生态学基础：第八章 生态系统的信息传递.ppt

8.生态系统的信息传递,C G Cao,8.1 信息流的概念 8.2 生态系统的信息传递 8.3 植物的信息传递 8.4 动物间的信息流 8.5 信息流的人工调控,8.1 信息流的概念8.1.1 信息的概念8.1.2 信息的特征8.1.3 信息的类型,C G Cao,8.1.1 信息的概念,通常是指包含在情报、信号、消息、指令、数据、图象等传播形式中新的知识内容 如阳光、河水 生态系统中，信息就是能引起生物生理、生化和行为变化的信号C G Cao,1.信息（Information）,流水带来两种不同的信息,C G Cao,温度高了，我该开花了！,秋天来了，我该怎么办？,C G Cao,2.信息的属性,信息来源于物质，与能量亦有密切关系但信息既不是物质本身，也不是能量正因为信息是事物运动的状态以及状态变化的方式而不是事物本身，它可以离开该事物母体，而载荷于别的事物介质而得以散布C G Cao,8.1.2 信息的特征,传扩性 永续性 时效性 分享性 转化性,C G Cao,8.1.3 信息的类型,物理信息 化学信息 行为信息 营养信息,C G Cao,1.物理信息,生态系统中以物理过程为传递形式的信息称为物理信息，生态系统中的各种光、颜色、声、热、电、磁等都是物理信息,C G Cao,太阳都走啦，该向这边了！,光信息,嗨！天亮了，该起来了！,光,C G Cao,这种颜色的叶子不能吃了，我们也该休眠了！,色,C G Cao,嗨！ 它是不是我们的同伴！,色,C G Cao,你还逃得了吗！,声,C G Cao,这下天敌认不出来吧！,形,C G Cao,这下天敌认不出来吧！,形,C G Cao,生物电信号,C G Cao,磁信息,在动物的眼睛及大脑神经中发现了一种蓝色感光体，感光体帮助动物利用地球磁场定位 . 生物中除螃蟹横行，还有墨鱼的倒行、海龟的回游、候鸟的迁徒等，都与地球磁场及其变化密切相关 .,C G Cao,信鸽能远程返航，是由于它有先天的特殊的“定向感觉”在他的两眼之间突起部分就是个天然“罗盘针”，用以测量地球磁场的变化，借以定向.,2.化学信息,信息素：生态系统中由生物产生的次生代谢产物参与化学传递信息，协调各种功能，这种传递信息的化学物质通称为信息素。

次生代谢产物：它们是在生态进化压力下产生的，非生命活动所必需的物质已知结构的这类物质约30000种，主要是生物碱、萜类、黄酮类、非蛋白质有毒氨基酸，以及各种苷类、芳香族化合物等,C G Cao,C G Cao,化学信息在生态系统各层次的作用,在个体内：通过激素或神经体液系统协调各器官的活动 在种群内部：通过种内信息素（又称外激素）协调个体之间的活动，以调节动物的发育、繁殖、行为，并可提供某些情报贮存在记忆中 在群落内部：通过种间信息素（又称异种外激素）调节种群之间的活动C G Cao,雄蛾的触角可以“嗅”到十一公里外雌蛾发出气味（性外激素）,化学信息,白鹭,凤眼莲根部的分泌物 可以明显地抑制由于水体 富营养化而大量繁殖的藻 类的生长化学信息,3.行为信息,许多植物的异常表现和动物异常行动传递了某种信息，可通称为行为信息蜜蜂发现蜜源时，就有舞蹈动作的表现，以“告诉”其它蜜蜂去采蜜蜂舞有各种形态和动作，来表示蜜源的远近和方向，如蜜源较近时，作圆舞姿态，蜜源较远时，作摆尾舞等其他工蜂则以触觉来感觉舞蹈的步伐，得到正确飞翔方向的信息C G Cao,C G Cao,求偶行为,鸣叫 以嘹亮的鸣声呼唤配偶的动物较多，其中有些只是简单的鸣叫，如蝉类。

有些鸟类则伴有炫耀歌喉或滔滔不绝地“表白”这种方式也容易暴露目标，往往酿成爱情悲剧极乐鸟求偶炫耀,求偶行为,炫耀 这种行为多见于水鸟如雄鸭子经常在雌鸭面前脉脉含情，不时用喙梳理羽毛，并涂擦脂肪，使羽毛平伏光洁，以炫耀自己的美丽姿态有些鸟则只梳理色彩鲜明或者色彩别致的地方最进步的是鸳鸯，它只象征性地用喙触碰一下翅翼上一根特别大的橙色羽毛鹑鸡类雄性凭着花丽的外表、雄健的气魄，常在雌性面前展翅、度步、开屏等，以炫耀自己的健美有些鸣禽则以歌舞的方式进行炫耀，从而取得配偶狗,4.营养信息,在生态系统中环境中的食物及营养状况会引起生物的生理、生化及行为的变化，如食物短缺会引起生物迁徙；植物叶色是草食动物取食的信息；被捕食者的体重、肥廋、数量是捕食者取食的依据因此，营养信息是指环境中的食物及营养状况 食物链就是一个生物的营养信息系统，各种生物通过营养信息关系联系成一个互相依存和相互制约的整体食物链中的各级生物要求一定的比例关系C G Cao,营养信息,在畜牧业生产上，应根据营养信息规律注意饲养畜禽的数量与饲料量相适应，保持一定的平衡关系，也就是说饲养数量要根据饲料提供的信息而定例如猪的饲料主要是靠粮食，粮食生产情况就是发展养猪生产的信息。

因此，要使养猪业保持稳定发展，就必须重视饲料生产和调剂在草原牧区，草原的载畜量必须根据牧草的生长量而定，使牲畜数量与牧草产量相适应如果不顾牧草提供的营养信息，超载过牧，就必定会因牧草饲料不足而使牲畜生长不良和引起草原退化C G Cao,8.2 生态系统的信息传递8.2.1 生态系统的信息特点8.2.2 生态系统信息流的环节8.2.3 信息传递模型8.2.4 信息传递实例 8.2.5 信息传递作用,C G Cao,8.2.1 生态系统的信息特点,信息种类多，信息储存量大 生态系统信息的多样性 信息通讯的复杂性,C G Cao,生态系统信息流模型,C G Cao,8.2.2 生态系统信息流的环节,信息的产生 信息的获取 信息的传递 信息的处理 信息的再生 信息的施效C G Cao,信源,发信器官,信道,接受器官,信宿,传递信号,发送消息,接受消息,8.2.3 信息传递模型,C G Cao,(1)信 源它产生要传输的信号，通常是某一生物主体或环境要素 (2)发送器官它把要传递的信息变换成适合于信道上传输的信号一般由编码器按照信道类型进行编码对生物主体来说，常是生物的一些器官，如；声带、发光体、翅、口、鼻、腿、腹膜、腺体等。

(3)信 道这是连接发送端与接收端的信息媒介传递的信号通过此媒介从一个有机体到另一个有机体；从这一种群到另一种群；从一个群落进入另一个群落空气、水域、导线和光纤维等都是一些典型的信道 (4)接收器(官)执行与发送器官（或机械）相反的功能，把通过信道后的信号接收，或再加以变换成能被接收者所理解的消息或信号如眼、耳、鼻、毛发、皮肤、触角等感觉器官 (5)信宿(收信者)信宿即为收到信息者，是信息传递的目的地C G Cao,绿色植物,光,预取食,观察思考安全否,神经思维,口腔感觉 味道刺激,选择取食,眼看、鼻闻,化学信息 营养信息,化学信息,光信息 化学信息,化学信息 接触信息,化学信息 营养信息,化学信息,草食动物取食的信息流过程,信息传递实例1取食,C G Cao,8.2.4 信息传递实例,动物居住地选择的信息源,居住地,光,温,水,湿,气,食物,天敌,声,信息传递实例2居住,C G Cao,C G Cao,C G Cao,不通风、闷热、污染、洪水等问题,8.2.5 信息传递的作用,资料1,资料2,莴苣种子萌发率与光的波长的关系,作用：,生命活动的正常进行，离不开信息的作用资料3,许多动物都能在 特定时期释放用 于吸引异性的信 息素，用来传递 性信号。

作用：,生物种群的繁衍,离不开信息的传递,作用：,调节生物的种间关系，以维持生态系统的稳定信息传递在生态系统中的作用,保证生命活动的正常进行 维持生物种群的繁衍 调节生物的种间关系，维持生态系统的稳定,8.3.1.植物接受信息,环境信息：光、温、水、肥、气,C G Cao,8.3 植物的信息传递,需光种子：烟草、莴苣 嫌光种子：瓜类、番茄、茄子、苋菜,C G Cao,.3.2.植物发出信息,现已确定了结构的次生代谢产物超过10万种，主要是生物碱、萜类、黄酮类、醌类、酚酸类、脂族化合物、非蛋白质氨基酸、聚乙炔类、生氰糖甙、单宁、多环芳香族化合物等他感作用,C G Cao,与昆虫有关的主要植物次生代谢物示例,C G Cao,8.4.1 动物间信息通讯的特点8.4.2 视觉信号通讯8.4.3 声音信号通讯8.4.4 接触通讯8.4.5 舞蹈信号通讯8.4.6 电通讯8.4.7 动物间的化学通讯,C G Cao,8.4 动物间的信息流,8.4.1 动物间信息通讯的特点,（1）信号的高效性 （2）信息的特异性 （3）信息的多样性 （4）信息通讯的普遍性,C G Cao,8.4.2 视觉信号通讯,视觉信号具有一定作用距离。

视觉信号包括光的变化、物体的形状、结构、移动等这种通讯信号易于定位，但只能直线传播，常受光线强弱的影响 萤火虫就是以光信号进行通讯的一般雄虫的闪光远较雌虫亮，雌虫仅仅呆在地上看着天空雄虫的闪烁信号，然后以闪光来回应有一种萤火虫，雄虫每隔5.8秒发光一次，在草丛中的雌虫的回应，每次发光间隔时间与雄虫一致，而且总是在雄虫发光2秒后闪光信号频频交换，如果交换顺利，雄虫就很快落到草丛中去寻找雌虫C G Cao,视觉信号通讯,有意思的是，萤火虫中也有闪光信息通讯的假冒事例有些捕食者种类，利用其信号的手段来骗食P.versicolor 雌虫会发出别种雌虫的回应闪光以骗取雄虫自投罗网它精通此术，能以闪光信号吸引4种其它种的雄虫当别的雄虫热切地接近它并欲行拥抱之际，正好走向死亡之渊 视觉信号的通讯常与其他信号相联系，能传递物种、性别、年龄以及生理状态等信息C G Cao,8.4.3 声音信号通讯,（1）多方位接受者不一定要面向信源，声音可绕过障碍物 （2）同步性发出声音信号时，动物的四肢、躯干仍可活动 （3）瞬时性声音信号可以在一瞬间发出，也可在瞬间停止 （4）多变量声音有许多变量，包括强度、频率、音质、清晰度和时间模式等。

每个变量都提供一些信息因此，声音的信息量很大C G Cao,动物发出声音信号常具有种属的特异性接受者接受声音信号时，需要对声音信号检测，加以定向，并确定声源的距离和位置以声音信号为通讯方式的特点是：,8.4.4 接触通讯,上述这些活动除了具有清洁毛皮的作用外，还具有重要的社会功能灵长动物用于通讯的接触方式很多，如挤靠、舌舔、吻、碰撞、拥抱、,C G Cao,口咬和轻轻拍打等例如，蜜蜂中的工蜂用触角触摸舞蹈蜂的身体以便获得蜜源所在地的信息；鸟类常常彼此互相整理羽毛，以便增强个体之间的社会联系和信任感；,8.4.5 舞蹈信号通讯,社会性昆虫，如蜜蜂、白蚁等生活中基本的特点是信息的频繁传递没有信息的往来传递，就难以想象几万、几十万，有时超过百万头的个体群能有分工、有协作、行动中有条不紊成为一个整体蜜蜂除具有光、声、化学等信号通讯外，舞蹈行为是它们信息传递的又一个重要方面C G Cao,8.4.6 电通讯,众所周知，电鱼可借助于电器官的放电制造电场，使它们能感知水中的各种物体，这是超乎人感知能力的一种感觉，因而引起了人们极大的好奇心电信号实际上也是动物的一种通讯手段据研究，鱼类释放电波的形式是具有物种特异性的，也就是说，每种电鱼都有自己所特有的放电形式。

C G Cao,众所周知，电鱼可借助于电器官的放电制造电场，使它们能感知水中的各种物体，这是超乎人感知能力的一种感觉，因而引起了人们极大的好奇心电信号实际上也是动物的一种通讯手段据研究，鱼类释放电波的形式是具有物种特异性的，也就是说，每种电鱼都有自己所特有的放电形式电通讯,C G Cao,8.4.7 动物间的化学通讯,动物的性吸引、群聚、诱食、警戒、跟踪、防卫等行为常常与释放的化学物质有关动物通过外分泌腺体向外分泌某些化学物质，携带着特定的信息，借气流或水流使其他个体嗅到或触到，产生某些行为反应或产生某些生理变化，这种化学物质叫做信息素（Pheromone）C G Cao,信息素。