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生物选择性必修2 生物与环境【教学设计】
第4节 生态系统的信息传递
[学习目标]
1.通过举例说出生态系统中物理、化学和行为信息的传递对生命活动的正常进行、生物种群的繁衍和种间关系的调节起着重要作用。
2.通过学习和分析生态系统中信息的种类、信息传递的作用,培养归纳和概括、批判性思维等科学思维以及科学探究能力。
3.通过分析生态系统的信息传递在生产实践中的应用,培养参与讨论、自主合作探究的社会责任感和理论联系实际的意识。
【课件自主预习】
一、生态系统中信息的种类
1.物理信息:是指通过物理过程传递的信息。
(1)举例:自然界中的光、声、温度、湿度、磁场等。
(2)来源:非生物环境、生物个体或群体。
2.化学信息:是指生物在生命活动中产生的可以传递信息的化学物质,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:生物在生命活动中产生。
3.行为信息:是指动物的特殊行为,主要指能够向同种或异种生物传递某种信息的各种动作。
举例:蜜蜂跳舞、雄鸟的“求偶炫耀”等。
4.生物可以通过一种或多种信息类型进行交流。生态系统中的信息传递包括:信息产生的部位——信息源、信息传播的媒介——信道、信息接收的生物或其部位——信息受体。
二、信息传递在生态系统中的作用
1.个体:生命活动的正常进行,离不开信息的作用,如海豚的“回声定位”,莴苣、茄、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。
3.群落和生态系统:能够调节生物的种间关系,进而维持生态系统的平衡与稳定。
三、信息传递在农业生产中的应用
1.提高农畜产品的产量。
举例:利用模拟的动物信息吸引大量的传粉动物,提高果树的传粉效率和结实率。
2.对有害动物进行控制。
举例: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。
3.目前控制动物危害的技术方法大致有三种:化学防治、生物防治和机械防治。人们越来越倾向于利用对人类生存环境无污染的、有效的生物防治。
【预习检测】
1.判断下面有关生态系统中信息的种类说法的正误。
(1)生物之间的信息传递只限于同种生物。( × )
(2)信息只能沿食物链从低营养级向高营养级传递。( × )
2.判断下面有关信息传递在生态系统中的作用及应用说法的正误。
(1)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,属于化学信息的应用。( √ )
(2)利用信息传递作用控制动物危害属于生物防治技术。( √ )
(3)莴苣种子必须接收某种波长的光才能萌发生长,说明生命活动的正常进行,离不开信息的传递。( √ )
【课堂互动探究】
探究点一 信息的种类和特点
[情境1] 下面展示了10种信息,请分析回答下列问题。
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 ⑤猎豹等猫科动物高度特化的尿标志 ⑥蜜蜂的舞蹈行为 ⑦某些植物花朵的颜色、形状等 ⑧生物代谢产生的物质如酶、维生素、生长素、抗生素等 ⑨萤火虫的闪光
⑩鼬遇到危险时由肛门附近的腺体排出的有强烈恶臭味的气体
[思考] (1)属于物理信息、化学信息和行为信息的分别有哪些?
提示:物理信息:①④⑦⑨;化学信息:②⑤⑧⑩;行为信息:③⑥。
(2)信息传递种类辨析
①生态系统中信息的种类因传播途径的不同而不同。如孔雀开屏,如果是通过行为传递给对方,则属于行为信息;如果通过羽毛的颜色等传递给对方,则属于物理信息。
②鸟类或其他动物报警,若通过声音(尖叫)则属于物理信息,若通过特殊的动作(突然飞起)则属于行为信息。
③涉及声音、颜色、植物形状、磁力、温度、湿度这些信号,通过动物的皮肤、耳朵、眼或植物的光敏色素、叶、芽等接收,则判断为物理信息。
④若涉及化学物质的挥发性这一特点则判断为化学信息。
[情境2] 如图为生态系统的信息传递模型。
[思考] (1)图中“信息”可来自何处?
提示:生物或无机环境。
(2)从图中可以看出,生态系统的信息传递是否只发生于生物与生物之间?
提示:不是,在生物与生物之间以及生物与无机环境之间都能发生信息传递。
(3)从信息传递的方向来看,生态系统的信息传递具有什么特点?
提示:往往具有双向传递的特点。
[深度思考] 动物可以利用化学信息进行种间、种内个体间的识别,还可以通过化学信息刺激性成熟。请分别举例说明。
提示:例如猎豹等猫科动物有着高度特化的尿标志的信息,它们总是仔细观察前兽留下的痕迹,并由此传达时间信息,避免与栖居在此的对手相遇;动物还可以利用化学信息来标记领域,群居动物能够通过化学信息来警告种内其他个体;许多动物分泌的性信息素,在种内两性之间起信息交流的作用,如雄鼠的气味可使幼鼠的性成熟大大提前。
[归纳总结] 生态系统中信息的种类
项目
| 种类
| | 物理信息
| 化学信息
| 行为信息
| 概念
| 通过物理过程传递的信息
| 生物在生命活动中产生的可以传递信息的化学物质
| 动物的特殊行为主要指各种动作,这些动作能够向同种或异种生物传递某种信息
| 举例
| 光、声、温度、湿度、磁力等
| 植物的生物碱、有机酸等代谢产物,动物的性外激素等
| 蜜蜂跳舞、雄鸟的“求偶炫耀”
| 来源
| 非生物环境、生物个体或群体
| 生物在生命活动中产生
| 生物的行为特征
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[应用] 信息传递是生态系统的功能之一,具有重要的作用。下列属于物理信息的是( A )
A.“唯有牡丹真国色,开花时节动京城”
B.雄鸟的“求偶炫耀”
C.昆虫的性外激素
D.玫瑰散发的香味
解析:雄鸟“求偶炫耀”属于行为信息;昆虫的性外激素和玫瑰散发的香味属于化学信息。
探究点二 信息传递的作用
[情境1] 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。
[思考] 由情境1可以看出,生命活动的正常进行离不开信息的传递。
[情境2] 自然界中,植物开花需要光信息刺激,当日照时间达到一定长度时,植物才能够开花。许多动物都能在特定时期释放用于吸引异性的信息素。
[思考] 由情境2可以得出,生物种群的繁衍离不开信息的传递。
[情境3] 当烟草叶片受到甲种蛾幼虫的采食刺激后,会释放出挥发性的化学物质。这种化学物质白天会吸引甲种蛾幼虫的天敌,夜间会驱赶乙种蛾,使其不能在烟草叶片上产卵(乙种蛾幼虫也采食烟草叶片),如图所示。试回答下列问题。
[思考] (1)甲种蛾的天敌主要在白天活动,乙种蛾主要在夜间活动,这主要受哪种信息的影响?
提示:受物理信息光的影响。
(2)上述现象体现了生态系统信息传递的哪种作用?
提示:调节生物的种间关系,以维持生态系统的平衡与稳定。
(3)利用烟草的这种特性,我们可以人工合成类似的物质应用于农业生产中,对有害动物进行防治,这种方法和农药防治相比最大的优点是什么?
提示:不污染环境。
[归纳总结] 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
| 全球性、循环往复
| 往往是双向的
| 范围
| 生态系统中各营养级
| 生物圈
| 生物之间、生物与非生物环境之间
| 途径
| 食物链和食物网
| 无机环境生物群落
| 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
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[应用] 下列哪项不属于信息传递在生态系统中的直接作用( D )
A.维持生态系统的稳定性
B.与生物种群的繁衍有关
C.调节生物的种间关系
D.增加生态系统中基因的多样性
解析:信息传递能够调节生物的种间关系,维持生态系统的平衡与稳定;信息传递与生物种群的繁衍有关;基因的多样性与个体和种群数量相关,与信息传递无直接关系。
课堂小结
完善概念图
| 记忆节节清
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| 1.信息种类:物理信息、化学信息和行为信息。
2.信息来源:物理信息可以来自生物也可以来自非生物环境;化学信息只能来自生物;行为信息只能来自生物。
3.信息传递的作用:维持生物的正常生命活动和种群的繁衍,调节种间关系,以维持生态系统的平衡与稳定。
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随堂反馈
1.判断下列关于信息传递的说法是否正确。
(1)在生物与非生物环境、生物与生物之间信息传递都是双向的。( × )
(2)金龟子遇敌害从植株上滚落装死属于行为信息。( √ )
(3)猎豹和斑马之间的信息传递有利于调节种间关系。( √ )
(4)用性引诱剂干扰害虫雌雄交尾,可有效控制害虫数量。( √ )
2.下列哪项属于生态系统中有利于种群繁衍的信息传递的功能( C )
A.性激素促进生殖器官的发育及生殖细胞的生成
B.猎捕食物时,工蚁之间通过触角接触交流信息
C.雄性园丁鸟在自己的“庭院”里不停唱歌跳舞,吸引雌鸟的到来
D.跳羚擅长使用“小牛跳跃”的特殊方式吓跑追赶它们的敌人
解析:性激素促进生殖器官的发育及生殖细胞的生成属于生物体内的信息传递,不属于生态系统的信息传递; 猎捕食物时,工蚁之间通过触角接触交流信息有利于生命活动的正常进行,不属于繁殖行为; 跳羚擅长使用“小牛跳跃”的特殊方式吓跑追赶它们的敌人属于行为信息,但不属于繁殖行为。
3.下列信息传递的实例中,属于调节生物种间关系的是( C )
A.莴苣的种子在某种波长光信息下才能萌发生长
B.昆虫散发性外激素传递信息
C.草原返青时,“绿色”为食草动物提供信息
D.雄鸟求偶时进行复杂的“求偶炫耀”
解析:A、B、D选项说明生命活动的正常进行,生物种群的繁衍,离不开信息的传递;草原的植物与食草动物之间的信息传递属于调节种间关系。
4.(不定项选择)农业生产上,可采取某种措施,诱杀某种性别或具有某种特性的昆虫,降低害虫的种群密度,从而减少害虫对农作物的危害。对下列实例的分析,正确的是( BCD )
A.利用音响设备吸引鸟类捕杀害虫属于机械防治
B.黑光灯诱杀金龟子利用的是其具有趋光性
C.利用性引诱剂诱杀菜粉蝶,通过破坏性别比例降低种群密度
D.田间释放性引诱剂干扰昆虫交配,可降低出生率
解析:利用音响设备吸引鸟类捕杀害虫属于生物防治。
5.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种类有,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。
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,维持生态系统的平衡与稳定。
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 平衡与稳定
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