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生物信息傳遞

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  信息:一般將可以傳播的消息、情報、指令、數據與信號等稱作信息.

  信息傳遞的一般過程(一般信息傳遞有三個基本環節):信源(信息產生);通道(信息傳輸);信宿(信息接收)。多個信息過程相連就使系統形成信息網,當信息在信息網中不斷被轉換和傳遞時,就形成了信息流。信息只有通過傳遞才能體現其價值,發揮其作用。

  (1)物理信息:生態系統中的光,聲,濕度,溫度,磁力等,通過物理過程傳遞的信息,稱為物理信息。物理信息的來源可以是無機環境也可以是生物。

  如

  ①聲信息

  在生態系統中,聲信息的作用更大一些,尤其是對動物而言。動物更多是靠聲信息來確定食物的位置或發現敵害的存在的。我們最為熟悉的以聲信息進行通訊的當屬鳥類,鳥類的叫聲婉轉多變,除了能夠發出報警鳴叫外,還有許多其他叫聲。植物同樣可以接收聲信息,例如當含羞草在強烈的聲音刺激下,就會有小葉合攏、葉柄下垂等反應。

  聲信息的特點有:多方位性,接受者不一定要面向信源,聲音可以繞過障礙物;同步性,發出聲音信號時,動物的四肢軀幹亦可發出信息;瞬時性,聲信息可在一瞬間發出,也可在一瞬間停止;多變數,聲音有許多變數,包括強度、頻率、音質等,每個變數都可以提供一些信息,因此聲音信息的容量很大。

  ②電信息

  在自然界中存在許多生物發電現象,因此許多生物可以利用電信息在生態系統中活動。大約有300多種魚類能產生0.2~2 V的微弱電壓,可以放出少量的電能,並且魚類的皮膚有很強的導電力,在組織內部的電感器靈敏度也很高。魚群在洄遊過程中的定位,就是利用魚群本身的生物電場與地球磁場間的相互作用而完成的。

  由於植物中的組織與細胞間存在著放電現象,因此植物同樣可以感受電信息。

  ③磁信息

  地球是一個大磁場,生物生活在其中,必然要受到磁力的影響。候鳥的長途遷徙、信鴿的千里傳書,這些行為都是依賴於自己身上的電磁場與地球磁場的作用,從而確定方向和方位。植物對磁信息也有一定的反應,若在磁場異常的地方播種,產量就會降低。不同生物對磁的感受力是不同的。

  ④光信息

  生態系統的維持和發展離不開光的參與,同樣,光信息在生態系統中佔有重要的地位。在光信息傳遞的過程中,信源可以是初級信源也可以是次級信源。例如,夏夜中雌雄螢火蟲的相互識別,雄蟲就是初級信源;而老鷹在高空中通過視覺發現地面上的兔子,由於兔子本身不會發光,它是反射太陽的光,所以它是次級信源。太陽是生態系統中光信息的主要初級信源。

  (2)化學信息:生物在生命活動過程中,還產生一些可以傳遞信息的化學物質,諸如植物的生物鹼,有機酸等代謝產物,以及動物的性外激素等,就是化學信息。

  化學信息主要是生命活動的代謝產物以及性外激素等,有種內信息素(外激素)和種間信息素(異種外激素)之分。種間信息素主要是次生代謝物(如生物鹼、萜類、黃酮類)以及各種苷類、芳香族化合物等。

  在生態系統中,化學信息有著舉足輕重的作用。

  在植物群落中,可以通過化學信息來完成種間的競爭,也可以通過化學信息來調節種群的內部結構。有時,在同一植物種群內也會發生自毒現象。在這些植物的早期生長中,毒素可能降低幼小個體的成活率。然而,當這種毒素在土壤中積累時,它們就能使植物自身死亡,減少生態系統中的植物擁擠程度。

  在動物群落中,可以利用化學信息進行種間、個體間的識別,還可以刺激性成熟和調節出生率。例如,獵豹和貓科動物有著高度特化的尿標誌的信息,它們總是仔細觀察前獸留下的痕迹,並由此傳達時間信息,避免與棲居在此的對手遭遇。動物還可以利用化學信息來標記領域。群居動物能夠通過化學信息來警告種內其他個體。鼬遇到危險時,由肛門排出有強烈臭味的氣體,它既是報警信息素,又有防禦功能。當蚜蟲被捕食時,被捕食的蚜蟲立即釋放報警信息素,通知同類其他個體逃避。

  許多動物分泌的性信息素,在種內兩性之間起信息交流的作用。在自然界中,凡是雌雄異體,又能運動的生物都有可能產生性信息素。顯著的例子是,雄鼠的氣味可使幼鼠的性成熟大大提前。

  (3)行為信息

  動植物的許多特殊行為都可以傳遞某種信息,這種行為通常被稱為行為信息。如教材中所述,蜜蜂的舞蹈行為就是一種行為信息。草原中有一種鳥,當雄鳥發現危險時就會急速起飛,並扇動兩翼,給在孵卵的雌鳥發出逃避的信息。

  (4)營養信息

  概念:營養狀況和環境中食物的改變會引起生物在生理、生化和行為上的變化,這種變化所產生的信息稱為營養信息。如被捕食者的體重、肥瘦、數量等是捕食者的取食依據。

  在生態系統中,沿食物鏈各級生物要求有一定的比例,即所謂的「生態金字塔」規律。根據這樣一個規律,生態系統中的食物鏈就構成了一個相互依存,相互制約的整體。在畜牧業、飼養業上營養信息規律有很大的作用。若要飼養動物,起始飼養的數量要根據飼料的多少而定;若要在草原放牧,起始放牧的家畜數量更要與牧草生長量、總量相匹配。

  動物和植物不能直接對營養信息進行反應,通常需要藉助其他的信號手段。例如,當生產者的數量減少時,動物就會離開原生活地,去其他食物充足的地方生活,以此來減輕同種群的食物競爭壓力。

  二、信息傳遞在生態系統的作用

  1.如果沒有信息傳遞,蝙蝠對周圍環境的識別、取食、飛行,萵苣、茄、煙草種子的萌發等生命活動將不能正常進行。

  2.通過信息傳遞,雌雄個體能相互識別、交配,保證種群的繁衍。

  3.將煙草、 蛾和蛾幼蟲的天敵三種生物聯繫起來。

  4.信息傳遞對生物個體生命活動的正常進行和種群的繁衍都具有重要意義。

  5.信息還能夠調節生物的種間關係,以維持生態系統的穩定。

  三、信息傳遞在農業生產中的應用

  ⑴提高農產品或畜產品的產量;

  ⑵對有害的動物進行控制。

  〖小結〗信息廣泛存在於生態系統中,生物通過發送、接收不同的信息進行正常的生命活動;種群乃至生態系統都需經過信息的傳遞保持恆定的水平。
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