考点二　生态系统的信息传递和稳定性

1．生态系统的信息传递

信息：在日常生活中，一般将可以传播的消息、情报、指令、数据与信号等称作信息

(1)信息的种类 （根据生态系统中传递信息的载体不同分）

①物理信息：通过物理过程传递的信息。如光、声、温度、湿度、磁力、动植物的形态、体色等。

来源：无机环境或生物本身

联系生活:短日照植物黄麻（开花需要短日照），黄麻是为了收获茎秆剥取纤维用于纺织麻袋，若将黄麻北移到山东种植，开花会推迟或不开花，产量提高。（我国位于北半球，越往北每天日照时间越长）

②化学信息：生物在生命活动过程中，动植物体内产生一些可以传递信息的化学物质（具有挥发性）——信息素，如植物有机酸、生物碱等代谢产物，以及动物性外激素等。

注意：无机环境可发出物理信息和化学信息，如一些营养物质发出的化学信息（如臭味吸引蜣螂）

③行为信息：动物通过特殊表现或特殊行为在同种或异种生物之间传递信息，即生物的行为特征可体现为行为信息。如蜜蜂跳舞、鸟类的“求偶炫耀”、乌贼喷墨等。【重在行为、较特殊】

(2)信息的来源：生物或无机环境

(3)信息的方向：信息传递往往是双向的，也有单向，并且决定能量流动和物质循环的方向和状态

(4)信息的范围：种群内部个体和个体之间，种群和种群之间，生物与无机环境之间。即生物与生物之间，生物与无机环境之间

区别：生存斗争类型→生物与生物之间，生物与无机环境之间

共同进化类型→不同种生物之间，生物与无机环境之间

【注意：多细胞生物体细胞间的信息传递是个体内的信息传递，不属于生态系统功能中的信息传递】

归纳：信息可在哪些层次进行传递？

细胞内部各部分之间、个体的细胞与细胞、种群内的个体与个体、不同种群之间、生物群落与无机环境

延伸：①生态系统中各种信息的作用不是孤立的，而是相互制约，互为因果的

②所有的信息最终都是经由基因和酶的作用，并以激素和神经系统为中介在生物中体现出来的

③信息传递的过程：信源（信息产生）→信道（信息传递）→信宿（信息接收），阻碍其中任一环节均不能实现信息传递

④判断生态系统信息类型的方法

(1)涉及声音、颜色、植物形状、磁力、温度、湿度这些信号，通过动物的感觉器官，如皮肤、耳朵、眼或植物光敏色素、叶、芽等感受上述信息，则判断为物理信息。

(2)若涉及化学物质挥发性(如性外激素等)这一特点，则判断为化学信息。

(3)凡涉及“肢体语言”的均属行为信息。

(4)在影响视线的环境中(如深山密林)，生物间多依靠“声音”这种物理过程传递信息。

(5)在噪音嘈杂的环境(如洪水、瀑布旁)，生物多以“肢体语言”这种行为信息进行交流。

(5)信息传递的作用

①维持生命活动的正常进行。→个体

实例：光信息与植物种子萌发、昆虫发育、动物生活习性和行为。蝙蝠回声定位识别周围环境、取食、飞行。莴苣种子萌发率与光的波长的关系。棉蚜虫被瓢虫捕食时被捕食的蚜虫会立即释放一种报警信息素，使周围蚜虫纷纷跌落到地面，躲避瓢虫

②维持生物种群的繁衍。→种群

实例：一些两年生植物存在春化作用（接受低温才能促进开花）

光周期与植物开花，信息素与动物的交配或交尾，光信息与动物的繁殖

③调节生物的种间关系，以维持生态系统的稳定。→群落、生态系统

实例：草原返青时,“绿色”为食草动物提供了可以采食的信息;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来躲避猎捕。

萤火虫发出的萤光是一种求偶信号，以此与异性取得联系。但这种信号往往被第三者狼蛛非法利用，结果双双被捕，成了爱情的牺牲品。

植物产生的次生代谢物质在植物生长过程中，通过信息抑制其他植物的生长、发育并加以排除的现象，常称为异株克生现象。

④信息在生态系统中还有很多未揭示的作用。

(6)信息传递的应用

①提高农产品或畜产品的产量。

实例：利用人工合成各种化学信息素，吸引传粉昆虫，提高果树的传粉效率和结实率；利用光信息调节，调控生物的生长和发育，如使菊花在夏季开花，改变某些动物的繁殖时间；延长光照时间，提高产蛋率；用一定频率的声波处理蔬菜、谷物的种子，提高发芽率。

②对有害动物进行控制。（不是直杀灭）

实例：利用昆虫的趋光性，进行诱杀，消灭害虫；利用音响设备发出的声信号，诱捕或驱赶动物；利用昆虫信息素诱捕或警示有害动物；利用人工性外激素，扰乱某些动物的雌雄交配。

害虫防治常用方法：化学防治（如农药）、机械防治（如人工捕捉）、生物防治（如引入天敌、寄生虫、使用信息素）

生物防治优点：不污染环境 缺点：见效慢

注意：信息素属于化学信息，利用信息素防治害虫属于生物防治

归纳总结生态系统三大功能的区别与联系

2．生态系统的稳定性(稳态)

(1)概念：生态系统所具有的保持或恢复自身结构和功能相对稳定的能力。

结构相对稳定：动植物种类及数量保持相对稳定

功能相对稳定：物质和能量的输入和输出相对平衡

(2)原因：生态系统具有自我调节能力。

【自我调节能力指不同生态系统都具有在一定范围内消除外来干扰的能力】

①基础：负反馈调节，既存在于生物群落内部，也存在于生物群落与无机环境之间。

【结果：抑制或减弱了最初发生的变化，使生态系统达到或保持稳定。】

比较归纳正反馈调节与负反馈调节

②特点：具有一定的限度。 如果外界的干扰强度超过了其自我调节能力范围，生态系统的稳定性将遭到严重破坏而无法恢复！例如：我国西北的黄土高原！

③大小：一般来说，生态系统的组成成分越多样，营养结构越复杂，其调节能力越强。相反，成分越单纯，其营养结构越简单，其调节能力也越小。

【生态系统的稳定性主要与生物种类有关，还要考虑生物的个体数量。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。】

④生态系统自我调节能力的两条途径

1)通过净化作用（一直存在）：物理沉降、化学分解、微生物的分解是河流生态系统抵抗环境污染的有效途径。

2)通过营养结构：生态系统的营养结构具有负反馈调节机制，如在森林生态系统中，通过负反馈调节来抵抗外界干扰，维持自身稳定。

(3)类型

①抵抗力稳定性：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。

抵抗力稳定性高的生态系统特征：各营养级的生物数量多，占有的能量多。生物种类多，食物网复杂，物质循环与能量流动的渠道多。

②恢复力稳定性：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。

恢复力稳定性高的生态系统特征：各营养级的生物个体小，数量多，繁殖快。
生物种类较少，物种扩张受到的制约较小。生物能以休眠方式渡过不利时期或产生适
应新环境的新类型。

辨析：某一生态系统在受到外界干扰，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，则其恢复过程应视为恢复力稳定性，如火灾后草原的恢复等。

联系：相反（或负相关）关系，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。

注意：抵抗力稳定性和恢复力稳定性的关系并不一定都是相反的，如冻土苔原生态系统，由于物种组成成分单一、结构简单，它的抵抗力稳定性和恢复力稳定性都较低。

“实例法”分析抵抗力稳定性和恢复力稳定性的大小关系

解析：

①y指外来干扰偏离正常范围的大小，可为抵抗力稳定性的指标。y越大说明抵抗力稳定性弱，反之则强。如果受到相同干扰，草原生态系统y值大于热带雨林。

②x为恢复原状所需时间，可为恢复力稳定性的指标。x越大，恢复力稳定性越弱，反之则强。

③TS表示曲线与正常范围之间所围成的面积，可作为总稳定性的指标。TS越大（即x、y越大）生态系统总稳定性越弱。

④y与x的关系：负相关

(4)影响生态系统稳定性的因素

自然因素；如火山爆发、地震台风、流行病等对生态系统的危害是有限的。

人为因素：影响更广泛、更直接、更大，主要是人类对自然资源的不合理开发和利用，造成森林毁灭、水土流失、草原退化、环境污染造成生态系统破坏。

(5)提高措施

①控制对生态系统干扰的程度，对生态系统的利用要适度，不应超过生态系统的自我调节能力。如：不能过度放牧、乱砍滥伐森林

②对人类利用强度较大的生态系统，应实施相应的物质、能量的投入，保证生态系统内部结构与功能的协调。如：对农田生态系统要不断施肥、灌溉，增加投入，控制病虫害，还可建造“生态屏障”。

③引入本地物种

5．设计并制作生态缸，观察其稳定性

(1)实验原理

①生态缸中必须包括生态系统的四种成分，特别需要注意的是必须有足够的分解者。

②各种生物之间以及生物与无机环境之间，必须能够进行物质循环和能量流动。生物之间要有合适的食物链结构，生物的数量不宜过多。

(2)实验设计要求

(3)生态缸稳定性的观察与分析

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由于生态缸极为简单，自我调节能力极差，抵抗力稳定性极低，其稳定性易被破坏。因此，生态缸内的生物只能保持一定时间的活性。同时说明人工生态系统的稳定性是有条件的