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1、 生态系统的信息传递 一、什么是信息？有文可考的有关信息的定义不下百种。西方世界也常把 information（信息）和 message（消息）相互换用；在日语词汇中，information 被译为“情报”；在计算机得到发展以后，人们又把信息与数据联系在一起，认为信息就是数据；近年来社会科学又常把信息与知识等同，说信息就是知识；狭义的信息是指通讯系统中消息、情报、指令、数据和信号等的传送，用来消除对客观事物认识的不确定性。广义上可理解为事物存在的方式或运动状态以及各种方式、状态的表达；信息是现实世界物质客体间相互联系的形式。所以，信息以相互联系为前提，没有联系也就不存在什么信息。总之，信息是什
2、么，目前还很难下一个被人们全能接受的定义。在日常生活中，一般将可以传播的消息、情报、指令、数据与信号等称做信息。如“遗传信息”就是指子代从亲代获得的一种控制生物生长发育的指令或信号。它蕴涵在基因特定和核苷酸序列中。而生态系统中的信息，是指环境中能引起生物生理、生化和行为变化的信号。生物可以通过不同的方式接受环境中光、声、味、温、湿、环境的动态变化等信息，这些信息可以分为物理信息、化学信息、行为信息、以及营养信息等。二、植物的信息传递实例阳光与植物间的信息 光对植物的影响主要有两个方面：（1）光是绿色植物光合作用所必须的；（2）光调节植物的整个的生长发育。这种依赖光控制植物生长发育和分化的过程，
3、称为光形态建成。光合光作用是高能反应，它将光能转变为化学能；而光形态建成是低能反应，光只作为一个信号，去激发光受体，推动细胞内一系列反应，最终，表现为形态结构的变化，光形态建成所需的闪光的能量和一般光合作用光补偿点总能量相差十个数量级，甚为微弱。不同波长的光对形态建成的作用不同。如黑暗中生长的植株形态是不正常的黄化苗。黄化苗叶组织不分化，叶 片小，顶芽形成锄头状弯曲，根发育不良（如下图）。如果每天照射 510 分钟的弱光，促进叶片扩大，叶绿体的发育和叶柄的延长。就可以使植株恢复正常形态。红光和远红光可以决定光形态建成的改变。黑暗处（A）和光下（B）马铃薯幼苗的生长状况 有些植物的种子萌发是需光
4、的，称为需光（喜光）种子，如莴苣、烟草、胡萝卜等。红光（660nm）促进需光种子萌发，远红光（730nm）则抑制需光种子的萌发，并可消除红光诱导萌发的作用。如果红光、远红光交替进行，种子是否萌发取决于最后一次光照。一天之中，白天和黑夜的相对长度称为光周期。植物对于白天和黑夜的相对长度的反应，称为光周期现象。如短日植物（长夜植物），在长日照下不开花，短日照下开花或短日照促进开花；长日植物（短夜植物）：在短日照下不开花，在长日照下开花或促进开花。如果在长暗期中给予一个短时间的较低强度光照处理（这种处理叫做暗期间断）那么植物就会发生短夜反应，即短日植物不开花，而长日植物开花，这种现象叫做暗期间断现象
5、。暗期间断无论是诱导抑制短日植物开花，还是诱导长日植物开花，都是红光最有效。如果在照红光后，再照以远红光就不能发生暗期间断，既红光的作用被远红光抵消。闪光 短日植物 长日植物 R 营养生长 开花 R-FR 开花 营养生长 R-FR-R 营养生长 开花 R-FR-R-FR 开花 营养生长 R-FR-R-FR-R 营养生长 开花 R-FR-R-FR-R-FR 开花 营养生长 50 年代末发现光形态建成的光受体是光敏色素，光敏色素是光调控生物的开关。有如下特性：分布：光敏色素普遍存在于真菌以外的高等或低等植物中，其中分生组 织含量较多。真菌没有光敏色素，另有隐花色素吸收蓝紫光进行形态建成。在植物进化
6、的历史长河中，可能吸收蓝光/近紫外光的隐花色素的作用逐渐减少，而吸收红光/远红光的光敏色素的作用逐渐增加，所以，光敏色素在植物进化过程中的意义越来越大。存在形式：光敏色素在植物体内以两种可以互相转化的两种形态存在：一种是吸收红光的状态（Pr），吸收峰为 660nm；另一种是吸收远红光的状态（Pfr），吸收峰为 730nm。Pr 吸收红光后则转变为 Pfr，而 Pfr 吸收远红光后则变为 Pr。光敏色素的光转变总结如下：前体 Pr Pfr Pfr.X 生理反应 730nm 破坏 暗逆转 生理作用：光敏色素是光的受体，调控生物的开关。Pfr 是具有生理活性的形式。可以与某些物质形成复合物后，参与各
7、种生理反应。光敏色素的生理作用很广泛，如控制种子的萌发、器官的分化（如弯钩张开，叶分化和扩大等），生长和运动，光周期和花诱导等。光敏色素通过酶的活动，影响植物的生长和分化，而光敏色素和植物激素相互影响，改变植物的生长和分化。总之，在植物体内有特定的光受体，能够感知环境光变化的信息，从而调控植物的生长发育。三、动物的信息传递实例 1.雄蜘蛛与雌蜘蛛的交配信息:雄园蛛以弹网信号与雌蛛通讯。雄园蛛在生殖季节走近蛛网，在网边以前足按一定的力度和节律牵动雌蛛所结网外周的蛛丝。雌蛛立即作出反应，也像有美食一样冲了过来。此时，雄园蛛暂退却到网外。雄园蛛等雌蛛回到网中，它又一次弹起蛛网。雌蛛已确认系雄蛛求偶信
8、号，然后做好交配准备，安静地坐在网的 中央。雄蛛一面不停地拨动蛛网，一面爬向雌蛛，与之交配。合成 660nm 2小鱼和大鱼共生：热带珊瑚礁中的小鱼取食大鱼身上的寄生虫和口内 的食物残渣，大鱼并不吞食这些“清洁鱼”。它们之间的通讯方式是清洁鱼身上鲜明的条纹。小鱼在做清洁工作以前，常在大鱼面前游动、舞蹈一番，还分泌一种化学物质。如此之后，大鱼才认识它们，允许它们接近，并让它们取食。3萤火虫的光信息：萤火虫就是以光信号进行通讯的萤火虫的闪光信号 非常精致。雄虫在空中飞行发出闪光信号，使同一物种的雌虫得以辨知而发出回应闪光。雄虫则由在其每一组闪光的最后一个闪光发出后多久，雌虫才发出闪光以及这一回应闪光所持续多久的两项条件来辨认是否为同一种雌虫在地面草丛中等着它。有一种萤火虫 Photinus pyralis，雄虫每隔 5.8 秒发光一次，在草丛中的雌虫的回应，每次发光间隔时间与雄虫一致，而且总是在雄虫发光 2 秒后。闪光信号频频交换，如果交换顺利，雄虫就很快落到草丛中去寻找雌虫