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《生态系统中的信息传递》名师教案 (1).doc

CF黑号 admin 2025-10-28 00:09 1 次浏览 0个评论
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举例:①昆虫释放性外激素,吸引异性交尾

②蚜虫接受警戒信号(告警外激素)后逃避危险

③蜜蜂接受到聚集外激素聚集

④美洲猎豹用撒尿标记自己的领地

3.行为信息

(1)概念:生态系统中以生物的表现或动传递的信息称为行为信息(behaviorinformation)。

(2)包括:舞蹈、运动等。

(3)特点:丰富多彩。

举例:①蜜蜂的舞蹈

②孔雀开屏

③在繁殖季节,公鸡“抖抖大红冠子花外衣”来引诱母鸡交配。

④鸟类的取食行为、昆虫的贮食行为、哺乳动物的攻击行为、鸟类的育雏行为等。

辨析1:

生态系统中的信息传递类型使根据其传播途径来划分的,那么,你看我现在给你的信息属于什么类型?

教师做“嘘”的动作并配小声念度。提问第一排和最后一排的同学。

第一排同学:老师让我们安静,是声音,物理信息。

最后一排同学:我没听到声音啊,不过我也知道老师是让我们安静,

因为我看到了老师的手势,是行为信息。

总结:生态系统中的信息根据传播的方式进行划分,同时也根据宿主接收到的信息类型进行划分

辨析2:

农民使用生长素类似物涂抹柱头以提高作物产量是不是生态系统中

的信息传递?如果是,属于那种类型?如果不是,请给出理由。

(小组讨论或辩论)

学生代表发言:

正方:认为是,并且属于化学信息

反方,认为不是,因为不是用于和其他个体间的交流

教师总结:生长素类似物属于植物体内分泌的内激素,用于调节自身的生长发育,并不用于种间交流,因此不属于生态系统层面的信息交流,但植物细胞确实接收到激素的信息,开启乐了一系列的生化反应,那这种信息属于什么层面上的呢?对,是细胞层面的。我们知道生态系统研究的是生物与生物之间,生物与环境之间的关系,因此,相较而言,生态系统中的信息传递有着自己的特点,我们来归纳总结一下。

(三)生态系统中信息传递的特点

介绍:与能量流动和物质循环一样,信息传递也是生态系统的基本功能之一。但它不像物质那样是可以循环的,也不像能量那样单向流动。它既有从输入到输出的信息传递,也有从输出到输入的信息反馈。

(通过展示图片和实例,对比能量流动和物质循环,归纳信息传递特点)

1.途径多种多样。

2.往往是双向的(在生物与生物之间)。

3.伴随着一定的物质和能量的消耗。

问:生态系统中含有各种各样的信息,这些信息的传递对于生物具有什么意义呢?

(四)信息传递在生态系统中的作用

自主学习【积极思维】(教材P108~109)生态系统中的信息传递事实:

1.与蝙蝠一样,海豚(图4-20左)的生活也离不开回声定位系统。海豚发出声音后,头顶上的额隆结构既能汇集声波,并将声波一束束地发出,声波在遇到障碍物时被折回,下颌的骨骼组织收集被分散折回的声波,再集中传送至位于下颌后部的特定部位。海豚根据回声的强弱判断前方障碍的方向、远近、大小。回声定位系统给予了海豚在深海黑暗的环境中捕猎的本领。

2.蝴蝶(图4-20右)在求偶时,雄蝶追逐雌蝶,雌蝶接受追逐后,雌、雄蝶成双成对翩翩起舞,进行婚飞。婚飞能促进双方性激素的同步分泌,有利于性行为的和谐。婚飞到一定时机,雌蝶出现迷恋飞舞的情形,雄蝶趁机迅速飞向雌蝶的上方释放性信息素(这一点很特别,其他昆虫是雌性释放性信息素),雌蝶感知性信息素后情不自禁地放慢飞舞速度,进而降落在植物或其他物体上等待雄蝶求偶欢聚。这时雄蝶以雌蝶为中心,绕圈飞翔或在空中左右摆动,全身贯注,以示相爱。雌蝶静止不动表示同意,等待交配。雌蝶如果不接受追求就会逃之夭夭。雌、雄蝶在邂逅时,如果雌蝶已交配过,并遭到雄蝶的追逐求爱,雌蝶就会平展四翅,将腹部高高翘起,表示反抗,拒绝婚配。

分析:1.回声定位这种无理信息传递形式对于海豚的生存有什么意义?。

2.在蝴蝶的求偶、交配中有几种形式的信息传递?它们对蝴蝶的生命活动有什么意义?

另:资料展示

1.海豚。

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。

3.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。经过科学家的收集、分离和测定,现已确定了200余种昆虫信息素的化学结构和性质,其中大部分是用来传递性信号的。

4.2001年,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:当烟草植株受到幼虫攻击后,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天敌——捕食者,夜间又能够驱除夜间活动的雌蛾,使它们不能停留在叶片上产卵。

讨论:

1.根据资料1和资料2,分析信息传递与生命活动的正常进行有什么关系?

(如果没有信息传递,蝙蝠对周围环境的识别、取食、飞行,莴苣、茄、烟草种子的萌发等生命活动将不能正常进行)

2.信息传递在种群的繁衍过程中起什么作用?(通过信息传递,雌雄个体能相互识别、交配,保证种群的繁衍)

3.资料4中的信息素能够将几种生物联系起来?

(将烟草、蛾和蛾幼虫的天敌三种生物联系起来)

4.烟草释放的信息素,在白天与夜间是否都使它本身受益?

(是)

5.请根据这些资料,总结出信息传递对于生物生存的重要性。

(信息传递对生物个体生命活动的正常进行和种群的繁衍都具有重要意义)

小结:组织学生对资料分析中的问题进行归纳总结:

1.生命活动的正常进行,离不开信息的作用。

2.生物种群的繁衍,也离不开信息的传递。

介绍:此外,生态系统中,食物链上的相邻物种之间存在着“食”与“被食”的关系,相邻物种的某些个体行为与种群特征为对方提供了大量的有用的信息。例如: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后者,兔同样也能够依据狼的气味或行为特征躲避猎捕。可见:

3.信息还能够调节生态系统的各个组成成分之间的关系,强化生态系统的调节机制,发挥维持生态系统稳态的作用。

4.信息在生态系统中的作用还有很多,有的信息尽管我们用肉眼看不到,却可以用科学方法去揭示。如果有兴趣,你可以进一步去探究。

强调:在生态系统中,信息传递的方式是多种多样的,它的作用与物质循环、能量流动一样,都是把生态系统各组分联系成一个整体,并且有调节生态系统稳定性的作用。信息传递是长期进化的结果。

过渡:信息传递作为生态系统的主要功能之一,在生态系统中起着重要的作用。那么,信息传递在农业生产上有哪些应用呢?

(五)信息传递在生产实践中的应用

角色扮演:

情景一:假如你是一位养鸡场的技术人员,随着冬天的到来,日照时间越来越短,母鸡的产蛋量也越来越少,你如何才能提高母鸡的产蛋量?

情景二:石桥苹果鲜甜味美,深受连云港市民喜爱,但是有位果农反映他遭遇了一个大难题,金纹细蛾的袭击使他今年有可能血本无归!如何帮他解决这个问题呢?

角色扮演,小组讨论得出结论:

情景一:如果我是养殖技术人员,我会在鸡窝舍里安放白炽灯,认为增加光照时间,这属于物理信息。

情景二:如果我是果农我会选择使用性外激素,吸引雄性过来并将它们捕杀,破坏金纹细蛾的性别比例,从而影响出生率,这是化学信息。我还用会录音机播放金纹细蛾天敌的集群信号,吸引天敌,这是物理信号。

总结:可以看出,你们能用科学知识武装自己,出色的完成自己的使命,我们来总结一下信息传递在农业生产中的应用。

1.调控生物的生长发育

介绍:

可以根据植物开花需要日照的长短,进行人工控制,使植物按人们需要开花,如:短日照处理能使菊花提前开花,长日照处理能使菊花延迟开花,同样也可以控制动物的繁殖,长日照利于鸡多产蛋。

2.提高农产品或畜产品的产量。

介绍:

人类种植农作物,有许多是要收获果实。(果实的发育需要幼嫩的种子提供生长素,而胚珠发育成种子,必须经过传粉)而动物的传粉对于农作物的结实不可缺少。实际上,地球上许多被子植物的传粉都是由动物完成的。在农业生产上,人们模拟传粉昆虫的信息吸引传粉昆虫帮助植物传粉,从而提高农作物的产量。

3.对有害动物进行控制。

介绍:

世界上每年有大面积的农田、草原和森林遭受病虫害、鼠害、鸟害。目前控制动物危害的技术大致有化学防治、生物防治和机械防治等。这些方法各有优点,但是目前人们越来越倾向于利用对人类生存环境无污染的生物防治。生物防治中有些就是利用信息传递作用。例如:利用音响设备发出不同的声信号诱捕或驱赶某些动物,使其结群或远离农田(教材P108图5-14“播放的结群信号录音引来了鸟类”);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。人们还可以利用特殊的化学物质,如人工合成的性外激素,干扰害虫的正常交尾,减少害虫的繁殖数量,从而减少农药的使用量,达到减少环境污染的效果。

利用光信息调节和控制生物的发育、利用各种昆虫的趋光特点进行诱杀(昆虫都有趋光的特点,但不同昆虫对波长的光反应不完全相同,因此可用不同的光来诱杀害虫。另外,各种害虫的活动时间不同,例如,水稻二化螟、三化螟、玉米螟、棉红铃虫、梨小食心虫、小地蚕等,都在22时30分至次日凌晨4时30分活动频繁;草木蛾、桃褐斑夜蛾及葡萄实紫夜蛾,都在夜间飞入果园刺吸果汁,所以夜间点灯诱杀效果好)。

人们在田间释放人工合成的性外激素,干扰害虫的正常交尾,减少害虫的繁殖数量,从而减少农药的使用量,达到既防虫又减少环境污染的效果。

人们还利用环境与生物相互作用传递的信息,适时调整产品的上市时间,如通过短日照处理使菊花提前开放,长日照处理使菊花延迟开放,以获得较高的经济效益。

小结:

信息广泛存在于生态系统中,生物通过发送、接收不同的信息进行正常的生命活动;种群乃至生态系统都需经过信息的传递保持恒定的水平。生态系统中存在着精巧的信息传递和网络,但是目前人们只能模糊地认识自然界的这种“对话”。信息传递是生态学研究的前言领域之一,随着研究的深入必定会取得更多的成果。

课外实践:设计实验,证明雌蛾能分泌外激素吸引雄蛾前来交尾。

在设计实验之前,教师介绍相关的背景知识。

背景知识:(PPT展示)

某些雌虫腹部末端能释放出性外激素来吸引雄虫,如家蚕、蛾等。只要雌虫分泌数量极其微小的性外激素(每毫升空气中存在几千个,甚至几百个性外激素分子,大约十亿分之一克左右),就能被距离数百米之外到千米左右的雄蛾所感知,从而找到伴侣进行交配。

各种昆虫的性外激素有其特异性,仅对同种的昆虫起作用。目前,一些种类的昆虫性外激素的化学结构已被搞清,它们大都属于酯类、醇类或有机酸类。科学家现已可以人工合成一些昆虫的性外激素,用做性引诱剂,再与黑光灯物理方法或杀虫剂相结合防治害虫,取得了显著的杀虫效果。

科学史上,曾经有不少科学家做过该项课题研究,教师也可适当介绍几则,启发学生提出问题,作出假设,设计实验。

1904年,法国著名科学家法布尔做了一个有趣的实验:在一个风雨交加的夜晚,在一所被丛林包围的屋子里,他把一只雌蛾扣在一个纱罩里,尽管风雨交加,还是有40多只雄蛾穿过风雨赶来交尾;第二天,法布尔在雌蛾周围撒满樟脑丸和汽油,但一点也不影响雄蛾找雌蛾,可见性外激素的作用有多大,昆虫感受性