歡迎進(jìn)入生物課堂 第4 5節(jié)生態(tài)系統(tǒng)的信息傳遞和穩(wěn)定性 答案 物理信息 物理過程 化學(xué)信息 行為信息 議一議 信息傳遞不像物質(zhì)流那樣是循環(huán)的 也不像能量流那樣是單向的 而往往是雙向的 有從輸入到輸出的信息傳遞 也有從輸出向輸入的信息反饋 答案 種間 穩(wěn)定 看一看 如何從結(jié)構(gòu)和功能上理解生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性 答案 從生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)上看 生產(chǎn)者 消費(fèi)者和分解者的種類 數(shù)量比例相對穩(wěn)定 食物鏈 食物網(wǎng)相對穩(wěn)定 從生態(tài)系統(tǒng)的功能上看 物質(zhì)和能量的輸入和輸出相對平衡 答案 結(jié)構(gòu)和功能 自我調(diào)節(jié) 負(fù)反饋干擾物質(zhì) 能量投入結(jié)構(gòu)與功能的協(xié)調(diào) 想一想 在各種類型的生態(tài)系統(tǒng)中 抵抗力穩(wěn)定性最強(qiáng)的是哪種 恢復(fù)力穩(wěn)定性最強(qiáng)的是哪種 答案 熱帶雨林基礎(chǔ)較好 結(jié)構(gòu)簡單的生態(tài)系統(tǒng)如草原生態(tài)系統(tǒng) 生態(tài)系統(tǒng)信息流模型 中國地圖版 生態(tài)系統(tǒng)的信息傳遞又稱信息流 此過程中伴隨著一定的物質(zhì)和能量消耗 但是信息流不像物質(zhì)流那樣是循環(huán)的 也不像能量流那樣是單向的 而往往是雙向的 有從輸入到輸出的信息傳遞 也有從輸出向輸入的信息反饋 生態(tài)系統(tǒng)中的信息流不僅是四個基本組成成分間及內(nèi)部的流動 也不僅包括個體 種群 群落等不同水平的信息流動 而且生態(tài)系統(tǒng)所有層次 生物的各分類單元及其各部分都有特殊的信息聯(lián)系 按照控制論的觀點(diǎn) 正是由于這種信息流 才使生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生了自動調(diào)節(jié)機(jī)制 賦予生態(tài)系統(tǒng)以新的特點(diǎn) 化學(xué)信息的種類及破壞后對生物群落的影響 提示 在生態(tài)系統(tǒng)中生物代謝產(chǎn)生的物質(zhì) 如酶 維生素 生長素 抗生素和性引誘劑甚至糞便等均屬于傳遞信息的化學(xué)物質(zhì) 化學(xué)信息的破壞常導(dǎo)致群落成分的變化 同時它們還影響著群落的營養(yǎng)結(jié)構(gòu)和空間結(jié)構(gòu)以及生物間的彼此聯(lián)系 1 信息的種類 2 信息傳遞的一般過程信道 信息傳輸 信道 信息傳輸 信宿 信息接收 生態(tài)系統(tǒng)信息流動的基本模式 3 信息傳遞的作用及應(yīng)用 4 信息傳遞與能量流動 物質(zhì)循環(huán)的關(guān)系 1 下列各項(xiàng)屬于生態(tài)系統(tǒng)物理信息的是 A 信息素B 有機(jī)酸C 孔雀開屏D 溫度解析 生態(tài)系統(tǒng)中的光 聲 溫度 濕度 磁力等均為物理信息 信息素 有機(jī)酸為化學(xué)信息 孔雀開屏則為行為信息 答案 D 2 信息傳遞在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有許多方面的應(yīng)用 下列敘述錯誤的是 A 提高農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量B 提高農(nóng)業(yè)害蟲的出生率C 控制有害動物的數(shù)量D 提高畜產(chǎn)品的產(chǎn)量解析 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中除利用信息傳遞來提高農(nóng)產(chǎn)品或畜產(chǎn)品的產(chǎn)量外 還可以對有害動物進(jìn)行控制 答案 B 1 生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的理解生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性是生態(tài)系統(tǒng)發(fā)展到一定階段 它的結(jié)構(gòu)和功能能夠保持相對穩(wěn)定時 表現(xiàn)出來的保持或恢復(fù)自身結(jié)構(gòu)和功能相對穩(wěn)定的能力 可以從以下幾個方面理解 1 結(jié)構(gòu)的相對穩(wěn)定 生態(tài)系統(tǒng)中動植物的種類及數(shù)量一般不會有太大的變化 一般相關(guān)種群數(shù)量呈現(xiàn)周期性變化 可用如圖曲線表示 2 功能的相對穩(wěn)定 生物群落的能量輸入與輸出相對平衡 物質(zhì)的輸入與輸出保持相對平衡 3 圖解 4 穩(wěn)定性的比較 5 生態(tài)系統(tǒng)抵抗力穩(wěn)定性 恢復(fù)力穩(wěn)定性和總穩(wěn)定性的關(guān)系 如下圖 圖中兩條虛線之間的部分表示生態(tài)系統(tǒng)功能正常的作用范圍 y表示一個外來干擾使之偏離這一范圍的大小 偏離的大小可以作為抵抗力穩(wěn)定性的定量指標(biāo) 偏離大說明抵抗力穩(wěn)定性弱 反之 抵抗力穩(wěn)定性強(qiáng) 如熱帶雨林與草原生態(tài)系統(tǒng)相比受到相同干擾 草原生態(tài)系統(tǒng)的y值要大于熱帶雨林的y值 x可以表示恢復(fù)到原狀所需的時間 x越大 表示恢復(fù)力穩(wěn)定性越弱 反之 恢復(fù)力穩(wěn)定性越強(qiáng) TS表示曲線與正常范圍之間所圍成的面積 可作為總穩(wěn)定性的定量指標(biāo) 這一面積越大 即x與y越大 則說明這個生態(tài)系統(tǒng)的總穩(wěn)定性越低 6 提高生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的措施 控制對生態(tài)系統(tǒng)干擾的程度 對生態(tài)系統(tǒng)的利用應(yīng)該適度 不要超過生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)能力 對人類利用強(qiáng)度較大的生態(tài)系統(tǒng) 應(yīng)實(shí)施相應(yīng)的物質(zhì)和能量的投入 保證生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)和功能的協(xié)調(diào) 2 生態(tài)系統(tǒng)的反饋調(diào)節(jié)當(dāng)生態(tài)系統(tǒng)某一成分發(fā)生變化的時候 它必然會引起其他成分出現(xiàn)一系列的相應(yīng)變化 這種變化又反過來影響最初發(fā)生變化的那種成分的現(xiàn)象 包括正反饋調(diào)節(jié)和負(fù)反饋調(diào)節(jié) 比較如下 特別提醒 生物圈的穩(wěn)態(tài)是一種相對穩(wěn)定狀態(tài) 不是絕對不變的 生物圈中生物間復(fù)雜的營養(yǎng)關(guān)系是生物圈穩(wěn)態(tài)維持的根本原因 源源不斷的有機(jī)物中的化學(xué)能是生物圈維持正常運(yùn)轉(zhuǎn)的動力 3 生態(tài)系統(tǒng)能夠保持相對穩(wěn)定的原因是 A 人類活動的結(jié)果B 生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)作用C 生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)能力D 受四季更替作用的影響解析 生態(tài)系統(tǒng)之所以能夠保持相對穩(wěn)定是因?yàn)槠溆幸欢ǖ淖晕艺{(diào)節(jié)能力 答案 C 4 一片草地發(fā)生火災(zāi)后 第二年就長出茂密的草本植物 動物的種類和數(shù)量也很快得到恢復(fù) 這說明生態(tài)系統(tǒng)具有 A 抵抗力穩(wěn)定性B 恢復(fù)力穩(wěn)定性C 結(jié)構(gòu)不可破壞性D 功能絕對穩(wěn)定性解析 草地發(fā)生火災(zāi) 說明遭到破壞 第二年長出茂密的草本植物 動物的種類和數(shù)量也很快得到恢復(fù) 即恢復(fù)了原狀 符合恢復(fù)力穩(wěn)定性的概念 答案 B 例1 2009 海南卷 24 某種植物上棲息著一定數(shù)量的甲 乙兩種昆蟲和蜘蛛 甲 乙兩種昆蟲均以該植物為食 蜘蛛以乙昆蟲為食 甲昆蟲在白天活動 乙昆蟲在夜晚活動 甲昆蟲采食該種植物的葉片后 植物會釋放出揮發(fā)性的物質(zhì)X X既可吸引甲昆蟲的天敵 也能驅(qū)趕乙昆蟲 請回答 1 上述現(xiàn)象中 X分別在 之間進(jìn)行傳遞 2 影響甲昆蟲活動的信息有兩大來源 分別是 和 影響乙昆蟲活動的信息種類是 蜘蛛在蜘蛛網(wǎng)上捕食乙昆蟲所利用的信息種類是 3 若在上述植物上施用人工合成的物質(zhì)X 短期內(nèi)該植物上甲昆蟲天敵和乙昆蟲天敵數(shù)量的變化是 思路點(diǎn)撥 植物釋放的物質(zhì)X可以在植物與甲昆蟲的天敵 植物與乙昆蟲之間傳遞 影響甲昆蟲活動的信息有兩大來源 無機(jī)環(huán)境和生物 影響乙昆蟲活動的信息種類是化學(xué)信息和物理信息 蜘蛛在蜘蛛網(wǎng)上捕食乙昆蟲是通過感知蛛網(wǎng)的震動來實(shí)現(xiàn)的 屬于物理信息 物質(zhì)X可吸引甲昆蟲的天敵 所以甲昆蟲天敵數(shù)量增加 能驅(qū)趕乙昆蟲 使乙昆蟲減少 所以乙昆蟲天敵數(shù)量減少 答案 1 植物與甲昆蟲的天敵 植物與乙昆蟲 2 無機(jī)環(huán)境生物化學(xué)信息和物理信息 其他合理答案也可 物理信息 其他合理答案也可 3 甲昆蟲天敵數(shù)量增加 乙昆蟲天敵數(shù)量減少題后反思 關(guān)于生態(tài)系統(tǒng)中信息的種類判斷的關(guān)鍵是分析信息傳遞的過程 并且是作用于接受信息的對象上的過程 此類題目出錯的原因是只看到表面現(xiàn)象 不對具體的傳遞過程進(jìn)行分析 就會錯答 例2 2009 天津卷 5 如圖表示氣候變化對甲 乙生態(tài)系統(tǒng)中種群類型數(shù)量的影響 據(jù)圖分析 下列敘述正確的是 甲生態(tài)系統(tǒng)的抵抗力穩(wěn)定性一定較乙生態(tài)系統(tǒng)強(qiáng) 甲生態(tài)系統(tǒng)中生物群落的營養(yǎng)關(guān)系一定較乙復(fù)雜 乙生態(tài)系統(tǒng)在S點(diǎn)后一定有新的物種產(chǎn)生 乙生態(tài)系統(tǒng)在S點(diǎn)后一定經(jīng)歷次生演替過程A B C D 思路點(diǎn)撥 分別比較甲生態(tài)系統(tǒng)和乙生態(tài)系統(tǒng)的曲線與氣候的關(guān)系 得出相應(yīng)的結(jié)論是解答本題的突破口 由圖可知 甲生態(tài)系統(tǒng)種群類型數(shù)量較乙生態(tài)系統(tǒng)多 一般來說 生態(tài)系統(tǒng)中的組分越多 食物網(wǎng)越復(fù)雜 抵抗力穩(wěn)定性就越強(qiáng) 因此甲生態(tài)系統(tǒng)的抵抗力穩(wěn)定性一定較乙生態(tài)系統(tǒng)強(qiáng) 群落是同一時間內(nèi)在一定區(qū)域中各種生物種群的集合 所以甲生態(tài)系統(tǒng)中生物群落的營養(yǎng)關(guān)系不一定較乙復(fù)雜 新的物種的產(chǎn)生必須經(jīng)過生殖隔離 乙生態(tài)系統(tǒng)在S點(diǎn)后不一定有新的物種產(chǎn)生 乙生態(tài)系統(tǒng)在S點(diǎn)時種群類型數(shù)量降到最低 而S點(diǎn)后種群類型數(shù)量又逐漸增加 可見S點(diǎn)后一定經(jīng)歷過一個次生演替的過程 答案 B 試題探源 例2與2008年四川卷的第3題相似 下列關(guān)于生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的敘述 錯誤的是 A 在一塊牧草地上播種雜草形成雜草地后 其抵抗力穩(wěn)定性提高B 在一塊牧草地上通過管理提高某種牧草的產(chǎn)量后 其抵抗力穩(wěn)定性提高C 在一塊牧草地上栽種喬木形成樹林后 其恢復(fù)力穩(wěn)定性下降D 一塊棄耕后的牧草地上形成灌木林后 其抵抗力穩(wěn)定性提高 這兩道題均考查生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的相關(guān)知識 一般來說 生態(tài)系統(tǒng)的成分越單純 營養(yǎng)結(jié)構(gòu)越簡單 自我 動 調(diào)節(jié)能力就越小 抵抗力穩(wěn)定性就越低 相反 生態(tài)系統(tǒng)中各個營養(yǎng)級的生物種類越多 營養(yǎng)結(jié)構(gòu)越復(fù)雜 自我 動 調(diào)節(jié)能力就越強(qiáng) 抵抗力穩(wěn)定性就越高 抵抗力穩(wěn)定性和恢復(fù)力穩(wěn)定性一般呈相反的關(guān)系 牧草地上通過管理提高某種牧草的產(chǎn)量后 可能會使雜草等其他植物的種類和數(shù)量減少 導(dǎo)致抵抗力穩(wěn)定性降低 故該題答案為B 實(shí)驗(yàn) 設(shè)計并制作生態(tài)缸 觀察其穩(wěn)定性1 實(shí)驗(yàn)原理 1 生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性與它的物種組成 營養(yǎng)結(jié)構(gòu)和非生物因素都有著密切的關(guān)系 2 將少量植物 以這些植物為食的動物和其他非生物物質(zhì)放入一個密封的生態(tài)缸中 便形成一個人工模擬的微型生態(tài)系統(tǒng) 3 觀察生態(tài)缸中生物的生存狀況和存活時間的長短 了解生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性及影響穩(wěn)定性的因素 3 基本操作要求 1 生態(tài)缸的設(shè)計要求及分析 2 生態(tài)缸穩(wěn)定性觀察與分析 觀察穩(wěn)定性 可通過觀察動植物的生活情況 水質(zhì)變化 基質(zhì)變化等判斷生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性 由于生態(tài)缸中的生態(tài)系統(tǒng)極為簡單 自我調(diào)節(jié)能力極差 所以抵抗力穩(wěn)定性極低 生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性極易被破壞 因此 生態(tài)缸內(nèi)的生物只能保持一定時間的活性 如果生態(tài)缸是一個開放的生態(tài)系統(tǒng) 則生態(tài)系統(tǒng)的成分復(fù)雜 自我調(diào)節(jié) 自我修復(fù)和自我延續(xù)的能力強(qiáng) 在沒有巨大外界環(huán)境干擾的情況下會長期保持相對穩(wěn)定 例 實(shí)驗(yàn)設(shè)計 為觀察生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性 設(shè)計4個密閉 透明的生態(tài)瓶 各瓶內(nèi)的組成和條件見下表 經(jīng)過一段時間的培養(yǎng)和觀測后 發(fā)現(xiàn)甲瓶是最穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng) 注 表示有 表示無 請回答下列問題 1 乙瓶中 藻類的種群密度變化趨勢為 原因是 2 丙瓶比甲瓶有較多的有機(jī)物 原因是 3 丁瓶與甲瓶相比 氧氣含量 原因是 4 根據(jù)觀測結(jié)果 得出結(jié)論 思路點(diǎn)撥 密閉生態(tài)瓶的穩(wěn)定性取決于該生態(tài)系統(tǒng)生物種類和數(shù)量的合理搭配 生產(chǎn)者進(jìn)行光合作用 消耗水中的二氧化碳 釋放出氧氣 同時將無機(jī)物轉(zhuǎn)化成有機(jī)物 為消費(fèi)者 浮游動物和小魚提供氧氣和食物 泥沙中含有微生物 分解者 可將水中的有機(jī)物分解成無機(jī)物 實(shí)現(xiàn)瓶內(nèi)物質(zhì)循環(huán) 乙瓶缺光 丙瓶缺分解者 兩者都不能長久地維持穩(wěn)定 甲瓶無小魚較丁瓶有小魚穩(wěn)定的原因可能是生態(tài)瓶較小 小魚的存在和長大會引起生物間的競爭加劇 打破原有的平衡 自主解答 答案 1 下降缺乏光照情況下藻類不能進(jìn)行光合作用 不能生長 2 缺乏泥沙 分解者數(shù)量太少 3 減少消費(fèi)者較多 消耗較多的氧氣 4 生態(tài)系統(tǒng)應(yīng)該具有生產(chǎn)者 消費(fèi)者和分解者以及非生物的物質(zhì)和能量 有機(jī)物中的化學(xué)能 生產(chǎn)者 消費(fèi)者以及分解者之間應(yīng)保持適宜比例 以維持生態(tài)系統(tǒng)的相對穩(wěn)定 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全