生态学基础讲义9.pptx

一、信息一、信息通讯通讯通讯通讯:包含在情报、信号、消息、指令、数据、图包含在情报、信号、消息、指令、数据、图包含在情报、信号、消息、指令、数据、图包含在情报、信号、消息、指令、数据、图像等传播形式中新的知识内容。像等传播形式中新的知识内容。像等传播形式中新的知识内容。像等传播形式中新的知识内容。社会概念社会概念社会概念社会概念:人类共享的一切知识以及从客观事物中人类共享的一切知识以及从客观事物中人类共享的一切知识以及从客观事物中人类共享的一切知识以及从客观事物中提炼出来的各种消息之和。提炼出来的各种消息之和。提炼出来的各种消息之和。提炼出来的各种消息之和。生态系统：能引起生物生理、生化和行为变化的生态系统：能引起生物生理、生化和行为变化的生态系统：能引起生物生理、生化和行为变化的生态系统：能引起生物生理、生化和行为变化的信号。信号。信号。信号。第七章：第七章：生态系生态系统的信息传递统的信息传递生态系统中的信息生态系统中的信息信息传递是双向的，输入信息传递是双向的，输入信息传递是双向的，输入信息传递是双向的，输入输出。输出。输出。输出。正是由于信正是由于信正是由于信正是由于信息流，生态系统产生了自动调节机制。息流，生态系统产生了自动调节机制。息流，生态系统产生了自动调节机制。息流，生态系统产生了自动调节机制。生态系统中的生物与环境、生物与生物，通过一生态系统中的生物与环境、生物与生物，通过一生态系统中的生物与环境、生物与生物，通过一生态系统中的生物与环境、生物与生物，通过一系列信息取得联系。系列信息取得联系。系列信息取得联系。系列信息取得联系。生态系统中包含多种多样的信息，大致可分为：生态系统中包含多种多样的信息，大致可分为：生态系统中包含多种多样的信息，大致可分为：生态系统中包含多种多样的信息，大致可分为：物理信息、化学信息、行为信息和营养信息。物理信息、化学信息、行为信息和营养信息。物理信息、化学信息、行为信息和营养信息。物理信息、化学信息、行为信息和营养信息。二、信息的类型二、信息的类型（一）物理信息（一）物理信息以物理过程为传递形式的信息，如光、声以物理过程为传递形式的信息，如光、声电、磁、颜色等。电、磁、颜色等。1.光信息光信息太阳是光信息的主要初级信源，动物有专门的视太阳是光信息的主要初级信源，动物有专门的视觉器官（昆虫的单眼和复眼）。觉器官（昆虫的单眼和复眼）。高空的鹰通过视觉发现地面的兔子高空的鹰通过视觉发现地面的兔子候鸟的迁徙，在夜间靠天空星座确定方位。候鸟的迁徙，在夜间靠天空星座确定方位。2.声信息声信息对动物似乎有更大的重要性。动物更多地对动物似乎有更大的重要性。动物更多地是靠声信息确定食物的位置或发现敌害的是靠声信息确定食物的位置或发现敌害的存在。存在。蝙蝠和鲸类靠声纳定位系统。蝙蝠和鲸类靠声纳定位系统。鸟的鸣叫和报警声。鸟的鸣叫和报警声。3.电信息电信息生物放电现象：生物放电现象：300多种鱼类能产生多种鱼类能产生0.22V的微的微弱电压弱电压,电鳗能产生电鳗能产生600V的的 电压电压.动物对电很敏感动物对电很敏感,特别是鱼类和两栖类特别是鱼类和两栖类,皮肤有很强皮肤有很强的导电力的导电力,组织内部的电感器灵敏度更高组织内部的电感器灵敏度更高.鱼群的生物电场能与地球磁场相互作用鱼群的生物电场能与地球磁场相互作用,使鱼群正使鱼群正确选择洄游路线确选择洄游路线.4.磁信息磁信息动物能凭借自身的电磁场动物能凭借自身的电磁场动物能凭借自身的电磁场动物能凭借自身的电磁场,与地球磁场相互作用确与地球磁场相互作用确与地球磁场相互作用确与地球磁场相互作用确定方向和方位定方向和方位定方向和方位定方向和方位.如如如如:很多鱼在浩瀚的大海里遨游几千海里很多鱼在浩瀚的大海里遨游几千海里很多鱼在浩瀚的大海里遨游几千海里很多鱼在浩瀚的大海里遨游几千海里,来回迁徙来回迁徙来回迁徙来回迁徙于河海之间；侯鸟成群结队在广阔的天空中南北于河海之间；侯鸟成群结队在广阔的天空中南北于河海之间；侯鸟成群结队在广阔的天空中南北于河海之间；侯鸟成群结队在广阔的天空中南北长途往返飞行能准确到达目的地；信鸽千里传书长途往返飞行能准确到达目的地；信鸽千里传书长途往返飞行能准确到达目的地；信鸽千里传书长途往返飞行能准确到达目的地；信鸽千里传书而不误；工蜂在百花争艳的原野上，无数次将花而不误；工蜂在百花争艳的原野上，无数次将花而不误；工蜂在百花争艳的原野上，无数次将花而不误；工蜂在百花争艳的原野上，无数次将花蜜运回蜂巢。蜜运回蜂巢。蜜运回蜂巢。蜜运回蜂巢。（二）化学信息（二）化学信息生物代谢产生的一些物质，尤其是各种腺体分泌生物代谢产生的一些物质，尤其是各种腺体分泌的各类激素等均属传递信息的化学物质。的各类激素等均属传递信息的化学物质。已知结构的种间信息素达已知结构的种间信息素达30000种，主要是次生种，主要是次生代谢物生物碱、萜类、黄酮类、非蛋白质有毒氨代谢物生物碱、萜类、黄酮类、非蛋白质有毒氨基酸、苷类、芳香族化合物等。基酸、苷类、芳香族化合物等。（三）行为信息（三）行为信息许多同种动物，不同个体相遇，时常会表许多同种动物，不同个体相遇，时常会表现有趣的行为。现有趣的行为。蜜蜂发现蜜源时的舞蹈动作。蜜蜂发现蜜源时的舞蹈动作。地鸻雄鸟发现敌情时急速起飞，扇动两翼，地鸻雄鸟发现敌情时急速起飞，扇动两翼，给孵卵的雌鸟逃避信息。给孵卵的雌鸟逃避信息。（四）营养信息（四）营养信息在生态系统中，食物链、食物网代表一种信息在生态系统中，食物链、食物网代表一种信息在生态系统中，食物链、食物网代表一种信息在生态系统中，食物链、食物网代表一种信息传递系统。传递系统。传递系统。传递系统。植物叶色、被捕食者的大小、肥瘦、数量等。植物叶色、被捕食者的大小、肥瘦、数量等。植物叶色、被捕食者的大小、肥瘦、数量等。植物叶色、被捕食者的大小、肥瘦、数量等。三、信息的传递三、信息的传递1.植物的信息传递植物的信息传递(1)阳光与植物间的信息联系阳光与植物间的信息联系植物的形态建成，即其生长和分化的功能，受阳光信息的植物的形态建成，即其生长和分化的功能，受阳光信息的控制。控制。对种子的作用：烟草和莴苣是对种子的作用：烟草和莴苣是“需光种子需光种子”，瓜类、茄子、，瓜类、茄子、番茄和苋菜的种子是番茄和苋菜的种子是“嫌光种子嫌光种子”。作为信息的光能与光合作用中的光能是有区别的：在量上，作为信息的光能与光合作用中的光能是有区别的：在量上，少；在质上，为少；在质上，为280800nm，超出了可见光的范围。，超出了可见光的范围。（2）植物间的化学信息传递）植物间的化学信息传递他感作用（或化感作用，他感作用（或化感作用，allelopathy）他感作用就是一种植物通过向体外分泌代他感作用就是一种植物通过向体外分泌代谢过程中的化学物质，对其他植物产生直谢过程中的化学物质，对其他植物产生直接或间接影响的现象。接或间接影响的现象。既包括抑制作用，也包括促进作用。既包括抑制作用，也包括促进作用。他感作用的物质他感作用的物质包括乙烯、香精油、酚及其衍生物，不饱包括乙烯、香精油、酚及其衍生物，不饱和内脂、和内脂、生物碱、配糖体等。生物碱、配糖体等。通过气体挥发、根分泌、雨水淋溶和残体通过气体挥发、根分泌、雨水淋溶和残体分解等途径释放。分解等途径释放。他感作用的歇地现象他感作用的歇地现象歇歇地地现现象象:在在农农业业上上，农农作作物物必必须须与与其其他他作作物物轮轮作作，不宜连作，连作则影响作物长势，降低产量。不宜连作，连作则影响作物长势，降低产量。例例如如，早早稻稻就就是是不不宜宜连连作作的的农农作作物物，它它的的根根系系分分泌泌的的对对-羟羟基基肉肉桂桂酸酸，对对早早稻稻的的幼幼苗苗起起强强烈烈的的抑抑制制作用，连作时则长势不好，产量降低。作用，连作时则长势不好，产量降低。他感作用和植物群落中的种类组成他感作用和植物群落中的种类组成植植植植物物物物群群群群落落落落都都都都由由由由一一一一定定定定的的的的植植植植物物物物种种种种类类类类组组组组成成成成，他他他他感感感感作作作作用用用用是是是是造造造造成成成成种种种种类类类类成成成成分分分分对对对对群群群群落落落落的的的的选选选选择择择择性性性性以以以以及及及及某某某某种种种种植植植植物物物物的的的的出出出出现引起另一类消退的主要原因之一。现引起另一类消退的主要原因之一。现引起另一类消退的主要原因之一。现引起另一类消退的主要原因之一。H.B.BodeH.B.Bode（19581958）阐阐阐阐明明明明了了了了黑黑黑黑核核核核桃桃桃桃（Juglans Juglans nigranigra）树树树树下下下下几几几几乎乎乎乎没没没没有有有有草草草草本本本本植植植植物物物物的的的的原原原原因因因因。他他他他认认认认为为为为该该该该树树树树种种种种的的的的树树树树皮皮皮皮和和和和果果果果实实实实含含含含有有有有氢氢氢氢化化化化核核核核桃桃桃桃酮酮酮酮（1-4-5-1-4-5-三三三三羟羟羟羟基基基基萘萘萘萘），当当当当这这这这种种种种物物物物质质质质被被被被雨雨雨雨水水水水冲冲冲冲洗洗洗洗到到到到土土土土中中中中，即即即即被被被被氧氧氧氧化成核桃酮，并抑制其他植物的生长。化成核桃酮，并抑制其他植物的生长。化成核桃酮，并抑制其他植物的生长。化成核桃酮，并抑制其他植物的生长。他感作用与植物群落的演替他感作用与植物群落的演替引起植物群落演替的原因很多，但大体上又分为外因和内引起植物群落演替的原因很多，但大体上又分为外因和内因两大类，关于植物群落常规的内在因素，目前认为他感因两大类，关于植物群落常规的内在因素，目前认为他感作用是重要的因素之一。作用是重要的因素之一。Booth(1941)将北美草原地区弃荒地的植被演替划分为四将北美草原地区弃荒地的植被演替划分为四个阶段个阶段:有野向日葵和蒿类的杂草阶段有野向日葵和蒿类的杂草阶段,持续持续2 23 3年年;三三芒草占优势的一年生禾草阶段芒草占优势的一年生禾草阶段,持续持续9 913 3年年;须芒草占优须芒草占优势的多年生丛生禾草阶段势的多年生丛生禾草阶段,持续很长时间持续很长时间;恢复到顶级群恢复到顶级群落落普列利草原。普列利草原。由于野向日葵的根分泌出绿原酸和异绿原酸，叶子分泌出由于野向日葵的根分泌出绿原酸和异绿原酸，叶子分泌出萘酸，抑制了其他植物和自身的生长。萘酸，抑制了其他植物和自身的生长。促进作用促进作用植物的化学分泌物对其他植物产生促进作用。植物的化学分泌物对其他植物产生促进作用。如皂角和白蜡树；槭树和苹果、梨树；马铃薯和如皂角和白蜡树；槭树和苹果、梨树；马铃薯和菜豆；豌豆和小麦等。菜豆；豌豆和小麦等。麦仙翁与小麦混种，使小麦明显增产。麦仙翁能麦仙翁与小麦混种，使小麦明显增产。麦仙翁能分泌麦仙翁精、赤霉素和尿囊素等，对小麦生长分泌麦仙翁精、赤霉素和尿囊素等，对小麦生长均有促进作用。均有促进作用。（3）植物与微生物间的信息传递）植物与微生物间的信息传递他感物质通过气体挥发、根分泌、雨水淋溶和残体分解等四条途径释他感物质通过气体挥发、根分泌、雨水淋溶和残体分解等四条途径释放。后三种接触到土壤，微生物必然会降解、转化，使之成为没有活放。后三种接触到土壤，微生物必然会降解、转化，使之成为没有活性的物质或从无活性状态转化为有活性的。性的物质或从无活性状态转化为有活性的。土壤微生物本身也会产生很多对植物有害的物质，如：抗生素、酚酸、土壤微生物本身也会产生很多对植物有害的物质，如：抗生素、酚酸、脂肪酸、氨基酸等。或对植物是致病的。脂肪酸、氨基酸等。或对植物是致病的。人们已成功从微生物的次生代谢产物中发现了赤霉素类植物生长激素，人们已成功从微生物的次生代谢产物中发现了赤霉素类植物生长激素，开发出了除草剂。开发出了除草剂。植物体内的很多次生代谢产物能有效抵御病原菌的侵染。如洋葱含原植物体内的很多次生代谢产物能有效抵御病原菌的侵染。如洋葱含原儿茶酚酸能抗炭疽病。马铃薯在受到病原菌侵袭时，在染病区与健康儿茶酚酸能抗炭疽病。马铃薯在受到病原菌侵袭时，在染病区与健康组织之间出现一条鲜明的兰色荧光环，环带中抗菌的酚类物质大大增组织之间出现一条鲜明的兰色荧光环，环带中抗菌的酚类物质大大增加。加。（4）植物与动物间的信息传递）植物与动物间的信息传递植物的次生代谢物至今已鉴定化学结构的有植物的次生代谢物至今已鉴定化学结构的有5万种以上，万种以上，还有大量未知的。还有大量未知的。植物的次生代谢物远比动物的多，一方面是植物防御的需植物的次生代谢物远比动物的多，一方面是植物防御的需要；另外，植物光合作用合成有机物，合成次生物质的原要；另外，植物光合作用合成有机物，合成次生物质的原料来源丰富；植物体内的液泡和细胞壁可贮存大量次生代料来源丰富；植物体内的液泡和细胞壁可贮存大量次生代谢产物。谢产物。植物在进化过程中形成各种棘刺和皮刺，防止被取食。植物在进化过程中形成各种棘刺和皮刺，防止被取食。植物的花与授粉的昆虫的信息传递。特化种的花构造特别，植物的花与授粉的昆虫的信息传递。特化种的花构造特别，只有少数具有特殊口器的昆虫才能采得到。只有少数具有特殊口器的昆虫才能采得到。The plants of the genus The plants of the genus YuccaYucca are each pollinated exclusively by one are each pollinated exclusively by one species of yucca moth.This insect cannot complete its life cycle with species of yucca moth.This insect cannot complete its life cycle with any other plant.Therefore each species mutually benefits one any other plant.Therefore each species mutually benefits one another.another.2.动物间的信息传递动物间的信息传递 特点：特点：特点：特点：（1）信号的高效性：只要很低的浓度即可。）信号的高效性：只要很低的浓度即可。（2）信号的特异性：通常只能被同种个体接受、理解或）信号的特异性：通常只能被同种个体接受、理解或回答。回答。（3）信号的多样性：一个动物机体可发出多种不同的信）信号的多样性：一个动物机体可发出多种不同的信号。号。（4）信息通讯的普遍性：同种动物内和异种动物间。协）信息通讯的普遍性：同种动物内和异种动物间。协同进化。同进化。鼓虾穴居，丝缎虎鱼利用其洞穴作为隐蔽鼓虾穴居，丝缎虎鱼利用其洞穴作为隐蔽场所。鼓虾是盲的，当其离开洞穴时，以场所。鼓虾是盲的，当其离开洞穴时，以其细长的触角保持与鱼的接触，代替眼起其细长的触角保持与鱼的接触，代替眼起报警系统的作用。报警系统的作用。动物间信息传递的类型动物间信息传递的类型主要有视觉信号、声音信号、化学信号、主要有视觉信号、声音信号、化学信号、触觉信号、电信号等。触觉信号、电信号等。作用于对方的视觉、听觉、味觉、嗅觉和作用于对方的视觉、听觉、味觉、嗅觉和触觉等感觉器官。触觉等感觉器官。（1）视觉信号通讯）视觉信号通讯视觉信号具有一定作用距离，只能直线传视觉信号具有一定作用距离，只能直线传播，常受光线强弱的影响。播，常受光线强弱的影响。如萤火虫。如萤火虫。（2）声音信号通讯）声音信号通讯 具有种属的特异性。如：具有种属的特异性。如：昆虫振翅、磨擦发声；昆虫振翅、磨擦发声；如鸟的鸣叫；如鸟的鸣叫；哺乳动物的报警信号。哺乳动物的报警信号。（3）接触通讯）接触通讯靠身体接触进行的通讯，如：靠身体接触进行的通讯，如：靠身体接触进行的通讯，如：靠身体接触进行的通讯，如：蜜蜂发现蜜源蜜蜂发现蜜源蜜蜂发现蜜源蜜蜂发现蜜源灵长类动物的身体接触灵长类动物的身体接触灵长类动物的身体接触灵长类动物的身体接触跳蛛和狼珠的雌雄接触跳蛛和狼珠的雌雄接触跳蛛和狼珠的雌雄接触跳蛛和狼珠的雌雄接触雌雄螳螂的接触雌雄螳螂的接触雌雄螳螂的接触雌雄螳螂的接触（4）舞蹈信号通讯）舞蹈信号通讯如蜜蜂如蜜蜂如蜜蜂如蜜蜂（5）电通讯）电通讯如鱼的电通讯如鱼的电通讯（6）动物间的化学通讯）动物间的化学通讯非常普遍，动物通过外分泌腺体向外分泌某些化非常普遍，动物通过外分泌腺体向外分泌某些化学物质，携带着特定的信息，叫信息素。学物质，携带着特定的信息，叫信息素。动物的性吸引、群聚、诱食、警戒、跟踪、防卫动物的性吸引、群聚、诱食、警戒、跟踪、防卫等行为。等行为。信息素分为：性信息素、聚集信息素、诱食、报信息素分为：性信息素、聚集信息素、诱食、报警信息素、跟踪信息素等。警信息素、跟踪信息素等。性信息素性信息素研究最多的是昆虫性信息素，化学结构是研究最多的是昆虫性信息素，化学结构是高度专一的。高度专一的。雄性蚕蛾对空气中低至每毫升雄性蚕蛾对空气中低至每毫升100个分子的个分子的信息素就能作出反应。信息素就能作出反应。报警信息素报警信息素某些高等动物以及社会性及群居性昆虫，某些高等动物以及社会性及群居性昆虫，遇到危险时，释放出一种或数种化合物作遇到危险时，释放出一种或数种化合物作为信号，以警告其他个体。为信号，以警告其他个体。如鼬、蚜虫、小黄蚁等如鼬、蚜虫、小黄蚁等追踪信息素追踪信息素社会性昆虫社会性昆虫如：切叶蚁在土壤中挖掘容积为如：切叶蚁在土壤中挖掘容积为2-3立升的坑，从立升的坑，从附近的植物切下叶子铺在坑上以培植真菌，整群附近的植物切下叶子铺在坑上以培植真菌，整群蚁完全以自己培育的真菌为食物，而真菌从共生蚁完全以自己培育的真菌为食物，而真菌从共生中得到的好处是由切叶蚁中得到的好处是由切叶蚁“喂养喂养”和传播。和传播。聚集信息素聚集信息素如小蠹甲如小蠹甲隐蔽隐蔽色色与伪装与伪装以以与环境与环境相似或可相似或可隐蔽隐蔽的的图案达图案达到自我保到自我保护护的方法的方法虛虛拟拟的花的花纹纹或色彩可或色彩可警吓警吓或或暂时暂时性的欺性的欺骗骗捕食者捕食者Fig.The American bitten are examples of cryptic coloration.Fig.a white-tailed ptarmigan.警戒色警戒色(Aposematic coloration)动动物能在身物能在身体体內內储储存存有毒物有毒物质时质时即具有自即具有自我保我保护护的能力，同的能力，同时时以以较鲜艳较鲜艳的色彩來告的色彩來告知捕食者知捕食者四、信息流的应用四、信息流的应用1.光信息光信息:利用昆虫的趋光性进行诱杀利用昆虫的趋光性进行诱杀.2.化学信息化学信息:人工合成性信息素人工合成性信息素,用于防治害虫用于防治害虫.3.声信息声信息:家畜饲养（日本牛）、植物培育、家畜饲养（日本牛）、植物培育、仿生学。仿生学。