態(tài),A,B,C,D,E,A樹皮紡織娘（Bark katydid）B梟蝶（Owl butterfly）C枯葉蝶（Leaflike insect ( Anaea)）D捕食花螳螂（Predatory flower mantis）E蛙魚（Frog fish）,,生物電信號,心電圖波形,12導聯(lián)標準心電圖,運動心電圖記錄系統(tǒng),磁信息在動物的眼睛

5、及大腦神經(jīng)中發(fā)現(xiàn)了一種藍色感光體，感光體幫助動物利用地球磁場定位。生物中除螃蟹橫行，還有墨魚的倒行、海龜?shù)幕赜巍⒑蝤B的遷徙等，都與地球磁場及其變化密切相關。信鴿能遠程返航，是由于它有先天的特殊的“定向感覺”在他的兩眼之間突起部分就是個天然“羅盤針”，用以測量地球磁場的變化，借以定向。,2)化學信息,信息素：生態(tài)系統(tǒng)中有生物產(chǎn)生的此生代謝產(chǎn)物參與化學傳遞信息，協(xié)調(diào)各種功能，這種傳遞信息的化學物質(zhì)統(tǒng)稱為信息素。此生代謝產(chǎn)物：它們是

6、在生態(tài)進化壓力下產(chǎn)生的，非生命活動所必需的物質(zhì)。已知結(jié)構(gòu)的這類物質(zhì)約30000種，主要是生物堿，萜類、黃酮類、非蛋白質(zhì)有毒氨基酸，以及各種苷類、芳香族化合物等。,化學信息在生態(tài)系統(tǒng)個層次的作用,在個體內(nèi)：通過激素或神經(jīng)體液系統(tǒng)協(xié)調(diào)各器官的活動。在種群內(nèi)部：通過種內(nèi)信息素（又稱外激素）協(xié)調(diào)個體之間的活動，以調(diào)節(jié)動物的發(fā)育、繁殖、行為，并可提供某些情報貯存在記憶中。在群落內(nèi)部：通過種間信息素（又稱異種外激素）調(diào)節(jié)種群之間的活動。

7、,3)行為信息,許多植物的異常表現(xiàn)和動物異常行動傳遞了某種信息，可通稱為行為信息。蜜蜂發(fā)現(xiàn)蜜源時，就有舞蹈動作的表現(xiàn)，以“告訴”其它蜜蜂去采蜜。蜂舞有各種形態(tài)和動作，來表示蜜源的遠近和方向，如蜜源較近時，作圓舞姿態(tài)，蜜源較遠時，作擺尾舞等。其它工蜂則以觸角來感覺舞蹈的步伐，得到正確飛翔方向的信息。,蜜蜂的圓圈舞和擺尾舞,4)營養(yǎng)信息,在生態(tài)系統(tǒng)環(huán)境中的食物及營養(yǎng)狀況會引起生物的生理生化及行為的變化，如食物短缺會引起生物遷徙；植物葉色是草

8、食動物取食的信息；被捕食者的體重、肥瘦、數(shù)量是捕食者取食的依據(jù)。因此，營養(yǎng)信息是指環(huán)境中的食物及營養(yǎng)狀況。食物鏈就是一個生物的營養(yǎng)信息系統(tǒng)，各種生物通過營養(yǎng)信息關系聯(lián)系成一個互相依存和相互制約的整體。食物鏈中的各級生物要求一定的比例關系。,營養(yǎng)信息,在畜牧生產(chǎn)上，應根據(jù)營養(yǎng)信息規(guī)律注意飼養(yǎng)畜禽的數(shù)量與飼料量相適應，保持一定的平衡關系，也就是說飼養(yǎng)數(shù)量要根據(jù)飼料提供的信息而定。例如豬的飼料主要是靠糧食，糧食生產(chǎn)情況就是發(fā)展養(yǎng)豬生產(chǎn)的

9、信息。因此，要使養(yǎng)豬業(yè)保持穩(wěn)定發(fā)展，就必須重視飼料生產(chǎn)和調(diào)劑。在草原牧區(qū)，草原的載畜量必須根據(jù)牧草的生長量而定，使牲畜數(shù)量與牧草產(chǎn)量相適應。如果不顧牧草提供的營養(yǎng)信息，超載過牧，就必定會因牧草飼料不足而使牲畜生長不良和引起草原退化。,8.2 信息在生態(tài)系統(tǒng)中的傳遞,8.2.1 生態(tài)系統(tǒng)的信息特點8.2.2 生態(tài)系統(tǒng)信息流的環(huán)節(jié)8.2.3 信息傳遞模型8.2.4 信息傳遞實例,8.2.1 生態(tài)系統(tǒng)的信息特點,信息種類多，信息儲存量大

10、生態(tài)系統(tǒng)信息的多樣性信息通訊的復雜性,8.2.2 生態(tài)系統(tǒng)信息流的環(huán)節(jié),信息的產(chǎn)生信息的獲取信息的傳遞信息的處理信息的再生信息的施效,8.2.3 信息傳遞模型,（1）信源：它產(chǎn)生要傳輸?shù)男盘?，通常是某一生物主體或環(huán)境要素。（2）發(fā)送器官：它把要傳遞的信息變換成適合于信道上傳輸?shù)男盘?。一般由編碼器按照信道類型進行編碼。對生物主體來說，常是生物的一些器官，如：聲帶、發(fā)光體、翅、口、鼻、腿、腹膜、腺體等。（3）信道：這是連接

11、發(fā)送端與接受端的信息媒介。傳遞的信號通過此媒介從一個有機體到另一個有機體；從這一種群到另一種群；從一個群落進入另一個群落。空氣、水域’導線和光纖維等都是一些典型的信道。（4）接收器（管）：執(zhí)行與發(fā)送器官（或機械）相反的功能，把通過信道后的信號接收，或再加以變換成能被接收者所理解的消息或信號。如眼、耳、鼻、毛發(fā)、皮膚、觸角等感覺器官。（5）信宿（收信者）：信宿即為收到信息者，是信息傳遞的目的地。,8.2.4 信息傳遞實例,信息傳遞實例

12、1———取食,信息傳遞實例2———居住,風水寶地的生態(tài)條件,不通風、悶熱、污染、洪水等問題 。,信息傳遞實例3———防衛(wèi),葉蟋蟀的葉狀翅及自然保護色,8.3 植物的信息傳遞,8.3.1 植物接受信息傳遞環(huán)境信息：光、溫、水、肥、氣,需光種子：煙草、萵苣嫌光種子：瓜類、番茄、茄子、莧菜,8.3.2 植物發(fā)出信息,現(xiàn)已確定了結(jié)構(gòu)的此生代謝產(chǎn)物超過10萬種，主要是生物堿、萜類、黃酮類、醌類、酚酸類、脂族化合物、非蛋白質(zhì)氨基酸、聚乙炔

13、類、生氰糖苷、單寧、多環(huán)芳香族化合物等。他感作用。,與昆蟲有關的主要植物次生代謝物示例,8.4 動物的信息傳遞,8.4.1 動物間信息通訊的特點8.4.2 視角信號通訊8.4.3 聲音信號通訊8.4.4 接觸通訊8.4.5 舞蹈信號通訊8.4.6 電通訊8.4.7 動物間的化學通訊,8.4.1 動物間信息通訊的特點,（1）信號的高效性（2）信息的特異性（3）信息的多樣性（4）信息通訊的普遍性,8.4.2 視角信號通訊,

14、視覺信號是具有一定作用的距離。視覺信號包括光的變化、物體的形狀、結(jié)構(gòu)、移動等。這種通訊信號易于定位，但只能直線傳播，常受光線強弱的影響。螢火蟲就是以光信號進行通訊的。一般雄蟲的閃光遠較雌蟲亮，雌蟲僅僅呆在地上看著天空雄蟲的閃爍信號，然后以閃光來回應。有一種螢火蟲，雄蟲每隔5.8秒發(fā)光一次，在草叢中的雌蟲的回應，每次發(fā)光間隔時間與雄蟲一致，而且總是在雄蟲發(fā)光2秒后。閃光信號頻頻交換，如果交換順利，雄蟲就很快落到草叢中去尋找雌蟲。,視

15、覺信號通訊,有意思的是，螢火蟲中也有閃光信息通訊的假冒事例。有些捕食者種類，利用其信號的手段來騙食。P.versicolor雌蟲會發(fā)出別種雌蟲的回應閃光以騙取雄蟲自投羅網(wǎng)。它精通此術(shù)，能以閃光信號吸引4種其它種的雄蟲。當別的雄蟲熱切的接近它并欲行擁抱之際，正好走向死亡之淵。視覺信號的通訊常與其它信號相聯(lián)系，能傳遞物種、性別、年齡以及生理狀態(tài)等信息。,8.4.3 聲音信號通訊,動物發(fā)出聲音信號常具有種屬的特異性。接受者接收聲音信號時

16、，需要對聲音信號檢測，加以定向，并確定聲源的距離和位置。以聲音信號為通訊方式的特點是：（1）多方位：接受者不一定要面向信源，聲音可繞過障礙物。（2）同步性：發(fā)出聲音信號時，動物的四肢、軀干仍可活動。（3）瞬時性：聲音信號可以在一瞬間發(fā)出，也可在瞬間停止。（4）多變量：聲音有許多變量，包括強度、頻率、音質(zhì)、清晰度和時間模式等。每個變量都提供一些信息。因此聲音的信息量很大。,8.4.4 接觸通訊,8.4.5 舞蹈信號通訊,8.4.

17、6 電通訊,眾所周知，電魚可借助于電器官的放電制造電場，使它們能感知水中的各種物體，這是超乎人感知能力的一種感覺，因而引起了人們極大的好奇心。電信號實際上也是動物的一種通訊手段。據(jù)研究，魚類釋放電波的形式是具有物種特異性的，也就是說，每種電魚都有自己所特有的放電形式。,8.4.7 動物間的化學通訊,動物的性吸引、群聚、誘食、警戒、跟蹤、防衛(wèi)等行為常常與釋放的化學物質(zhì)有關。動物通過外分泌腺體 向外分泌某些化學物質(zhì)，攜帶著特定的信息，借氣流

18、或水流使其它個體嗅到或觸到，產(chǎn)生某些行為反應或產(chǎn)生某些生理變化，這種化學物質(zhì)叫做信息素（Pheromone）。,信息素①性信息素②報警信息素③追蹤信息素④聚集信息素,8.5 信息流的人工調(diào)控,8.5.1 光信息的應用8.5.2 化學息的應用8.5.3 聲信息的應用,8.5.1 光信息的應用,例如，利用各種昆蟲的趨光性特點進行誘殺。昆蟲都有趨光性的特點，但不同昆蟲對各種光波長的反應不完全相同。蘋果蠢蛾好趨集于藍色光或紫色光下，

19、二化螟對紫光反應最強，松毛蟲蛾在530mm光下反應最強，大菜粉蝶好趨黃藍光。因此可用不同的光來誘殺害蟲。各種害蟲活動時間不同，水稻二化螟、三化螟、玉米螟、棉紅鈴蟲、梨小食心蟲、小地查等，都在22時30分至4時30分活動盛行。草木蛾、桃褐斑夜蛾及葡萄實紫褐夜蛾，都在夜間飛入果園刺吸果汁，所以夜間點燈誘殺效果好。,根據(jù)各種植物的光周期特性和經(jīng)濟器官不同，人工控制光周期達到早熟高產(chǎn)，在花卉上應用很多，如短光處理菊花使其在夏天開花供觀賞。在育種

20、上利用光照處理調(diào)節(jié)不同光周期的植物，在同一時間開花進行雜交，培育優(yōu)良品種。利用作物光周期不同，采取相應措施提高產(chǎn)量，例如短日照作物黃麻，南種北移延長生長期，提高麻皮產(chǎn)量。養(yǎng)雞業(yè)在增加營養(yǎng)的基礎上延長光照時間可以提高產(chǎn)蛋率。,8.5.2 化學息的應用,自然界生物的某種行為是由少量的化學物質(zhì)的刺激引起的，如粘濁成蟲具有趨化性，對蠟味特別敏感生產(chǎn)上就利用這一點在殺菌劑中，挑以蠟類物以誘殺之。卡爾遜（Karson）和林茨（Lischer）于19

21、59年提議采用性外激素（Phenomone）,它是昆蟲分泌到體外的一種揮發(fā)性的物質(zhì)，是對同種昆蟲的其它個體發(fā)出的化學信號而影響它們的行為，故稱為信息素。根據(jù)其化學結(jié)構(gòu)，目前已人工合成20多種性外激素，用于防治害蟲，效果顯著。,1）用于預測預報,根據(jù)裝有性外激素的誘捕器所誘捕的蟲數(shù)，可以短期預報害蟲的發(fā)生時期，蟲口密度及危害范圍，可作為防治時間和面積的依據(jù)，以減少農(nóng)藥防治次數(shù)和噴藥面積，達到減輕農(nóng)藥污染的目的。,2）利用性外引誘劑“迷向法

22、”防治害蟲,在田間釋放過量的人工合成性引誘劑，使雄蟲無法辨認雌蟲的方位，或者使它的氣味感染器變得不適應或疲勞，不再對雌蟲有反應，從而干擾害蟲的正常交尾活動。國外應用“迷向法”防止森林大害蟲舞毒蛾是比較成功的。我國最近進行了“迷向法”防治棉紅鈴蟲試驗，處理區(qū)的監(jiān)測誘捕器的誘蛾雖上升99%以上，交配率和鈴害均下降20%左右。,3）性引誘劑等消減蟲口,用性引誘劑與粘蟲膠、農(nóng)藥、化學絕育劑、病毒或黑光燈等結(jié)合使用，以消滅大量蟲口。另外使用型外激

23、素，促使害鼠及早發(fā)現(xiàn)并多取食毒餌，以提高滅鼠效果。在家畜飼養(yǎng)上應用性外激素，鑒定豬的發(fā)情日期，提供確切指標，以便適時進行人工受精，促使母豬多產(chǎn)仔豬，提高繁殖能力。,8.5.3 聲信息的應用,用一定頻率的聲波處理蔬菜、谷類作物及樹木等種子，可以提高發(fā)芽率，獲得增產(chǎn)。發(fā)光園藝家用耳機套在番茄上，讓它每天“欣賞”三小時的音樂，結(jié)果番茄重達2.5kg。前蘇聯(lián)、美國也有類似的報道。此外，畜牧業(yè)生產(chǎn)，采用優(yōu)良種畜種禽，并根據(jù)其營養(yǎng)需要，輸入全價配合

24、飼料，由于飼料轉(zhuǎn)化效率的提高，同樣數(shù)量的飼料可使畜產(chǎn)品產(chǎn)出量增加一倍。有些動物聞到某種要無氣味，能使妊娠中斷，人類即可利用此原理，搞好計劃生育。,其他信息的應用,利用動物的信息行為，為仿生學開辟光輝前景，如模仿蒼蠅嗅覺器官而制成靈敏度極高的“小型氣體分析儀”，用于分析宇宙好船艙里的氣體。,8.1 信息流的概念8.1.1 信息概念8.1.2 信息的主要特征8.1.3 信息的類型8.2 信息在生態(tài)系統(tǒng)中的傳遞8.2.1 生態(tài)系統(tǒng)的

25、信息特點8.2.2 生態(tài)系統(tǒng)信息流的環(huán)節(jié)8.2.3信息傳遞模型8.2.4信息傳遞實例8.3 植物的信息傳遞8.3.1 陽光與植物間的信息傳遞8.3.2 植物間的化學信息傳遞8.3.3 植物與微生物間的信息傳遞8.3.4 植物與動物間的信息傳遞8.4 動物的信息傳遞8.4.1 動物間信息通訊的特點8.4.2 視角信號通訊8.4.3 聲音信號通訊8.4.4 接觸通訊8.4.5 舞蹈信號通訊8.4.6 電通訊8