厦门到西安动车价格:生态系统的信息流

在一定时空范围内,生物群落与无机环境相互作用的自然系统,叫做生态系统。在生态系统中,各组分之间及其与环境之间不断地进行着物质的、能量的和信息的交换,通常以“流”的形式(物质流、能量流、信息流)来定量表述其强度。这种交换维系了系统与环境以及系统内各组分之间的关系,形成了一个动态的、可以实行反馈调控和相对独立的体系。系统中的任一组分只要其状态发生了变化,就可以通过“流”的相应改变(路径、方向、强度和速率等),去影响其他组分。最终将波及整个系统。 
　　生态系统的信息流是生态系统的基本功能之一。反映在个体(物种)、种群和群落等不同层面上的信息流。越来越被人们发现、认识和研究,并且在生产、生活实践中,应用生态系统的信息流规律,为农牧业生产服务。 
　　 
　　1　生态系统中信息的概念、种类和传递过程 
　　 
　　1.1　概念 
　　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。信息是现实世界物质客体间相互联系的形式,以相互联系为前提,多个信息过程相连就形成信息网。当信息在信息网中不断被转换和传递时,就形成了信息流。生态系统中的信息传递就构成了生态系统的信息流。如一只昆虫撞上了蜘蛛网,引起了蜘蛛网的振动,昆虫挣扎,蜘蛛网振动得更厉害,这时一只蜘蛛爬来了……蜘蛛网的振动,对于蜘蛛来说就是信息。 
　　 
　　1.2　种类 
　　生态系统中信息依性质而言,有物理信息、化学信息、营养信息和行为信息之分。 
　　1.2.1　物理信息 
　　以物理因素引起生物之间感应作用的一类信息:如光信息、声信息、温度信息、接触信息等。 
　　光信息对植物的生长、发育、形态建成极其重要。例如,黑暗中生长的马铃薯或豌豆黄化苗的幼苗,在生长过程中,每昼夜只需曝光5~10 min,便可使幼苗的形态转为正常,这里的信息是光照时间;莴苣、茄、烟草的种子必须接受某种波长的光信息,才能萌发生长,这里的信息是光的波长;有些植物如松、杉等只有在强光下才能生长茂盛,人参、三七等只有在密林下层的阴暗处才能生长良好,这里的信息是光照强度;菊花在秋天开放,菠菜在夏天开花,这里的信息是光周期;植物的向光性的信息则是光的方向。光信息也影响着动物的生活习性等,如虎、猫头鹰等动物的昼伏夜出的习性;蝶类白天活动,蛾类夜间活动,且对紫外线很敏感;哺乳类、鸟类的季节性换毛或换羽;响尾蛇可察觉老鼠等发出的红外线,并据此准确捕食。 
　　声波作为声信息在生物体内传播时,能对生物体本身产生某种影响。例如,声波能使种子的表皮松软乃至破裂,以利于吸水,促进新陈代谢,从而提高发芽率;跳舞草能随音乐的节律而舞动;蝙蝠通过自身发出的声波进行“回声定位”,从而完成对周围环境的识别、取食与飞行等。 
　　环境信息是生物与环境接触而感知到的环境信息。如有些生物能感知到电的存在;有些藤本植物和攀援植物能感知攀援物的存在,朝向有攀援物存在的方向生长,直至攀援:老鼠等能比人类提前感知地震、海啸等灾难的来临:躲在角落里的蜘蛛能感知蜘蛛网的振动频率而知道有昆虫自投罗网。 
　　温度信息可通过生物因环境温度不同而对生物产生影响。在寒冷的冬季来临时,蛇、蛙等动物不吃不喝。进入冬眠状态。鱼类的洄游和鸟类的迁徙也与温度信息有关,沙丁鱼在水温下降到8℃时,就向岸边水温较高(10℃~20℃)的区域内聚集。 
　　1.2.2　化学信息 
　　生物在其代谢过程中分泌散发的一些物质,被其他生物所接受而传递,这种具有信息作用的化学物质很多,主要是次生代谢物,如生物碱、萜类、黄酮类、有毒氨基酸以及各种甙类、芳香族化合物等。这些次生代谢物在植物和食草动物之间的信息传递,表现为威慑作用、诱引作用。例如有些植物散发出的气味对昆虫或其他动物有吸引作用;鸟类和爬行动物常主动避开含强心甙、生物碱、单宁和某些萜类的植物。 
　　1.2.3　营养信息 
　　营养信息是指在食物链中某一营养级的生物由于种种原因而变少了,另一营养级的生物就发出信号,同级生物感知这个信号,进行迁移以适应新的环境。 
　　1.2.4　行为信息 
　　动物的一些行为,对于同种或异种生物能够传递某种信息,它也是借光、声及化学物质等进行信息传递的。动物的行为信息丰富多彩,同类生物相遇时常表现各种有趣的行为信息传递,如草原上的鸟.,当出现敌情时,雄鸟急速起飞,扇动两翅,给雌鸟发出警报;一些鸟类在求偶时的行为更独特,通常雄鸟会进行复杂的“求偶炫耀”,如孔雀开屏;蜜蜂在找到蜜源后,可以通过跳圆圈舞或摆尾舞向同伴传递蜜源信息:圆圈舞表明蜜源较近,大约在距蜂箱百米以内;摆尾舞则表明蜜源在百米之外,究竟距离多远与摆尾的速度有关。 
　　 
　　1.3　信息的传递过程 
　　信息传递涉及信源、发送器官、信道、接收器官和信宿等5个主要部分。信源产生要传输的信息,再通过发送器官将信息转变成适合于信道上传递的信号,信道连接发送器官与接收器官,将信号从一个有机体(种群、群落)发送到另一个有机体(种群、群落),接收器官则执行与发送器官相反的功能,接收通过信道传来的信号,并将它转换成能被接受者理解的信息,最终传给信宿。例如鸟在求偶时,先把求偶信号转变成适合在“空气”这种信道中传递的声音信号,传递给异性。异性在听到对方发出的叫声后,根据叫声的节奏、高低等,判断出是求偶的信号时,就会做出相应的反应。
　生态系统的信息流不像物质流那样是循环的,也不像能量流是单向的,往往是双向的,有从输出者向输入者的信息传递,也有从输入者到输出者的反馈。 
　　 
　　2　生态系统中信息流的作用层面与特征 
　　 
　　2.1 作用层面 
　　生态系统中的信息流作用于生态系统中的个体间、种群间和生物群落间等不同层面上,相互联系,相互作用。如在非洲丛林中一只黑长尾猴发现蛇时会发生一种叫声,这时其他猴会后腿直立并仔细审视地面;而当它发现豹时会发生另一种叫声,这时其他猴会立即爬上附近的树枝;当它发现鹰时,又会发出一种声音,这时其他猴会聚集到树干附近浓密的树枝间或窜入密密的灌木丛。 
　　 
　　2.2　特征 
　　可传播性:从信源传至信宿,生态系统中没有不传递的信息;时效性:如在生殖季节,孔雀开屏是雄孔雀求偶繁殖时的需要;分享性:信源通过传递,其接收端并非专一;转化性:在信息传递过程中,信源和信宿是可以相互转换的,某一信息的信源可以是另一信息 的信宿,而某一信息的信宿又可能是另一个信息的信源。如某种生物发出的声音是对同类生物的召唤,同时可能会被其捕食者发觉。 
　　 
　　3　生态系统中信息流的作用 
　　 
　　生态系统中能量流和物质流通过个体与个体间、种群与种群间、生物与环境间的信息流而协调。动物之间的信息传递是通过其神经系统和内分泌系统进行的,决定着生物的取食、居住、社会行为、防御、性行为等过程。 
　　 
　　3.1　取食 
　　动物的取食各有特点。食草动物首先通过眼睛感觉、辨别不同植物的颜色特征而取食所需植物,在取食过程中,则通过口腔的感触辨别食物的味道而取食所需要的部分。排除不需要的部分。食肉、动物不但用眼睛辨别、搜寻其所需要的猎物,同时通过耳朵对声音韵反应,来追捕或威胁它的敌人,从而获取食物或纠集同伙战胜敌人而取食之。如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躲避猎捕。食虫植物猪笼草,其叶片的一部分形成一个袋,其上有盖,当昆虫陷入袋中后,盖落下,盖落下时,袋中就分泌消化液,将昆虫分解并吸收作为营养。 
　　 
　　3.2　居住 
　　动物总是栖息在最有利于生活、生存的环境中,这是经过一系列感觉器官,将环境的光、温、水、气等信息反映到神经系统,经过综合分析而决定的。食物信息发生变化也会引起生物更换居住环境。如当草原返青时,“绿色”为食草动物提供了可以采食的信息。大量草食动物涌进草原,生息繁衍,而到牧草枯黄时,草原上穴居动物则纷纷备粮而越冬。 
　　 
　　3.3　防卫 
　　各种生物的体形和体色都有尽量与其生存环境相一致的特性。这一特性是防卫“敌人”的一种自我保护,能迷惑敌人,免遭杀害,是一种信息作用。如蝗虫,当秋冬杂草枯黄的物理信息反应到大脑,大脑指示躯体的皮肤改变颜色使之与草色相一致,从而保护其免遭敌害。有的动物以其特别的姿态变化来吓唬敌人保护自己。如豪猪遭遇敌人时,将其体刺竖直,形成可怕的姿态,从而赶跑敌人;家猫见到狗,则“猫装虎,以克敌”;野兔在发现有敌情时,会用后肢猛烈敲击地面,发出的“咚咚”声可以使周围的野兔迅速逃跑或隐蔽起来。还有些动物在遭遇敌人时通过释放化学物质以达到防卫的目的。如乌贼遇到敌人时,喷出墨液赶跑敌人;蚜虫在被捕食时,会分泌一种萜烯类挥发性物质,通知它的伙伴迅速逃脱;瓢虫被鸟类啄食时,体内分泌出强心甙,使鸟感到难以下咽而吐出。 
　　 
　　3.4　性行为 
　　动物在其繁衍过程中都有特殊的性行为。某些动物能分泌与性行为有关的物质散发到环境中诱引异性,这种化学信息只有同类生物才能感触到,尤其是同类的异性个特别敏感。鳞翅目昆虫可分泌性外激素以引诱异性.达到交配的目的。 
　　 
　　3.5　生物的群集 
　　生物群集的外部诱导信息有食物方面的,如蝗虫群集进食,也有环境方面的,如大雨来临之前蚂蚁集体搬家等。但在群集过程中,不同生物在个体间传递的信号有所不同,猴王在猴群受到威胁时会立即发出声音信号使猴群迅速集结;蜂王在蜂群失散时通过分泌一种聚集外激素,把失散的蜜蜂重新聚集在自己的周围,以便保存蜂群;当蜜蜂巢穴遭受黄蜂偷袭时,被黄蜂咬死的工蜂会释放一种化学物质通知同伙迅速前来助战,且前赴后继。 
　　由此可见,生命活动的正常进行,离不开信息的作用;生物种群的繁衍,也离不开信息的传递。而且,信息还能够调节生物的种内及种间关系,以维持生态系统的稳定。 
　　 
　　4　信息在农田生态系统中的应用 
　　 
　　农田生态系统和自然生态系统一样,具有多种形式的信息流。农田生态系统的主体是农作物,人们利用生态系统中的信息流,一是可以提高物质的利用率和能量的转化率,二是对有害动物进行控制,最终目的是提高农作物的产量。 
　　 
　　4.1　光信息在农业生态系统中的应用 
　　利用光信息调节和控制生物的发生发展。例如,利用各种昆虫的趋光特点对农作物害虫进行预测、预报和诱杀。昆虫都有趋光性,但不同昆虫对各种波长光的反应不同,因此可用不同的光来诱杀不同的害虫。水稻二化螟和三化螟、玉米螟、棉红铃虫、小地蚕等害虫都在22:30~4:30活动频繁,而草木蛾、桃褐斑夜蛾等也都在夜间飞入果园刺吸果汁,所以对于这些害虫,夜间点灯诱杀效果好。 
　　根据各种植物的光周期特性和经济器官的不同。通过人工控制光周期可实现早熟高产。在花卉培育上,如用短光照处理菊花使其在夏天开花供观赏;在育种上通过调节使不同光周期的植物在同一时间开花进行杂交,培育优良品种;在引种栽培上,如将短日照作物黄麻,南种北移能延长生长期.从而提高麻皮产量。另外在养鸡业上。在增加营　　4.2　化学信息在农业生态系统中的应用 
　　自然界生物的某些行为是由少量的化学物质的刺激引起的,如粘虫成虫具有趋光性,且对醋味特别敏感。生产上就利用这一点。在杀虫剂中调以醋类物质加以诱杀。性外激素可以引诱同种异性个体前来交尾,目前人们利用人工合成的化学结构相似的性外激素类似物防治害虫,效果显著。具体做法是,在田间无规则释放过量的性外激素类似物,使雄虫无法辨认雌虫的方位,或者使它的气味感受器变得不适应或疲劳,不再对雌虫有反应。从而干扰害虫的正常交尾活动。在家畜饲养上应用性激素调整母猪发情期,治疗久配不孕症。还可以运用性激素,鉴定猪的发情日期,以便适时进行人工授精,促使母猪多产仔猪,提高繁殖能力。 
　　 
　　4.3　声信息在农业生态系统中的应用 
　　用一定频率的声波处理蔬菜、谷类作物及木本植物等种子,可以提高发芽率,获得增产。法国园艺家用耳机套在番茄上,让它每天“欣赏”3h的音乐,结出的番茄有的竞重达2.5 kg。前苏联、美国也有类似的报道,如给奶牛一些轻松愉悦的音乐能提高其产奶量。 
　　总之,在自然界,生物之间的信息流是普遍存在的,其发生、传递和作用都是生物长期进化的结果。正是由于物质流、能量流和信息流的存在,使生物之间的联系错综复杂,“牵一发而动全身”,生态系统中的各种成分在错综复杂的信息的调控和影响下,各自处于一定的状态,执行一定的功能,使得生态系统有条不紊,生物与环境成为统一的整体。养的基础上延长光照时间可以提高产蛋率。