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農業生態的信息流

發布時間:2021-01-20 02:17:53

1、信息流是什麼意思(關於生態系統的)

物質循環、能量傳遞、信息傳遞

信息流就是☞生態系統中的各種包括物理的化學的信息因素的傳遞。

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);信道(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。

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,動物的四肢軀干亦可發出信息;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志的信息,它們總是仔細觀察前獸留下的痕跡,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.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。
4.信息還能夠調節生物的種間關系,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。

2、現代農業的發展趨勢

現代農業的特徵及當前我國農業的發展趨勢
1.農業的高科技性即科技對農業的貢獻率在提高,高新精尖科學技術在農業中廣泛應用
現代農業在吸取傳統農業精耕細作、持續經營的基礎上,不斷吸收和融合現代科學技術,包括計算機和信息技術以及轉基因、細胞融合、無性繁殖等生物技術。例如將轉基因技術、核輻射技術與常規育種技術相結合,綜合不同植物的優良性狀,實現了植物種、屬間的遠緣雜交,培育了許多優良的植物品種。利用無性繁殖技術,開發人工種子和種子包衣,促進了種子產業的發展。
隨著計算機和網路技術的發展與普及,「信息農業(Information Agriculture)」、「精確農業(Precision Agriculture)」和「數字農業(Digital Agriculture)」等相繼提出。所謂「數字農業」實質上是利用互聯網技術、資料庫技術和GIS決策支持系統技術,經營和管理農業生產資料、農業實用技術、農產品及再生產品的生產、使用、貿易銷售、宣傳和推廣等,它將推動農業生態系統物質、能量、資金、價值和信息跨區域、跨國家的交流。
2.農業科學在微觀上分工逐漸細化,在宏觀上將更加綜合
隨著高新技術在農業中的廣泛應用,農業產業和農業學科內部分工越來越細,形成了不同類別的農業產業和農業科學分支。同時,在宏觀上又逐漸綜合,形成了農業生態學等綜合性學科。
3.生態農業和節水農業是我國高效、持續農業發展的方向
生態農業和節水農業是綜合開發利用自然和社會資源,提高資源利用率的農業生產體系。生態農業強調農業各部門的協調性、綜合性、穩定性和持續性;節水農業注重水土資源的綜合利用及其高效性。二者都是我國大力推廣的綜合性農業類型,都以生態建設為核心。在內容上,生態農業與目前提倡的觀光農業、休閑農業、旅遊農業、立體農業等替代農業有一定程度的交叉和重疊。生態農業強調生物和生態系統多樣性,推廣生態工程技術。
4.農業發展空間不斷拓展,藍色農業、白色農業、分子農業和太空農業占據科技制高點
「藍色農業」又稱海洋農業。
「白色農業」是以微生物資源為核心,以動物、植物為原料,發展相關的產業。
「分子農業」就是利用動植物分子遺傳學和轉基因技術,實現商業上大規模生產蛋白質、葯物、疫苗及酶等物質,用於預防和治療人和動物的疾病。
將航天航空技術與農業和生物技術結合,即太空農業。
5.農業產業化、企業化和市場化是現代農業發展的潮流
隨著社會的發展,農業生態系統中的能量物質流、資金價值流、信息流將會更加迅速,系統將更加開放,與外界市場的聯系將更加緊密。在這種情況下,農業生產直接受市場的引導和調控。農業產業化、市場化和企業化將成為現代農業發展的必然。農業產業化程度、農產品商業化程度、初級農產品深加工程度,體現了農業生產—生態系統發展的綜合水平。

有的專家認為,未來農業走向將出現五大趨勢:
一是從「平面式」向「立體式」發展。即利用各種農作物在生育過程中的「時間差」和「空間差」進行合理組裝,精細配套,組成各種類型的多功能、多層次、多途徑的高優生產系統。

二是從「自然式」向「設施式」發展。一些農業專家精心設計,把農場式農業生產改造成農業公園,集農業種植、綠化環境、觀光旅遊等為一體,勞動也將成為一項愉快的工作。

三是從「機械化」向「電腦自控化」發展。農業機械給現代化農業帶來了活力。電子計算機智能化管理模塊系統在農業上的應用,將使農業現代化管理更上新台階。

四是從「化學化」向「生物化」發展。現代農業已普遍使用化肥、農葯、除草劑和植物激素,這雖然增加了農作物產量,但也帶來了環境污染等公害。未來農業將進入一個嶄新的生物化的綠色、潔凈的農業時代。

五是從「地面」向「太空」擴展。未來農業將向宇宙拓展,如利用太空培育新品種,發展太空農業等。

3、生態系統信息傳遞是怎麼樣的?

一個生態系統是否能高效持續發展,在相當程度上取決於其信息的生產量、信息獲取量、信息獲取手段、信息加工與處理能力、信息傳遞與利用效果,以及信息反饋效能;或者說取決於生態系統的信息流狀態。生態系統信息傳遞過程主要由3個基本環節構成:信源的信息產生、信道的信息傳輸和信宿的信息接收。多個信息過程相連就形成生態系統的信息網。當信息在信息網中不斷被轉換和傳遞時,就形成了生態系統的信息流。

(1)生態系統中的自然信息流主要發生在環境與動、植物之間、植物與植物之間、植物與動物之間,以及動物與動物之間。

環境與動、植物的信息關系:天體運行引起的日照時間長短、月亮和恆星的位置、地球的磁場和重力等的變化,都是生物感應的重要信息,分別可以成為植物生殖發育的信號、候鳥飛行方向的信號和植物生長方向的信號。實驗表明:萵苣種子在波長600~900納米紅光(R)下發芽率很高,而在波長720~780納米的遠紅外光(FR)下幾乎不發芽。

植物與植物間的信息聯系。研究表明植物與植物之間有豐富的信息聯系。例如甘蔗、玉米、棉花能分泌一種含兩個內酯的萜類化合物——獨腳金酚,只要其他條件合適,濃度在1×10-6摩/升就能促進寄生植物黃獨腳金50%的種子發芽。寄生向日葵、蠶豆和煙草的向日葵列當也有類似的情況。沒有寄主的信息,寄生植物的種子在土壤中10年也不喪失發芽力,只要一獲得寄主植物的化學信息就迅速發芽。

植物與動物之間的信息聯系:植物的花通過其色、香、味來吸引傳粉昆蟲。植物的果實則通過其色、香、味來吸引傳播種子的鳥類。研究表明,植物的花為粉紅色、紫色和藍色時吸引較多的蜜蜂和黃蜂,黃花吸引較多的蠅類和甲蟲,白花能吸引不少夜間活動的蛾類,紅花則吸引較多的蝴蝶。

動物與動物之間的信息聯系:動物的信息發送和接收的機制更完備,物理、化學和生物信號都可以在動物間傳遞。領域性動物,如雄豹,常在領域邊緣用自己的尿作為警告同類不要侵犯的信息。有幾百種昆蟲可以向體外分泌性信息素,異性同種昆蟲接受到數個信息分子,就可以產生反應,並追蹤到信源,進行交配繁殖。此外,動物通過無聲的身體語言和有聲的發聲器官語言來表達各種意圖。例如,蜜蜂的「舞蹈」語言。當采了花粉的工蜂在蜂巢上面「跳舞」,其他個體在這個工蜂的後面採集有關方向和距離的信息,了解蜜源信息,然後直飛蜜源。當蜜源在附近,蜜蜂跳舞的軌跡是圓形;當蜜源的位置在100米以外,蜜蜂舞蹈的軌跡是第一個半圓+直線+第二個半圓。蜜蜂用擺尾頻率作距離信號,擺動頻率越慢蜜源距離越遠。舞蹈直線軌跡與地球磁力線的夾角等於蜜源與太陽的夾角,為蜜源方向提供信息。

(2)生態系統中的人工信息流主要包括人類模仿自然、用於控制生物的信息和人類採集並供人類分析判斷的信息。

人工模仿自然信息:利用人工光源或暗室控制日照長度的變化,從而達到控制植物花期的方法已經在花卉生產和作物育種中廣泛應用。利用人工合成的昆蟲體外性激素已經成功應用到害蟲預測預報、迷惑昆蟲和誘捕害蟲等。如果人類能更深入了解自然信息流機制,並適當加以利用,就一定可以起到事半功倍的作用。

人工採集和生成的信息:為了更好地了解生態系統的狀況,提出適當的調整措施,傳統的方法是肉眼直接觀察和收獲信息,用頭腦加工信息和用口頭直接傳遞信息。例如,人類的經驗、失敗和教訓,都可以作為判斷事物和做事的依據,除了自己外,還可以把情況和判斷告訴別人。隨著科學的發展,先進的方法是用自動或半自動設備採集信息,用計算機加工信息,並用專用信息傳輸渠道准確地傳送到遠近不同的用戶。例如,用我國研製的「風雲」2號衛星自動採集南海台風生成信息,經過計算機表明其未來可能登陸范圍和時間,並通過電視系統傳到千家萬戶。

4、舉例說明農業生態系統中有哪些自然信息流和人工信息流

對,信息流是能量流、物質流衍生出來的 物質循環、能量傳遞、信息傳遞 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

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