生态学基础(双语教材) 目录

生态学基础(双语教材) 节选

    生态学伴随着人们的健康意识、环保意识的不断提升，日益受到人们的重
视。生态问题的全球化，诸如全球温室效应问题、生物多样性衰减问题、农药及
杀虫剂等污染物通过食物链传递*终危害到全球人类健康问题等，一方面极大
地激发了人们对生态学知识进一步了解的兴趣；另一方面，也促进了生态学科学
体系的进一步发展。与此同时，生态学的教育也呈现出日新月异的局面。
    随着我国国际化办学目标的确立，多媒体教学、双语教学等新型的教学模式
在诸多高校中逐渐兴起，并呈现出蓬勃发展的趋势。但迄今为止，在双语教学过
程中，中、英两种教材相互参考使用的现象非常普遍，各个专业领域均缺乏适用
于双语教学的专用教材，生态学专业领域也不例外。
    本教材是作者在多年从事生态学基础双语教学经验的基础上，参考国内外
优秀的生态学教科书的主要内容和写作手法进行编写的，并努力将中、英教科书
的重要部分有机整合到一起，目的是为生态学的双语教学提供一本简洁、实用的
教科书。本教材具有以下几个特点：①本教材是针对双语教学的一本探索性实
用教材；②本教材将生态学的主要内容以中、英文双语的形式反映在同一本书之
中，避免同时使用中文、英文两种教材，以期真正达到快速掌握生态学基础的目
的；③本教材的中、英文内容各成体系，分别归纳了以往中文教材和英文教材的
精华，有利于开阔学生的视野，避免了简单的中一英对照读物系统性差的弊端；
④本教材适用的学生群体广泛，尤其适合作为理、工、农、医科专业的学生学习生
态学基础知识的起步教材，为其将来在生态方面的交流打下扎实的基础；⑤本教
材篇幅不长，尽可能集中提炼生态学的精华，使学生能够在36个学时内理解和
掌握，同时掌握生态学的英文专业知识。
    本教材的出版得到同济大学“十一五”教材基金、同济大学教学改革项目
“创新型教育教学模式的构建与实践”课题的资助，在此表示衷心的感谢。
    由于本教材编写的时间紧迫，加之作者的水平有限，不足和疏漏之处在所难
免，敬请专家、学者和学生批评指正。
    编  者
    2008年1月

第8章  生态系统的信息传递
8．1信息的概念-9特征
8．1．1信息的概念
    “信息”一词，源于通信工程科学，是指包含在情报、信号、消息、指令、数据、
图像等传播形式中新的知识内容。《辞海》中定义为：“信息是指对消息接受者
来说预先不知道的报道”。《韦伯字典》(美国)中的定义为：“用来通讯的事实，
在观测中得到的数据、新闻和知识”。
    控制论的创始人N．Wiener(1950)认为“信息就是信息，不是物质也不是能
量，不承认这一点的唯物论，在今天就不能存在下去”，他还指出：‘‘信息是系统
状态的组织程度或有序程度的标志”。作为一个社会概念，信息被认为是人类
共享的一切知识以及从客观事物中提炼出来的各种消息的总和。
    信息并非事物本身，而是表征事物，并由事物发出的消息、情报、指令、数据、
信号等组成。信息被认为是一种重要的资源。在人类社会中，信息往往以文字、
图像、图形、语言、声音等形式表现出来。并有以下几个特点：①信息是客观存在
的。信息来源于物质，与能量亦有密切关系。但信息既不是物质本身，也不是能
量。②人类信息具有知识的秉性，能为人们提供关于事物运动状态的知识。
③信息是重要资源，可以采(收)集、生(力[152)成、压缩、更新和共享。
    生态系统中，环境就是一种信息源。例如，一个森林生态系统中射人的阳
光，给植物光合作用带来了能量，同时也带进了信息——一年四季及昼夜日照变
化；流入森林的河流滋润着土壤，带来了外界的各种养分，同时，河水的涨落、水
中养分的变化也都给森林带进了信息。生态学家已经将能量从物质中抽象出
来，用能流图示来描述系统，也将信息从物质中抽象出来，因为，用能流一信息流
联合模型进行研究，比单独使用能流研究更本质，更完善，更能揭示生态系统的
各种控制功能，包括自组织能力。
8．1．2信息的主要特征
    信息的普遍性，表现在信息普遍存在于自然界，存在于人类社会，横贯物质
与精神“两个世界”之中，另外，信息也具有一些不同的性质和特征，主要表现在
以下几点：
    (1)传扩性。信息往往通过传输，沟通发送者和接受者双方间的联系。经
 过传输，将不确定性消息转化为确定性信息。信息的传扩，可以通过多种途径和
方式，从一个地方传播到另一个地方。正是因为信息是事物运动的状态以及状
态变化的方式而不是事物本身，它可以离开事物母体，而载荷于别的事物介质加
以散布。信息作为一种资源，随着人们对它的利用而不断扩充。
    (2)永续性。作为一种资源，信息是取之不尽用之不竭的。生态系统中的
有机物和无机物可以通过信息来表达它们的存在。信息可以在时间上无限延
续，也可以在空间上无限扩散。
    (3)时效性。信息的利用可以给观察者提供关于事物运动状态的认识，但
不一定能了解事物未来的状态。因此，信息是有时效性的，不能因为有了某些信
息而一劳永逸，而是要不断捕捉新的信息。
    (4)分享性。信息与实物不同，可以通过相互交换，达到相互补充。由于信
息可以被传播，所以不但不会失去原有的信息，而且还会增加新的信息，为更多
的人共享。
    (5)转化性。信息是一种不可缺少的资源。有效地利用信息可以节约时
间、人力和财力，这就等于把信息转化成了人力和财力。同时，信息在采集、生成
过程中可以压缩、加工和更新。
B．1．3信息传递的模型
    生态系统中的各种信息在生态系统的各成员之间和各成员内部的交换、流
动，称为生态系统的信息流。信息传递的模型由信源、发送器官、信道、接收器官
和信宿5个主要部分组成。①信源，也称为信息源，由它产生要传输的信号。
②发送器官，把要传递的消息变换成为适合于信道上传输的信号。一般由编码
器按照信道类型进行编码。③信道，是连接发送端和接收端的信息媒介。传递
的信号通过此媒介从一个有机体到另一个有机体；从这一种群到另一种群；从一
个群落进入另一个群落。空气、水域、导线和光纤维等都是一些典型的信道。一
个信息的传递有时仅通过一种信道，而有时要经过多种信道。④接收器(官)，
执行与发送器官(或机械)相反的功能，把通过信道后的信号接收，或再加以变
换成能被接收者所理解的消息或信号。⑤信宿(收信者)，即收到信息者，是信
息传递的目的地。
    信息传递的目的就是要使接受者获得一个与发送者相同的复现消息，包括
全部内容和特征。然而，在实际过程中不可避免地会产生噪声的干扰。所以，接
收信息和发送信息之间总会有差别，信息传递的过程会失真，如无线电接收中的
静电干扰、雨雪对电视信号的干扰、发射机的热干扰等。   
    生态环境中，所有远近不同、方向不同、自身或周围反射的干扰等，统称为环
境噪声.噪声是生态系统中所有信息传递的限制性因素。信息的传输不仅要求
 信源和信宿间要有信道沟通，还要求信源和信宿之间存在信息量的差值，因为信
息只能从高信息态势传向低信息态势，即“信息势差”，信息势差越大，信道中的
信息流也越大。
8．2信息的种类    ．
8．2．1  物理信息
    以物理过程为传递形式的信息称为物理信息，生态系统中的各种光、颜色、
声、热、电、磁等都是物理信息。具体包括以下几种：
    (1)光信息。太阳是光信息的初级信源，它通过折射、贮存、再释放等过程，
构成大量初级信源。动物有专门的光信息接收器官(视觉器官)，因此动物对光
信息的传递称为视觉通讯。高空的鹰通过视觉发现地面的兔子，这是一个光信
息传递过程，兔子是发出信息的信源，但它本身并不能发光，而是反射太阳光，所
以是次级信源。但是，生态系统中的光信息，并不完全来自太阳或其派生出来的
次级信息。如有些候鸟的迁徙，在夜间是靠天空星座确定方位的，这就是借用了
其他恒星所发出的光信息。光的强弱、光质和光照时间的长短都是重要的光
信息。
    (2)声信息。声信息对于动物来说具有更大的意义。动物的听觉比视觉更
重要，它们更多地是依靠声信息确定食物的位置或发现敌害的存在。生活在陆
地上的蝙蝠和生活在水中的鲸类，其活动环境不是光线暗弱就是光线传播距离
短，接收光信息的视觉系统不能很好地发挥作用，因此，主要靠的是声呐定位系
统。另外，鸟类婉转多变的叫声也是人们非常熟悉的声音信号，每一种鸟都能从
其他种鸟类的报警呜叫中受益。声信息对于植物不如对动物那样重要，但还是
可以找出植物感受声信息的证据，如含羞草在强烈声音的刺激下，会表现出小叶
合拢，叶柄下垂的运动；若给植物以声刺激，发现植物的生物电位会发生变化。
    (3)电信息。自然界有许多放电现象，生物中存在较多的生物放电现象，特
别是鱼类，大约有300多种能放出少量的电流(0．2～2 V)，而电鳗却能产生高达
600 v的电压。鱼类、两栖类动物对电压很敏感，皮肤有很强的导电力，其组织
内部的电感器灵敏度更高。例如团扇鳐能感觉到0．02～0．0lμV.cm-2的电场
电压。整个鱼群的生物电场还能与地球磁场相互作用，使鱼群能正确选择洄游
路线。有些鱼还能察觉海浪电信号的变化，预感风暴的来临，及时潜入海底。植
物与动物一样，任何外部刺激会形成电位差，引起电荷的传播，植物细胞就是电
刺激的接收器。