1、第5讲 生态系统中的信息传递和稳态的维持Step 1 基础导学生态系统中的信息传递 生物与环境物理信息化学信息行为信息生活和行为调节机制信息传递信息反馈生物与生物小贴士 迁徙中的鸟以太阳或其他恒星发出的光为导向信息生态系统稳态的维持 负反馈自我调节相对稳定结构功能生物种类食物链(网)(或营养结构)动态平衡练一练：下列各项，属于物理信息的是_；属于化学信息的是_；属于行为信息的是_。(1)哺乳动物的体温(2)鸟类鸣叫(3)红外线(4)萤火虫发光(5)植物分泌的化学物质(6)电磁波(7)昆虫发出的声音(8)昆虫的性信息素(9)植物开花(10)蓟的刺(11)紫外线(12)蜜蜂跳舞答案：(1)、(2)
2、、(3)、(4)、(6)、(7)、(9)、(10)、(11)(5)、(8)(12)想一想：如何从结构和功能上理解生态系统的稳定性？答案：从生态系统的结构上看：生产者、消费者和分解者的种类、数量比例相对稳定，食物链、食物网相对稳定。从生态系统的功能上看：物质和能量的输入和输出相对平衡。名师点拨 任何生态系统的自我调节能力都是有一定限度的，只是大小不同而已，包括生物圈。Step 2 核心突破生态系统的信息传递 1信息传递的模型及解读(1)模型(2)析图 该模型为信息传递模式图，属物理模型。范围 形式：分为物理信息、化学信息、行为信息。来源：可来自于环境，也可来自于生物。方向：信息传递是双向的。作用
3、：信息传递可以调节生物的种间关系。过程：信源（信息产生）信道（信息传输）信宿（信息接收）阻碍其中的任一环节均不能实现信息的传递。反馈作用2信息传递的作用及应用作用或应用举 例在生态系统中的作用有利于生命活动的正常进行蝙蝠依靠“回声定位”实现对周围环境的识别、取食与飞行莴苣的种子必须接受某种波长的光信息才能萌发生长有利于生物种群的繁衍植物开花需光信息刺激昆虫分泌性外激素，引诱异性个体调节生物的种间关系，维持生态系统的稳定草原上，草返青时，“绿色”为食草动物提供了可采食的信息森林中狼与兔相互依据对方气味捕食或躲避捕食烟草释放化学物质调控害虫天敌在农业生产中的应用提高农产品或者畜产品的产量；对有害动
4、物进行控制 利用模拟动物信息吸引传粉动物，提高果树传粉效率和结实率；利用音响设备诱捕或驱赶有害动物拓展提升：信息传递与能量流动、物质循环的比较能量流动物质循环信息传递特点单向流动，逐级递减循环运动，反复利用往往是双向的范围生态系统中各营养级生物圈生物之间，生物与无机环境之间途径食物链和食物网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，形成一个统一整体(2010海淀区期末)有关生态系统信息传递的叙述中，错误的是()A信息传递把生态系统各组分联系起来成为一个整体，且有调节生态系统稳定性的作用B生态系统的反馈调节必须依赖于生态系统的信息传递
5、C生态系统中用于传递的信息都是由生物成分产生的D生物之间的捕食关系是通过信息传递实现的解析：生态系统中的信息有些是来自无机环境，如物理信息中的光。答案：C生态系统的稳定性 1稳定性前提条件只有当生态系统发展到一定阶段，它的生产者、消费者和分解者三大功能类群齐全，能量的输入和输出保持相对平衡，物质的输入和输出相对平衡时才表现出来。这一阶段就是生态系统的成熟阶段。2稳定性表现(1)结构相对稳定：生态系统中动植物种类及数量一般不会有太大的变化，一般相关种群数量呈周期性变化，可用如图曲线表示：(2)功能相对稳定：生物群落的能量输入与输出相对平衡，物质的输入与输出保持相对平衡。生态系统稳定性是一种相对稳
6、定，不是恒定不变的，总是在一定范围内波动。3种类：可分为抵抗力稳定性和恢复力稳定性抵抗力稳定性恢复力稳定性概念指生态系统抵抗外界干扰并使自身的结构与功能保持原状的能力指生态系统在受到外界干扰因素的破坏后恢复到原状的能力影响因素生态系统的组分越多，食物网越复杂，自我调节能力越强，抵抗力稳定性越高生态系统的成分越简单，则越容易恢复，与自身调节能力有关联系(1)一般呈现相反关系，抵抗力稳定性强的生态系统，恢复力稳定性差，反之亦然(2)二者是同时存在于同一系统中的两种截然不同的作用力，它们相互作用共同维持生态系统的稳定如图所示：4.生态系统抵抗力稳定性、恢复力稳定性和总稳定性的关系(如下图)(1)图中
7、两条虚线之间的部分表示生态系统功能正常的作用范围。(2)y 表示一个外来干扰使之偏离这一范围的大小，偏离的大小可以作为抵抗力稳定性强弱的指标，偏离大说明抵抗力稳定性弱，反之，抵抗力稳定性强，如热带雨林与草原生态系统相比，受到相同干扰，草原生态系统的 y 值要大于热带雨林的 y 值。(3)x 可以表示恢复到原状态所需的时间：x 越大，表示恢复力稳定性越弱，反之，恢复力稳定性强。(4)TS 表示曲线与正常范围之间所围成的面积可做为总稳定性的定量指标，这一面积越大，即 x 与 y 越大，则说明这个生态系统的总稳定性越低。(1)自我调节能力大小包括：自身净化能力物理沉降、化学分解和微生物的分解；完善的
8、营养结构自身的反馈调节，维持各营养级生物数量相对稳定。(2)抵抗力稳定性高低比较：生物圈海洋生态系统热带雨林温带草原极地荒漠。恢复力稳定性正好与其相反。(3)某一生态系统在彻底破坏之前，受到外界干扰，遭到一定程度的破坏而恢复的过程，应视为抵抗力稳定性，如河流轻度污染的净化；若遭到彻底破坏，则其恢复过程应为恢复力稳定性，如火灾后草原的恢复等。(4)食物网中营养结构最不容易被破坏的标准先看食物链，数量越多越稳定；若食物链数量相同，再看生产者，生产者多的稳定程度高。(2010宁夏适应性训练)下图表示 4 个不同的自然生态系统在受到相同程度的外来干扰后，初级消费者数量的变化情况。其中抵抗力稳定性最高的
9、生态系是()解析：从图中看出受到外来干扰后，A 图初级消费者受到的影响最小，因此抵抗力稳定性最高。答案：A 个性知识归纳 生态系统信息流模型(中国地图版)生态系统的信息传递又称信息流，此过程中伴随着一定的物质和能量消耗。但是信息流不像物质流那样是循环的，也不像能量流那样是单向的，而往往是双向的，有从输入到输出的信息传递，也有从输出向输入的信息反馈。生态系统中的信息流不仅是四个基本组成成分间及内部的流动，也不仅包括个体、种群、群落等不同水平的信息流动，而且生态系统所有层次、生物的各分类单元及其各部分都有特殊的信息联系。按照控制论的观点，正是由于这种信息流，才使生态系统产生了自动调节机制，赋予生态
10、系统以新的特点。化学信息的种类及破坏后对生物群落的影响【提示】在生态系统中生物代谢产生的物质，如酶、维生素、生长素、抗生素和性引诱剂甚至粪便等均属于传递信息的化学物质。化学信息的破坏常导致群落成分的变化，同时它们还影响着群落的营养结构和空间结构以及生物间的彼此联系。思考感悟提示选择题抢分技巧读、审、抓通过具体实例分析判定，考查学生对正 (负)反馈调节的理解能力和应用能力 方式项目 负反馈调节正反馈调节作 用是生态系统自我调节能力的基础，能使生态系统达到和保持平衡使生态系统远离平衡状态结 果抑制或减弱最初发生变化的那种成分所发生的变化加速最初发生变化的那种成分所发生的变化实 例森林中的食虫鸟和害
11、虫的数量变化；体内激素调节已经污染的湖泊中污染状况加剧；血液凝固、排尿排便、胎儿分娩等过程图 示一个森林生态系统中发生的负反馈调节一个湖泊生态系统中发生的正反馈调节正反馈调节和负反馈调节概念及实例辨析 (2010杭州质检)某池塘演变早期，藻类大量繁殖，食藻浮游动物水蚤随之大量繁殖，导致藻类数量减少，接着又引起水蚤减少。后期因排入污水，引起部分水蚤死亡，加重了污染，导致更多水蚤死亡。关于上述过程的叙述，正确的是()A早期不属于负反馈调节，后期属于负反馈调节B早期属于负反馈调节，后期属于正反馈调节C早期、后期均属于负反馈调节D早期、后期均属于正反馈调节解析：负反馈调节是指由某一成分的变化所引起的一
12、系列变化抑制或减弱最初所发生的变化，题干中所述的早期变化符合负反馈调节的机制。正反馈调节是指由某一成分的变化所引起的一系列变化促进或加强最初所发生的变化，题干中所述的后期变化属于正反馈调节。答案：B非选择题保分策略找思路、抓要点、求规范生态系统信息传递的综合考查 对信息传递有关知识点辨析(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)涉及到声音、颜色、植物形状、磁力、温度、湿度这些信
13、号，通过动物感觉器官皮肤、耳朵、眼、心或植物光敏色素、叶、芽对光、重力等感觉上述信息则判断为物理信息。(4)若涉及到化学物质挥发性这一特点则判断为化学信息。(5)范围同种生物个体之间(性外激素、蜜蜂舞蹈及孔雀开屏等)；异种生物之间(物理、化学、行为中警示作用)和生物与无机环境之间(主要有物理信息中光、磁等)。(6)方向一般为双向，与物质循环和能量流动不同。(2009海南卷，24)某种植物上栖息着一定数量的甲、乙两种昆虫和蜘蛛。甲、乙两种昆虫均以该植物为食，蜘蛛以乙昆虫为食。甲昆虫在白天活动，乙昆虫在夜晚活动。甲昆虫采食该种植物的叶片后，植物会释放出挥发性的物质 X，X 既可吸引甲昆虫的天敌，也
14、能驱赶乙昆虫。请回答：(1)上述现象中，X 分别在_之间进行传递。(2)影响甲昆虫活动的信息有两大来源，分别是_和_。影响乙昆虫活动的信息种类是_。蜘蛛在蜘蛛网上捕食乙昆虫所利用的信息种类是_。(3)若在上述植物上施用人工合成的物质 X，短期内该植物上甲昆虫天敌和乙昆虫天敌数量的变化是_。解析：植物释放的物质 X 可以在植物与甲昆虫的天敌、植物与乙昆虫之间传递。影响甲昆虫活动的信息有两大来源无机环境和生物；影响乙昆虫活动的信息种类是化学信息和物理信息；蜘蛛在蜘蛛网上捕食乙昆虫是通过感知蛛网的震动来实现的，属于物理信息。物质 X 可吸引甲昆虫的天敌，所以甲昆虫天敌数量增加；能驱赶乙昆虫，使乙昆虫
15、减少，所以乙昆虫天敌数量减少。答案：(1)植物与甲昆虫的天敌、植物与乙昆虫(2)无机环境 生物 化学信息和物理信息(其他合理答案也可)物理信息(其他合理答案也可)(3)甲昆虫天敌数量增加，乙昆虫天敌数量减少题后反思：关于生态系统中信息的种类判断的关键是分析信息传递的过程，并且是作用于接受信息的对象上的过程。此类题目出错的原因是只看到表面现象，不对具体的传递过程进行分析，就会错答。高考题组专训 理解能力的考查 1(2009广东生物，16)下列不属于生态系统信息传递的是()A心猿意马 B飞蛾扑火C花香引蝶 D老马识途解析：信息传递是生物之间交流信息的过程，传递的信息包括物理信息、化学信息、营养信息
16、和行为信息等。答案：A2(2009福建理综)下列有关生态系统稳定性的叙述，不正确的是()A生态系统具有自我调节能力，这是生态系统稳定性的基础B生态系统内部结构与功能的协调，可以提高生态系统稳定性C生物多样性对维持生态系统稳定性具有重要作用，体现了其间接价值D生态系统中的组成成分越多，食物网越复杂，生态系统恢复力稳定性就越强解析：生态系统生物种类越多、营养结构越复杂，抵抗力稳定性就越强，恢复力稳定性就越弱。答案：D获取能力的考查 3(2009天津理综，5)如图表示气候变化对甲、乙生态系统中种群类型数量的影响。据图分析，下列叙述正确的是()甲生态系统的抵抗力稳定性一定较乙生态系统强 甲生态系统中生
17、物群落的营养关系一定较乙复杂 乙生态系统在 S 点后一定有新的物种产生 乙生态系统在 S 点后一定经历次生演替过程A BCD解析：从图中可以看出，甲生态系统种群类型数量较乙生态系统多，一般来说，生态系统中的组成成分越多，食物网越复杂；抵抗力稳定性越强，因此甲生态系统的抵抗力稳定性一定较乙生态系统强。群落是同一时间内在一定区域中各种生物种群的集合，这样甲生态系统中生物群落的营养关系不一定较乙复杂。新的物种产生必须经过生殖隔离，乙生态系统在 S 点后不一定有新的物种产生。乙生态系统在 S 点时种群类型数量降到最低，而 S 点后种群类型数量又逐渐增加，可见 S 点后一定经历过一个次生演替的过程。答案
18、：B模拟题组专训生态系统信息传递的考查 1(2010上海奉贤 4 月)下列属于化学信息应用的是()A利用光信息调节和控制生物的发育B虫媒花通常有发达的蜜腺，吸引昆虫来采蜜，同时帮助它完成受粉C利用昆虫的趋光特点进行诱杀D蝙蝠通过自身发出的声波，对目标进行“回声定位”答案：B2(2010泰州高三联考)如图为生态系统信息传递模式图，有关叙述正确的是()信息传递是双向的，能量流动和物质循环也是双向的 生态系统的功能主要是能量流动和物质循环，还有信息传递 物质循环是生态系统的基础，能量流动是生态系统的动力 生态系统各成分间都有各种形式的信息传递A BC D解析：物质循环是往复的，而能量流动是单向的；无
19、机环境只能提供物理信息，其他信息不能提供，行为信息针对动物之间。答案：B生态系统稳定性的考查 3(2010江西九江摸底)下列关于生态系统稳定性的叙述，错误的是()A在一块牧草地上播种杂草形成杂草地后，其抵抗力稳定性提高B森林生态系统的抵抗力稳定性比草原生态系统低，恢复力稳定性比草原生态系统高C减少该生态系统内分解者生物的种类和数量，不能增加生态系统的抵抗力稳定性D维持生态系统的原始稳定状态是保护生态系统稳定性的最好对策之一解析：一般地说，生态系统的成分越单纯，营养结构越简单，自我调节能力就越小，抵抗力稳定性就越低；相反，生态系统中各个营养级的生物种类越多，营养结构越复杂，自我调节能力就越大，抵
20、抗力稳定性就越高；杂草地比牧草地的生物种类多，抵抗力稳定性提高；抵抗力稳定性和恢复力稳定性一般呈相反的关系；森林生态系统的抵抗力稳定性比草原生态系统高，恢复力稳定性比草原生态系统低。答案：B4(2010广州二测)某环保部门在凌晨 2 点选择某养猪场附近河流的 4 个不同地点，由上到下依次标记为 1、2、3、4 并测量其溶氧量，结果如图所示，根据图示分析不正确的是()A这条河流污染最严重的是地点 3 附近B污染最可能从地点 2 附近开始C地点 3 溶氧量减少的主要原因是光照不足，浮游植物光合作用减弱D地点 4 数据表明该河流具有抵抗力稳定性解析：地点 3 溶氧量减少主要是由水中好氧型细菌分解有机
21、物消耗氧气引起的。答案：C综合考查生态系统的结构、功能及稳定性 5(2010湖北八市联考)下图 1 表示甲、乙两个生态系统受到相同强度的干扰和解除干扰后稳定性的变化情况，图 2 表示的是甲生态系统中的食物网结构。请据图回答问题：(1)生态系统的稳定性包括抵抗力稳定性和恢复力稳定性两个方面。生态系统之所以具有抵抗力稳定性是因为生态系统内部具有一定的自动调节能力，这种调节能力取决于生态系统_和_，其主要调节机制属于_；图 1 中 a 点和 b 点比较，_点抵抗力稳定性强；当干扰解除后，生态系统的发展趋势是_。(2)若因某种原因，图 2 中 F 全部死亡，短时间内数量增加的动物是_；最有可能成为国家
22、保护动物的是_，请用生态学观点解释其理由_。答案：(1)自身的净化作用 完善的营养结构 反馈调节(或负反馈调节)b 恢复 原状或被新的生态系统代替(2)D H 能量沿食物链流动逐级递减，H 处于食物链的 顶端，获取能量少，个体数目少基本技能1实验原理(1)生态系统的稳定性与它的物种组成、营养结构和非生物因素都有着密切的关系。(2)将少量植物、以这些植物为食的动物和其他非生物物质放入一个密封的生态瓶中，便形成一个人工模拟的微型生态系统。(3)观察生态瓶中生物的生存状况和存活时间的长短，了解生态系统的稳定性及影响稳定性的因素。实验流程技能提升1生态瓶的设计要求及分析设计要求相关分析生态瓶必须是封闭
23、的防止外界生物或非生物因素的干扰生态瓶中投放的几种生物必须具有很强的生活力，成分齐全(具有生产者、消费者和分解者)生态瓶中能够进行物质循环和能量流动，在一定时期内保持稳定生态瓶的材料必须透明为光合作用提供光能；便于观察生态瓶宜小不宜大，缸中的水量应占其容积的4/5，要留出一定的空间便于操作；瓶内储备一定量的空气生态瓶的采光用较强的散射光防止水温过高导致水生植物死亡选择生命力强的生物，动物不宜太多，个体不宜太大减少对O2的消耗，防止生产量消耗量2.生态瓶稳定性观察与分析(1)观察稳定性，可通过观察动植物的生活情况、水质变化、基质变化等判断生态系统的稳定性。(2)由于生态瓶中的生态系统极为简单，自
24、我调节能力极差，所以抵抗力稳定性极低，生态系统的稳定性极易被破坏。因此，生态瓶内的生物只能保持一定时间的活性。(3)如果生态瓶是一个开放的生态系统，则生态系统的成分复杂，自我调节、自我修复和自我延续的能力强，在没有巨大外界环境干扰的情况下会长期保持相对稳定。案例导析为探究生态系统的成分，设计了如下实验：取 500 mL 的锥形瓶 4 个，分别标以 1、2、3、4，各加入约 400 mL 清水后，向 3、4 号瓶加入等量河泥，向 2、3、4 号瓶中加入等量的金鱼藻，然后，在 4 个锥形瓶中各放入 1 条金鱼，密封瓶口。将 1、2、3 号瓶置于阳光充足的阳台上(室温不超过 25)，将 4 号瓶置于
25、黑暗的纸箱中。观察并记录每瓶中金鱼的生活状况。请分析回答：(1)1 号瓶中的金鱼与 4 号瓶中的金鱼相比，哪个瓶中的金鱼生活时间长？为什么？(2)哪个瓶中金鱼生存时间最长？为什么？(3)本实验所提出的结论是什么？思路点拨：由题干可获得的主要信息有：生态瓶制作；探究实验；影响生态系统稳定性的因素。解答本题时可先分析生态系统的组分、营养结构、制作生态瓶的要求、影响因素，然后分析各小题并组织答案。(1)4 号瓶中虽有金鱼藻，但在黑暗中金鱼藻无法制造氧气，且消耗氧气，因此瓶中的氧气消耗得最快。(2)3 号瓶中含有生态系统的各种成分，并且有稳定的能量来源，因此维持稳态的时间最长。(3)从实验设置上可以看
26、出，此实验的自变量分别为河泥、金鱼藻、光照，因变量是金鱼存活的时间长短，因此本实验要说明的问题是，生态系统结构的完整性是生态系统功能稳定性的基础。答案：(1)1 号瓶中的金鱼。因为 4 号瓶置于黑暗处，金鱼藻不能进行光合作用而进行细胞呼吸，金鱼和金鱼藻的细胞呼吸共用水中溶解的氧气，故金鱼生存时间更短。(2)3 号瓶。因为 3 号瓶置于光照下，有稳定的能量来源，金鱼藻和金鱼的细胞呼吸共同消耗水中的溶氧并产生二氧化碳，为金鱼藻光合作用提供原料，金鱼藻的光合作用向水中提供氧，清水、河泥又分别为植物提供水、无机盐，河泥中的分解者将金鱼粪便分解为无机物供金鱼藻利用，这种状况能维持较长一段时间，故金鱼生存的时间较长。(3)非生物的物质和能量(水、空气、矿物质和阳光等)、生产者(金鱼藻)、消费者(金鱼)和分解者(腐生微生物等)共同构成一个生态系统，缺一不可。(1)2 号与 4 号对照，能否证明生态瓶维持稳态需要光？(2)从题中能找到证明生态系统的必备成分之一是光的两组实验吗？提示：(1)不能。2 号没有加河泥(分解者)而 4 号有河泥但无光照，存在两个变量，无法证明。(2)能，3 号和 4 号可以证明光是生态系统的必备成分之一。单击此处进入 限时规范训练
