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第4、5节生态系统的信息传递和稳定性答案：物理信息物理过程化学信息行为信息议一议：信息传递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。答案：种间稳定看一看：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。答案：结构和功能自我调节负反馈干扰物质、能量投入结构与功能的协调想一想：在各种类型的生态系统中，抵抗力稳定性最强的是哪种：恢复力稳定性最强的是哪种？答案：热带雨林基础较好、结构简单的生态系统如草原生态系统。•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。1．信息的种类类别概念传递形式实例物理信息生态系统中的光、声、温度、湿度、磁力等，通过物理过程传递的信息物理过程萤火虫的闪光、植物五颜六色的花化学信息生物在生命活动过程中产生的可以传递信息的化学物质信息素昆虫的性外激素、狗利用其小便记路行为信息对于同种或异种生物能够通过其特殊行为特征传递的信息植物或动物的异常表现及行为昆虫的舞蹈•2.信息传递的一般过程•信道(信息传输)→信道(信息传输)→信宿(信息接收)•生态系统信息流动的基本模式：3．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莴苣的种子必须接受某种波长的光信息才能萌发调节生物种间关系，维持生态系统的稳定雪兔和猞猁的关系有利于生物种群的繁衍昆虫分泌性外激素，引诱异性个体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4.信息传递与能量流动、物质循环的关系项目区别联系来源途径特点范围能量流动太阳能食物链或食物网单向流动、逐级递减食物链各营养级生物间共同把生态系统各组分联系成一个统一整体，并调节生态系统的稳定性物质循环生态系统反复出现，循环流动群落与无机环境之间信息传递生物或无机环境多种途径信宿发生生理或行为的变化(单向或双向)生物与生物之间或生物与无机环境之间•1．下列各项属于生态系统物理信息的是()•A．信息素B．有机酸C．孔雀开屏D．温度•解析：生态系统中的光、声、温度、湿度、磁力等均为物理信息，信息素、有机酸为化学信息，孔雀开屏则为行为信息。•答案：D•2．信息传递在农业生产中有许多方面的应用，下列叙述错误的是()•A．提高农产品的产量B．提高农业害虫的出生率•C．控制有害动物的数量D．提高畜产品的产量•解析：农业生产中除利用信息传递来提高农产品或畜产品的产量外，还可以对有害动物进行控制。•答案：B•1．生态系统稳定性的理解•生态系统的稳定性是生态系统发展到一定阶段，它的结构和功能能够保持相对稳定时，表现出来的保持或恢复自身结构和功能相对稳定的能力。可以从以下几个方面理解：•(1)结构的相对稳定：生态系统中动植物的种类及数量一般不会有太大的变化，一般相关种群数量呈现周期性变化，可用如图曲线表示：•(2)功能的相对稳定：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。•(3)图解：(4)稳定性的比较抵抗力稳定性恢复力稳定性区别实质保持自身结构功能相对稳定恢复自身结构功能相对稳定核心抵抗干扰、保持原状遭到破坏、恢复原状影响因素一般地说，生态系统中物种丰富度越大，营养结构越复杂，抵抗力稳定性越高一般地说，生态系统中物种丰富度越小，营养结构越简单，恢复力稳定性越高联系(1)一般呈相反关系：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生态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(5)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图中两条虚线之间的部分表示生态系统功能正常的作用范围。②y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的定量指标，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。•③x可以表示恢复到原状所需的时间；x越大，表示恢复力稳定性越弱，反之，恢复力稳定性越强。•④TS表示曲线与正常范围之间所围成的面积，可作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。•(6)提高生态系统稳定性的措施•①控制对生态系统干扰的程度。对生态系统的利用应该适度，不要超过生态系统的自我调节能力。•②对人类利用强度较大的生态系统，应实施相应的物质和能量的投入，保证生态系统内部结构和功能的协调。•2．生态系统的反馈调节•当生态系统某一成分发生变化的时候，它必然会引起其他成分出现一系列的相应变化，这种变化又反过来影响最初发生变化的那种成分的现象，包括正反馈调节和负反馈调节，比较如下：调节方式比较内容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虫的数量变化已经污染的湖泊中污染状况加剧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•特别提醒：①生物圈的稳态是一种相对稳定状态，不是绝对不变的。•②生物圈中生物间复杂的营养关系是生物圈稳态维持的根本原因。•③源源不断的有机物中的化学能是生物圈维持正常运转的动力。•3．生态系统能够保持相对稳定的原因是()•A．人类活动的结果•B．生态系统的物质循环作用•C．生态系统的自我调节能力•D．受四季更替作用的影响•解析：生态系统之所以能够保持相对稳定是因为其有一定的自我调节能力。•答案：C•4．一片草地发生火灾后，第二年就长出茂密的草本植物，动物的种类和数量也很快得到恢复，这说明生态系统具有()•A．抵抗力稳定性B．恢复力稳定性•C．结构不可破坏性D．功能绝对稳定性•解析：草地发生火灾，说明遭到破坏，第二年长出茂密的草本植物，动物的种类和数量也很快得到恢复，即恢复了原状，符合恢复力稳定性的概念。•答案：B•【例1】(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_________________________。•思路点拨：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。•【例2】(2009·天津卷，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()•①甲生态系统的抵抗力稳定性一定较乙生态系统强•②甲生态系统中生物群落的营养关系一定较乙复杂•③乙生态系统在S点后一定有新的物种产生•④乙生态系统在S点后一定经历次生演替过程•A．①③B．①④C．②③D．②④•思路点拨：分别比较甲生态系统和乙生态系统的曲线与气候的关系，得出相应的结论是解答本题的突破口。•由图可知，甲生态系统种群类型数量较乙生态系统多，一般来说，生态系统中的组分越多，食物网越复杂，抵抗力稳定性就越强，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，所以甲生态系统中生物群落的营养关系不一定较乙复杂；新的物种的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：B•试题探源：•例2与2008年四川卷的第3题相似：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．在一块牧草地上通过管理提高某种牧草的产量后，其抵抗力稳定•性提高•C．在一块牧草地上栽种乔木形成树林后，其恢复力稳定性下降•D．一块弃耕后的牧草地上形成灌木林后，其抵抗力稳定性提高•这两道题均考查生态系统稳定性的相关知识。一般来说，生态系统的成分越单纯，营养结构越简单，自我(动)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(动)调节能力就越强，抵抗力稳定性就越高。抵抗力稳定性和恢复力稳定性一般呈相反的关系。牧草地上通过管理提高某种牧草的产量后，可能会使杂草等其他植物的种类和数量减少，导致抵抗力稳定性降低。故该题答案为B。•实验：设计并制作生态缸，观察其稳定性•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缸中，便形成一个人工模拟的微型生态系统。•(3)观察生态缸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。3．基本操作要求(1)生态缸的设计要求及分析设计要求相关分析生态缸必须是封闭的防止外界生物或非生物因素的干扰生态缸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)生态缸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缸的材料必须透明为光合作用提供光能；便于观察生态缸宜小不宜大，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；缸内储备一定量的空气生态缸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)生态缸稳定性观察与分析•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由于生态缸中的生态系统极为简单，自我调节能力极差，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，生态缸内的生物只能保持一定时间的活性。•