生物信息传递拾零

生态系统有多种信息类型，大体可分为物理信息、化学信息、行为信息和营养信息等。种群经过信息的传递来调节种间关系，保持恒定水平。

物理信息

物理信息指光、声、温度、湿度、磁力等通过物理过程来传递的信息。

声信息 声音通讯常用以维系动物社群、求偶、告警、恐吓对手、通知同类食物的所在等，它们靠声信息来确定食物的位置或发现敌害的存在。如我们最为熟悉的鸟类，其叫声婉转多变，蕴含意义也很多。蜜蜂除了会发出“嗡嗡”的叫声外，它的盘旋飞舞也是一种语言，舞姿不同表达的意思也不同。植物同样可以接收声信息，例如当含羞草在强烈的声音刺激下，就会有小叶合拢、叶柄下垂等反应。

声信息有这样一些特点：多方位性、同步性、瞬时性及多变量等，通过声音传递信息是昆虫的一种“语言”形式，昆虫有着极为敏感的听觉器官。昆虫的特殊发音器官与听觉器官密切配合，就形成了传递同种之间各种“代号”的声音通讯系统，不同种类昆虫声音通讯的发声机理和部位也不同。

东亚飞蝗的发声，是用复翅（前翅）上的音齿和后腿上的刮器互相摩擦所致。要发声时，先用四条腿将身体支撑起，摆出发音的姿势，再把复翅伸开，弯曲粗大的后腿同时举起与复翅靠拢，上下有节奏地抖动着，使后腿上的刮器与复翅上的音齿相互击接，引起复翅振动，从而发出“嚓啦、嚓啦”的响声。摩擦发声大多是由20~30个音节组成，每个音节又由80~100个小音节组成。不同的音节代表着不同的讯号，因此，音节的变换在昆虫之间的声音通讯联络中有着重要作用。

据报道，蚊虫的翅振声频可达433~572赫兹，而且雄性明显高于雌性。俗语：“叫得响的蚊子不咬人”就是这个道理，因为雄蚊是不咬人的。

大多数昆虫发出的声音是极小的，它们之间使用人类很难模拟的“语言”进行喃喃“私语”。但是，也有蝉类昆虫能发出十分响亮的声音。因为雄蝉腹部有一个像大鼓一样的发声器，夏季从清晨到夜晚到处都可以听到它们响亮的“歌声”。

科学家利用声信息找到了一种防治农业害虫的新方法——声防法，即利用昆虫能对声音做出反应的特性，诱集或驱避某些种类的昆虫，以减少为害，并已获得初步成功。

电信息 在自然界中存在许多生物发电现象，因此许多生物可以利用电信息在生态系统中活动。大约有300多种鱼类能产生0.2~2V的微弱电压，可以放出少量的电能，并且鱼类的皮肤有很强的导电力，在组织内部的电感器灵敏度也很高。鱼群在洄游过程中的定位，就是利用鱼群本身的生物电场与地球磁场间的相互作用而完成的。由于植物中的组织与细胞间存在着放电现象，因此植物同样可以感受电信息。

磁信息 地球是一个大磁场，生物生活在其中，必然要受到磁力的影响。候鸟的长途迁徙、信鸽的千里传书，这些行为都是依赖于自己身上的电磁场与地球磁场的作用，从而确定方向和方位的。植物对磁信息也有一定的反应，若在磁场异常的地方播种，产量就会降低。不同生物对磁的感受力是不同的。

光信息 生态系统的维持和发展离不开光的参与，同样，光信息在生态系统中占有重要的地位。比如萤火虫会通过光来传输“有节奏闪光”的信息编码，其他的萤火虫可以将其译码为“萤火虫的语言”，而其天敌则译码为“猎物”。

视觉形象 包括动物身体上的标志（结构、颜色等）、姿势、动作等。视觉信号较声音或化学信号容易定位。但视觉信号只能直线传播，易为环境中的物体所遮挡，又受光线影响。一般借助反射光的动物只能在白天通讯，而自发光的动物如萤火虫则只能在夜间通讯。视觉信号可以是持续存在的，如身上外露的标志也能在一瞬间开始或结束，例如某些动物身上的标志的突然显示或隐蔽以及各种仪式化表演。许多动物具保护色，从背面看体色与环境一致，但腹面色彩鲜艳，这种色彩仅在求偶或恐吓敌害时方显露出来。

触觉信息 触觉近距离传递，易于定位，多为身体直接接触。蚂蚁在找到食物后，就用触须去碰撞自己的伙伴，伙伴很快就明白了食物的方向、距离，而后一传十，十传百，浩浩荡荡的蚁群就开进食物之地参加搬运。触觉信息的强度和性质可以迅速改变，出现快消失也快。在进化过程中，每个物种的通讯信号逐渐变得只有本物种的个体可以接受、理解或作出相应的应答。如人就闻不出鼠被夹住后留在夹子上的遇险信息素，也不能理解秋夜里蟋蟀唧唧叫声的意义等。

化学信息

生物在生命活动过程中，化学信息主要是生命活动的代谢产物以及性外激素等，有种内信息素和种间信息素之分。前者包括性抑制外激素、性诱外激素、标迹外激素、告警外激素和群集外激素，后者包括利它素、利己素、协同素等。昆虫对这些物质的感受又可以分为嗅觉（空中传播）和味觉（接触感受）等形式。

内信息素 动物广泛地将信息素用于性引诱，如家蚕雌蛾释放蚕蛾醇，一个分子即足以引起同种雄性的应答，但对其他物种或同种的雌体均不起作用。在不同情况下，不同的信息素由不同的腺体分泌；不同的信息素的释放率、消失速度和引起反应的阈值各异。例如报警信息素扩散得甚为迅速，消失亦快，需要继续报警时其他个体会接替分泌报警信息素。用于辨认种属的信息素或一般的集合信息素则消失缓慢。信息素多释放到环境中，作用于接受者的嗅觉感受器，也有的留在自己体表，由接受者舐尝而作用于其味觉感受器。如蜂后分泌的一种外激素——习称“蜂后物质”，通过空气或口器为工蜂吸收，抑制其卵巢的发育，从而形成蜜蜂社群的阶级制度。群居动物能够通过化学信息来警告种内其他个体。如鼬遇到危险时，由肛门排出有强烈臭味的气体，它既是报警信息素，又有防御功能。当蚜虫被捕食时，被捕食的蚜虫立即释放报警信息素，通知同类其他个体逃避。

种间信息素 昆虫传递信息的主要形式，是利用灵敏的嗅觉器官识别一些信息化合物。昆虫利用气味传递信息的方式，叫做“化学语言”。化学信号在昆虫种内、种间个体联系以及食物、产卵场所和配偶选择过程中具有举足轻重的作用。众所周知，稻螟之所以专门以水稻为食，是因为稻株能释放一种被称作稻酮的引诱物质；菜粉蝶爱好在十字花科植物上产卵，也首先因为这类植物具有芥子苷这种引诱信号。蜂王的下腭唾腺里能分泌出一种唾液，可以吸引工蜂为自己服务。雌蚕蛾会从腹尖上的腺体中释放出一种分泌物，引诱雄蚕蛾从遥远的地方飞向雌蚕蛾。蜜蜂习惯过“大家庭”生活，其“家庭成员间的通讯联系”，甚至各种级别的分化和形成，不少与“化学语言”有关。

要说信息传递，就不得不提到昆虫的触角。它一般着生于额区，上面有许多不同类型的感受器。在昆虫的种间和种内化学通讯、声音通讯和触觉通讯中起着重要的作用。

昆虫在觅食、求偶、产卵、选择栖息地、寻找寄主等方面都与化学感受器相关。昆虫的化学感受器分为两类，一类是锥状或者板状的，通过表皮微孔→小腔→微管，微管连接到神经细胞的树突,与受体分子的结合引发动作电位，再传向中枢神经系统。第二类表皮凹陷下去，形成坛状的凹陷，内有粘液，感觉细胞端突直接通到凹陷处，由此传递信号分子。昆虫的嗅觉感受器可以在一定的范围内产生作用，而味觉感受器则需要直接接触后才可以产生作用。

自然界中还有许多用化学感受器的例子。例如蚕蛾利用触角寻找雌性，蝶类用下唇须顶端的坛状嗅觉器寻找食物，美洲蜚蠊和蟋蟀也用下唇须和下颚须上的感受器寻找食物，菜粉蝶利用嗅觉器选择十字花科植物进行产卵，则是因为这些植物中含有芥子油气味的糖苷化合物。

利用昆虫感受器的这一特性，农业上也可以有针对性地研发农药，当昆虫的触角或者其他部位的感受器接触到这些农药时，便可以使其失去应有的功能，干扰昆虫正常的生理活动，从而达到防虫治虫的功效。

在植物群落中，可以通过化学信息来完成种间的竞争，也可以通过化学信息来调节种群的内部结构。比如当烟草植株受到蛾幼虫攻击后，能够产生和释放一种可挥发的化学物质，该物质白天可以吸引蛾幼虫的天敌捕食蛾幼虫，夜间又可以驱除在夜间活动的雌蛾，使它们不能停留在叶片上产卵。在这些植物的早期生长中，毒素可能降低幼小个体的成活率。然而当这种毒素在土壤中积累到一定程度时，它们就能使植物自身死亡，从而减少生态系统中的植物拥挤程度。

行为信息

动物除了通过物理过程和化学物质传递信息之外，也会通过一些特殊的行为来向同种或异种生物传递某种信息，这便是行为信息。动物的行为信息丰富多彩，如蜜蜂在发现蜜源时，以舞蹈动作“告诉”其他蜜蜂去采蜜。不同的舞蹈动作有不同的含义，如圆舞姿态表示蜜源较近，摆尾舞表示蜜源较远。其他蜜蜂以触觉来感觉舞蹈的步伐，得到蜜源的信息。草原中有一种鸟，当雄鸟发现危险时就会急速起飞，并扇动两翼，给在孵卵的雌鸟发出逃避的信息。

营养信息

营养状况和环境中食物的改变会引起生物在生理、生化和行为上的变化，这种变化所产生的信息称为营养信息。如被捕食者的体重、肥瘦、数量等是捕食者的取食依据。

根据“生态金字塔”规律，生态系统中的食物链就构成了一个相互依存，相互制约的整体。动物和植物不能直接对营养信息进行反应，通常需要借助其他的信号手段。例如，当生产者的数量减少时，动物就会离开原生活地，去其他食物充足的地方生活，以此来减轻同种群的食物竞争压力。再如莴苣在适宜的波长下才能萌发生长，蝙蝠依赖超声波进行定位、取食和飞行，可以此调节生物的种间关系。

信息传递有利于调整捕食关系，对生态系统物质循环和能量流动有重要影响，从而影响着生态系统的稳定性。

对于农业生产来说，信息传递主要应用于两个方面：一是提高农产品和畜产品的产量，比如模拟动物信息，吸引大量传粉动物，提高果树的传粉效率和结实率；二是对有害动物进行控制，比如利用音响设备发出不同的声信号，诱捕或驱赶某些动物，使其结群或远离农田。有针对性地研发农药，干扰昆虫正常的生理活动，从而达到防虫治虫的功效。