生态系统的信息传递
引言:人类已经进入了信息科学的时代,信息充斥着我们生活的每一个角落,可以说离开了信息我们就没办法交流,没办法工作与生活!然而人类只是生态系统中多种多样生物中的一角,信息对于人类如此重要,那它对于生态系统中的其他生物是否也会有类似的作用呢?
首先请大家看这样一段视频:(蜜蜂采蜜——糖浆)
视频中提及的是哪种生物呢?它们正在进行一项什么工作呢?工作人员把调制好的糖浆放在彩纸上,蜜蜂就发现了,为什么放在白纸上不行呢?这个过程最初就有一蜜蜂共同行动吗?(最初是一只)从最初的一只到后来的一,这个过程中又是什么因素在发挥至关重要的作用呢?下面,咱们就来了解其中的奥秘。
看了刚才的视频,面对我这一连串的问题,大家可能还不能给出完整的答案,下面请同学们看到我给大家分发的材料:
一、阅读案例
案例一:
在上个世纪一、二十年代,许多生物学
家认为蜜蜂和其他昆虫都没有觉。难道花
朵鲜艳的彩竟会不是在吸引蜜蜂的来
访?德国生物学家卡尔·冯·弗里希(Karl蜂罗隐
von Frisch,1886-1982)对此不以为然。
他开始做实验测试蜜蜂的觉能力。在一些
有不同的灰程度的纸张中放一张有的
纸,弗里希发现,附近蜂巢中的蜜蜂能够识
别出这个颜。然后在纸上放上一个小玻
璃盘,里面装糖浆。放一段时间撤去,然后
宝宝总打嗝过一段时间之后又放上。
而且弗里希还注意到,在两次试验的间
隙,会有零星的蜜蜂飞过来侦察,如果它们
发现又有了糖浆,会返回蜂巢,几分钟后,
一大蜜蜂就会蜂拥而至。
这只侦察蜜蜂是不是跑回去报信呢,又
是如何报信的呢?科学史上最迷人的发现
之一至此意外地开始。弗里希观察到,侦察
蜜蜂回巢后,会在蜂巢上右一圈、左一圈地
跳起“8”字形的圆舞,吸引许多其他蜜蜂跟
在它后面,循着气味飞往喂食地点。糖浆越甜,舞蹈越激烈、持续的时间越长。
后来的研究发现,事情要比弗里希当初设想的要复杂得多。蜜蜂的舞蹈不是一种,而是有两种:圆圈舞或摆尾舞。圆圈舞表明蜜源较近,在100米以内;摆尾舞则表示
蜜源较远在100米之外。具体的距离和它摆尾的次数与
速度有关。而且,摇摆的方向能表示采集地点的方位,
它的平均角度表示采集地点与太阳位置的角度,即使是
阴天,蜜蜂也能通过感觉紫外线和偏振光而知道太阳的
位置。
思考与讨论:
①:“彩”对于我们是信息,对于蜜蜂是不是
信息呢?对它们到蜜源有什么样的意义?
②:蜜蜂到了蜜源后,又是怎么将“100米内”、
“100米外”的信息传递给同伴的呢?
③:在蜜蜂准确定位蜜源的过程中,它采集了哪些方面的信息?
学生思考讨论并分享成果。
小结:蜜蜂可以通过颜、阳光等信息来确定蜜源的位置,并以舞蹈的形式将蜜源的相关信息传递给同伴。于是他们获得了食物与营养。
案例二:资料分析:
案例1、蝙蝠对周围环境的识别、取食与飞行,几乎完全依赖声波。蝙蝠通过自身发出声波,对目标进行“回声定位”。
青海茶卡盐湖案例2、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。
案例3、自然界中,植物开花需要光信息刺激,当
日照时间太到一定长度时,植物才能够开花。
许多动物都能在在特定时期释放用于吸引异
性的信息素。经过科学家的收集、分离和测定,
现在确定了200余种昆虫信息素的化学结构和
性质,其中大部分是有来传递性信号的。
案例4、,科学家们在研究植物与草食性
昆虫之间的关系时,发现一个有趣的现
象:当烟草株受到蛾幼虫攻击后,能够
产生和释放一种可挥发的化学物质。尽
管目前还不清楚这种化学物质的成分,
但是可以确定它是一种信息素。因为烟
草植株释放的这种化学物质,白天可以
吸引蛾幼虫的雌蛾,使它们不能停留在
叶片上产卵。
思考讨论:
①:案例中提到的生物在生命活动过程中分别有哪些信息在起作用?如
果这些信息不能正常的传递,它们的各项生命活动还能正常进生吗?
红枣蛋糕的做法②:从案例中看,信息传递在种的繁衍过程式中起什么作用?
③:信息的传递是否只能在种内或个体与无机环境之间进行?案例4中
的信息素又有什么样的作用呢?
学生分组讨论并分享结果。(………)
小结:案例中提及的信息有:“回声”、“光波长”、“日照长度”、“信息素”……这些信息或者与生物的觅食,或者与生物的生长,或者与生物的生殖息息相关,甚至一种信息联系着几种生物,调节着种间的关系,进而对维持生态系统的稳定也有着不容忽视的作用。而这些信息,我们可以根据其性质进行分
类:例如前面提到的这几种信息中的“光”、“声”等通过物理过程传递的信息,归为物理信息;“信息素”则是以化学物质的形式传递信息的,归为化学信息;蜜蜂的舞蹈则是用特殊的行为来传递信息的,称为行为信息。
学生判断下列案例中的信息类型:
案例:①鸽子飞行从不迷失方向,它的导航机制相当“发达”。
②鸳鸯,象征性地用喙触碰一下翅翼上一根特别大的橙羽毛,来博
得异性的欢心。鹑鸡类雄性凭着华丽的外表、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。
③雄蛾的触角可以“嗅”到十一公里外雌蛾发出气味,而赶来交配。
(补充外激素的相关内容)
同学举例说明还有哪些常见的生态系统中的信息。
当我们研究好了某种生物的信息传递后,我们就可以和它们“对话”,以此来服务我们的生产生活。一方
面可以提高农产品或畜产品的产量;二是对有害动物进行控制。
二、知识迁移,解决实际问题
实例一:某地蟑螂成患。请你设计一套可行的方案来除去虫害。
现了解到蟑螂和许多其他的昆虫一样,当雌性蟑螂想要交配的时候,它会放射出一种信息素吸引异性,雄性蟑螂很快就会追随这种信息素所带有的香味而来。
(生产出一种人工合成的蟑螂信息素来引诱雄性蟑螂,然后将它们一起杀灭)实例二:现有一片苹果园,由于自然条件下这一带生活的蜜蜂较少。而现在得知两公里外一个人工蜂场,据场长介绍:这蜂有个特点,那就是只是你制造出与
蜜蜂圆圈舞或摆尾舞相同频率的声音,它们就会像看到舞蹈一样,飞往你所代
指的地点。请你想一个办法,促进苹果受粉,提高产量。不得移动蜂场,成本
太高!
蜜蜂教案(这在苹果园里放置一个电子仪器,产生与蜜蜂跳圆圈舞或摆尾舞一定的频率的声音。当蜜蜂感受到电子仪器发出的信息后,就会受到诱惑,飞到苹果
园去采蜜。就有助于苹果更好的传粉,从而提高产量。)
实例三:某地生活着很多麻雀,一到稻子成熟时就成地飞入稻田偷食稻谷,让当地农民很是恼火。但是人们又发现,有人在时麻雀就不敢来偷食。现请你在不
伤害麻雀保护生态的条件下,设计一个省时省力的可行方案来趋赶麻雀。
(篇几个稻草人插在田中,一两天换个位置)
附:板书:
2008-10-16 生态系统中信息的种类 物理信息 行为信息
化学信息 保证生命活动的正常进行 维持生物种的繁衍
维持生态系统的稳定老年人抽筋
生态系统信息 的作用 调节生物的种间关系
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