教師教學發(fā)展中心核心示范課程聽課記錄

1、教師教學發(fā)展中心核心示范課程聽課記錄唐建軍：關系與意義教學主題生命科學關系與意義課堂性質(zhì)生命科學榮譽課授課對象本科生，聽課教師授課教師唐建軍職稱理學博士，副教授，教育部高等學校教師培訓中心特聘主講教授上課時間2013年12月30日15:55-17:30上課地點紫金港校區(qū)東1A-204內(nèi)容提要：本課主要闡釋了生態(tài)學中生物之間的相互關系的類型，這些關系和作用給生命世界帶來的意義，以及在物質(zhì)能量基礎上它們之間信息的交流。本課的教學結構如下：課前導入第一部分：生物之間關系的重要性第二部分：生物之間相互關系的種類一、競爭關系二、捕食關系三、寄生關系四、共生關系五、生物物種間的正關系和負關系第三部分：生物

2、之間相互關系的意義一、捕食關系的意義二、競爭關系的意義第四部分：生物間的信息交流一、植物與植物之間的信息交流1、化學物質(zhì)；2、顏色二、動物與動物之間的信息交流1、視覺信號通信；2、聲音信號；3、化學信號；4、觸覺信號通訊；5、舞蹈通訊；6、電信息通信；7、利他行為第五部分：本課總結下節(jié)預告教學片斷實錄S：學生 R：記錄者標注課前導入：各位同學大家好！上一節(jié)課我們講了生命是什么樣的東西，生命是從哪里來的，生命要到哪里去，以及面對千姿百態(tài)的生命世界我們該如何去認識這些話題。今天我們進入一個新的話題“biological patterns and examples and their implica

3、tion”就是說生物間相互作用的這些模式、例子以及它們的意義。我在課程開始就介紹了這么一個觀點：在生物世界里，一個生物的存在是沒有意義的。如果這個世界上只剩下一種生物，或者如果生物種類只存在一個個體，那都是沒有意義的。如何去認識這些生物呢？以前我們都是老遠地看，“這是植物，這是動物，這是微生物”，是不同的類型，那么我們今天再走近它們，看看它們相互之間是怎么處理這些相互關系的，它們之間的恩愛情仇、朝夕相處、相濡以沫，以及它們的欺騙、搏斗等方方面面。實際上這些生物與生物間處理相互關系的技巧，就是生命的本質(zhì)。我們在座的每位同學，來到浙江大學可能遇到過各種各樣的問題，在我看來你們最重要的任務就是學好關

4、系學。關系是一切的一切，馬克思曾經(jīng)說過人是一切社會關系的總和，關系是人的基本屬性，我覺得也是一樣。同學們來到浙大，你可能選不同的專業(yè)，像我們這樣的課程和其他專業(yè)課程的關系，課堂知識和課外知識的關系，現(xiàn)在所學和將來就業(yè)的關系，你回到家里和爸爸媽媽的關系，回到寢室和舍友的關系，走到教室與你我他的關系同學們覺得，今天唐老師在臺上講話與以前不一樣，為啥？因為后面坐了幾個人我感到很陌生，因為陌生我就緊張，因為緊張我的腎上腺激素的分泌就增加。（S笑）所以講話的語速各方面與以往不同，這才是真正的我。如果他們來了我還是和以前一樣，那就不是真正的我，那是一個假我，除非是一個機器人。那么我們今天就與大家分享生物與

5、生物之間的相互關系的類型、它們作用的意義，以及在物質(zhì)能量基礎上它們之間信息的交流。第一部分：生物之間關系的重要性這是一個充滿關系的生命世界，生物之間的關系有友好的也有敵對的，有競爭的也有互惠的，有的是相互依賴，有的是各得其所。關系是生物生存的必備前提，生物重來都不能逃避關系，如果在這種關系相處中能夠做到共存、共息、共榮，那誠然是皆大歡喜的。但是同學們應該牢牢記住，即使是捕食，也未必就是捕食者對獵物的純粹的占有，殊不知這種看似你死我活的捕食關系或逃避關系，在改進捕食者追捕能力不斷提高的同時，也改變了獵物的躲避能力。在生態(tài)學的各種關系中，獵物的生存發(fā)展也離不開捕食者的作用，這在生態(tài)學中叫做“共進化

6、”，也就是說有對手的存在不一定是壞事，有病原微生物存在也不是一件壞事，某種角度上講還是一件好事，甚至有一些生物的演化、發(fā)展、進化還離不開它們的對手，這個我們后面還會提到。沒有對手沒有敵人的生物世界只會讓生物失去生存的能力，所以獵物與捕食者之間也存在著共進化。當然，生物之間的關系不只是捕食，還有很多很多的關系，特別是很多的正關系，即那些過去我們不太注意正關系。認識生物之間的相互關系，包括不同物種間的關系，也包括同種生物間不同個體之間的關系，非常的重要。前不久科學雜志評出的“2013年十大科技突破”。同學們可能想：老師什么叫“科技突破”??？實際上，我想這些科技突破它含義可能不僅僅在科學或者這個領域

7、本身，它甚至可以帶來我們?nèi)祟愐粋€世界觀或者對外界、世界、生物世界的看法的改變。在這個十大突破當中，如第九條就是微生物與健康。實際上微生物與健康的關系老早就受到了關注，在這一次被列為“十大科技突破”的表述過程中，也說到這樣一個事實：研究發(fā)現(xiàn)這些看不見的生物深刻地影響著我們身體對外界、疾病和醫(yī)療的相應，也就是說如果我們要很好的治病，就要考慮到每個個體體內(nèi)微生物菌族的情況，在這一塊我們中國科學家在過去就有所研究，舉例中國人民解放軍總醫(yī)院楊教授談到的微生物與人體消化系統(tǒng)重大疾病之間的關系(R)。自然雜志在2010年3月有一個cover story就介紹到“我們其他的基因”。你們看到的我一個唐老師，不是

8、一個唐老師，他不是一個人，他是一個什么？是一個人體生態(tài)系統(tǒng)，所以你們看到的是一個系統(tǒng)。我，我的體表和體內(nèi)有很多與我共生共存的生物，才讓我這個生命可以正常維持和發(fā)展，沒它我活不好，沒它我活不下去。我們腸道中生存的很多種微生物的數(shù)量，是我們?nèi)丝诳倲?shù)的一千倍甚至更多，它也是構成我們健康生存的很重要的因素。所以我們就已經(jīng)明確知道我們?nèi)祟愊赖恼９δ?，竟然是受到腸道共生菌體的影響乃至決定的，從這個事例就可以回到我們在這堂課上強調(diào)的一個理念，就是在生物世界，生物在形態(tài)、結構與功能總是相適應的，形態(tài)、結構與功能總是與它所處的環(huán)境相適應的，生物的形態(tài)、結構與功能及其過程，總是按照特定的環(huán)境而發(fā)生改變的。什

9、么樣的環(huán)境就需要什么樣的過程去適應它，適應什么樣的過程就需要一定的結構，一定的結構就表現(xiàn)為一定的形態(tài)，所以生物總是表現(xiàn)出一定的形態(tài)、結構與功能相適應。我們上節(jié)課生物的類群特點里反復強調(diào)的就是這么一個理念，舉例回顧了植物根莖葉形態(tài)、結構與功能相適應的例子(R)。所以同學們在這個課堂上如果真正記住并把握了形態(tài)、結構與功能的適應性和環(huán)境之間的相互關系，我認為那么這門課就通過了，這才是關鍵，所以的生物活動都體現(xiàn)了這么一個特點。第二部分：生物之間相互關系的種類相互關系，什么是相互關系？就是生態(tài)結構和過程，生態(tài)結構與過程決定了生態(tài)系統(tǒng)的功能。所以我們說“態(tài)”就是系統(tǒng)的狀態(tài)，“生態(tài)”就是生命系統(tǒng)的狀態(tài)，系統(tǒng)

10、的狀態(tài)就是系統(tǒng)的結構與過程，結構與過程就決定了功能，功能就決定了發(fā)展的方向，發(fā)展決定了未來，未來決定希望，希望決定命運。我們經(jīng)常說“態(tài)度決定一切”，為什么講“態(tài)度”決定一切呢？是的，你的形態(tài)，每個人每時每刻的心態(tài)和心情決定了你的學習效率和學習態(tài)度。我們一年到頭不是總是高昂著熱情，一年春夏秋冬不一樣，每個月總有那么幾天也不一樣（S笑），女生比較明顯，男生也有，總是帶著不方便的東西，從而影響了心態(tài)，煩惱的東西老朋友總要來，但什么時候來主要是態(tài)度決定的。實際上看看周邊的環(huán)境我們不難發(fā)現(xiàn)，到處都存在著關系。舉例，幻燈片趣味圖片展示陸地上、水塘沼澤里、海洋上的各種關系的概括，S笑(R)。我們再回頭來看我

11、們的大地，那就更復雜了。實際上，我們最搞不清楚的就是我們腳下的土壤。有多少種生物？幾乎無法知道，數(shù)量和種類都很多，一句話，非常的復雜。生態(tài)學就是這么一門學科，就是一門研究生物在生存過程中為了活著，為了活好，而處理各種關系的學問，它的研究包括同一種生物不同個體之間、不同的生物之間的相互關系，以及生物與環(huán)境之間的相互關系，所有這些過程包括關系的作用與影響、過程與變化、功能等等。我們常說，生態(tài)學就是關系學。說到關系就要認識關系的性質(zhì)，一般我們在生態(tài)學上把關系分為兩大類，一種是正關系，生物會通過這個關系獲得好處，有一種是負關系，有些物種會從中得到傷害，有些說沒關系，但嚴格角度說，生物是不可能沒關系的。

12、我們要了解這些關系不是一成不變的，一直不變的不是關系，真正的關系是發(fā)生改變的。如果我們打開網(wǎng)絡和書本，我們可以見到許多關于生物關系的表述，在百度上搜索還能看到更詳細的列舉。記住，這些關系只是用于我們?nèi)祟惾ヅ袛嗟幕A，實際上是很復雜的，早上和晚上不一樣，不同的生長發(fā)育期也可能不一樣。一、競爭關系“競爭”，這種相互關系發(fā)生在什么時候呢？競爭，這種相互關系一般發(fā)生在同一生活區(qū)域里面，兩個物種如果它們利用相同的資源，那么它們之間就發(fā)生了競爭關系。由于在自然界往往不同的物種對資源的利用是不平等的，比如說我們到食堂去吃飯，飯量不一樣愛好不一樣，因此對同樣一種資源兩個物種競爭的結果，會導致競爭資源能力比較弱

13、的、搶不到東西吃的那些種群就會衰落，甚至導致某一物種最終從該區(qū)域當中完全消失，這就是競爭結果。競爭有兩種過程，一種叫干擾競爭，另一種是利用競爭，干擾競爭通過行為，一種生物借助行為使另一種生物得不到資源，從而將另一種物種趕出去，舉紅翅鶇被驅(qū)趕的例子(R)，這樣不一定不好，找到最佳生態(tài)位，這是干擾競爭。另一種是利用競爭，實際上是兩種生物共同利用同一種資源，舉例螞蟻和嚙齒動物的同食種子的例子和相應的實驗(R)，在這個基礎上20世紀30年代一個生態(tài)學家根據(jù)實驗提出了一個“競爭排除原理”，也叫“高斯假說”，就是如果兩個物種擁有相同、完全一樣的生態(tài)位，它們是不可能長久生活的，一定要么死掉一個，要么想辦法把

14、它們分開。所以“競爭排除原理”是指兩個在生態(tài)位上完全相同的物種，不可能同時同地的生活在一起，其中一個物種必將被另外一個物種完全排除。什么叫生態(tài)位??？“位”就是位置了，比如我們小張同學在的這個位置，那么這個位置永遠都只能坐一個人，有什么辦法能坐兩個人呢？要不你現(xiàn)在坐，晚上另外一個同學來坐，要不你走開，在這個位置上永遠不可能有兩個人坐著，即使身上再坐一個人，他也是在你身上，不可能在同一位置，也不可能陷到你的身子里去。這就是一個位置只能坐一個人，這個我們叫“生態(tài)位分化”。生態(tài)位分化有很多種，如果要避免一個物種被另外一個物種完全趕走，那么方法就是產(chǎn)生地理隔離，比如說你坐這里我就到這里來，我和你不相爭，

15、或者還是這里，我在你不在的時候來坐，這是時間上，或者方法上，比如這個教室在上一門課，不能同時上幾門課，要不劃分出幾個位置，要不到隔壁去上，要不晚上來上。這個方法就叫“生態(tài)位隔離”。舉例高斯草履蟲實驗的例子(R)，同樣都是兩者共存，A+B和B+A，但結果不一樣，這個結果是有一種消失了，另一個結果是改變了它種群的增長趨勢，為什么呢？因為起步的物種不一樣。也就是說群落或者兩個物種的起始狀態(tài)，也決定了這個種群的發(fā)展過程。前面講了很多這個生態(tài)位原理，一個地方只能有一個，也對，長時間也這么認為，但最近20世紀90年代以后有新的發(fā)現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)有些情況下也不能解釋。比如說雖然我們看到生態(tài)位之前所說的現(xiàn)象，我們可以

16、看到豐富多彩的多樣性同時共存。我們到了熱帶雨林，在很小的范圍內(nèi)有多種生物群共同生存，為什么呢？我甚至可以在一個很均勻的水井里看到同時生活的不同生物，為什么呢？所以從20世紀90年代興起了“種群的中性理論”，說明完全用生態(tài)位是不能夠解釋不同的物種對同一個地方的共同享有的。另外研究還發(fā)現(xiàn)，物種之間的相互關系不是一成不變的，它是會變化的，這我們叫“SGH”，“脅迫梯度假說”，這個我們后面還會講。這個物種之間的相互關系從來不是一成不變的，往往會受到資源的影響，在資源豐富的時候物種間往往以競爭為主，但遇到困難的時候，資源短缺的時候，物種往往有從原來的競爭走向互惠與相互幫助。同學們可能覺得不可理解啊，東西

17、缺了為什么大家還要相互幫助呢？這種情形實際上在生活中遇到的是比較多，在艱難困苦時期大家的合作精神反而比物質(zhì)富裕的和平時期可能更好，后面我們會再講到。二、捕食關系然后我們再來看看“捕食”。捕食也是我們?nèi)郝洚斨薪?jīng)常談到和見到的一種種間相互關系。捕食包括傳統(tǒng)的捕食，即食肉動物吃食草動物或者其他食肉動物這種典型的捕食關系，除此之外，捕食的概念還能拓寬到植食、擬寄生和同種相殘等，這些也被認為是捕食的一種。三、寄生關系那么第三種關系就是“寄生”。寄生有個特點，寄生指的是一種生物生活在另外一種生物的體表或者體內(nèi)，一般情形下不會導致寄主的很快死亡。就是說不是我一到你身上就讓你死掉，而是我到你身上，讓你悠悠地受

18、到一點傷害，而我這個寄生物會不斷繁殖。在自然界更多是這種情形，包括我們知道的病毒，這種專性細胞寄生物，自然界更多的病毒都是溫和型的，就不是一感染就讓你死掉，它會讓寄主多活一點，寄主活得多寄生物繁殖的后代也就越多。所以最大的特點是寄主不會馬上死亡。那么我這里就留給大家一個問題，蚊子叮人，是捕食關系還是寄生關系？捕食就是要把你吃掉，蚊子不可能把你吞下去，那蚊子與人類是什么關系？實際上的寄生關系還有很多種，在這里我們就不說了。四、共生關系再一個是“共生”。共生實際上指的是我們生物之間的正相互關系，發(fā)生有利的作用，這是現(xiàn)在比較重視的。我們在上一個章節(jié)說到生物與生物之間的關系里提到了三大“共生體”。哪位

19、同學來說一說，張同學你還記得嗎，植物界三大共生現(xiàn)象？我們在說到生物種群的時候，特別是說到植物有一個類群時就說到三大共生現(xiàn)象，你說說看？（S張：有一個是大豆的根瘤菌和大豆。）大豆的什么？（S張：根瘤菌）大豆的根瘤菌和大豆本身，形成的東西叫什么？（S張：）這個內(nèi)容是肯定要考試的，哪三大共生體？一類是豆科植物和固氮菌，固氮菌是什么東西？（S張：根瘤菌）停頓實際上是“根瘤菌是固氮菌”，固氮菌是什么類型的微生物？（S張：抑氧）停頓比如說微生物很多了，像病毒也是微生物，細菌、真菌也是，那么固氮菌是什么呢？（S張：細菌）對，固氮菌是固氮細菌。第二種就是地衣，點名冊點名梁同學回答(R)，地衣是什么和什么的共生

20、啊？（S梁：）大聲的說，地衣是什么和什么的共生？（S梁：地衣是）地衣是什么植物和什么植物的共生？（S梁：）誰知道？（S全體沉默）復習三大植物界共生體及其組成(R)，之前我們也和大家反復強調(diào)了菌根這一塊現(xiàn)在在全世界非常的熱，每年自然科學雜志上有大量的文章，為什么？因為過去我們做植物生物學，都是認為植物有吸收能力、感染能力，比如植物能夠感應幾十米外、幾百米外的水分、養(yǎng)分，向著它生長，過去以為這些植物的表現(xiàn)是植物的感應，其實現(xiàn)在看來更多的是通過“CMN”，通過菌根、菌絲腳形成一個菌絲網(wǎng)，才知道幾十米外幾百米外更遠的地方那里有水。所以現(xiàn)在菌根研究得非常熱，也非常重要，如果我們要正確認識植物與環(huán)境的關系

21、，我們不能不考慮菌根。當然菌根我們用肉眼看不見，所以一開始人們都沒有重視它。記住，這三大共生體，地衣、根瘤、菌根，非常重要，黑板板書(R)，因為它們是反應關系的。當然這個關系很復雜，不同的植物它喜歡的真菌不一樣。在這個共生關系中，真菌是抑氧的，是要靠別人提供養(yǎng)，自身靠發(fā)達的菌絲吸收無機養(yǎng)，它吸收無機物給植物，植物給它一些有機物，這之間有什么復雜的關系??？因為有些真菌是寄生型的，它來的目的不是“你給我一點我給你一點”，是“我就要得到東西”。那么在開始時，病原性真菌和共生性真菌是如何取得植物的好感獲得認可的，因為不認可我就進不了你的身體，接觸不了就不會產(chǎn)生關系，那么怎么進入關系呢？這一塊現(xiàn)在非常的

22、熱，就是如何識別這是一個來幫我忙的、互利互惠的，還是就來占我便宜、得我營養(yǎng)的一個寄生物，這里存在一個識別和相應的機制。實際上共生關系也是一個辯證的關系，共生可以讓雙方受到促進，在這個過程中雙方受到的促進可能不一樣，舉例相同生長環(huán)境下有無菌根共生體時植物的生長狀況(R)，當然它還可以調(diào)節(jié)植物或物種之間的相互關系，舉例豆科植物減少禾本科糧食作物對重金屬的吸收(R)。繼續(xù)舉例其他菌根類共生體對植物的促進作用和在環(huán)境改善方面的應用(R)。實際上，菌根真菌的作用到底是不是就是有利，有多大有利呢？這實際上和菌根真菌有非常密切的關系，舉例不同菌根真菌對同一植物生長的不同影響的實驗，以及不同的植物對菌根真菌的

23、不同促進作用的實驗，如加拿大一支黃花能改變土壤當中微生物群落結構的例子(R)。五、生物物種間的正關系和負關系實際上過去一百多年來，特別是十九世紀后期以來，我們的關注點總是想到生物與生物之間負的作用，捕食或者競爭，并建立了一系列的模型，這些模型的前提都是考慮到物種之間負的相互關系，然而最近這十幾年來我們越來越多的科學家注意到生物之間不完全是負的相互關系，很多情形下是正的相互關系，例如相互幫助。有了正的相互關系會發(fā)生什么樣的改變呢？20世紀后期特別是進入21世紀后，越來越多的證據(jù)表明，種間的關系到底是互利促進還是競爭抑制，實際上是受到環(huán)境脅迫的影響。沿著這個環(huán)境限制性資源，比如水分、溫度、養(yǎng)分的降

24、低，資源不足，植物之間的相互作用就會從競爭走向互利；環(huán)境越不利，生物之間的相互幫助會越來越多。就像戰(zhàn)爭年代戰(zhàn)友們的情誼，這是非常重要的。比如說晚上一個人走夜路，比如晚上九點鐘開始登天目山，你看到一個人肯定是更希望和他結伴而行，而不是說我要揍他然后我一個人走（S笑），如果不是這種情況下你們可能還會競爭，而遇到危險時候反而想到的是互助。當然科學家找到一系列證據(jù)來證明，首先是植物之間的相互關系，舉例地中海干旱氣候下植物間的“撫育效應”(R)。第二個方面是動物對植物的影響，舉例(R)，群落里如果有其他的生物就會改變生物之間的相互關系。第三是把競爭者移去，第四是把捕食者移去，第五是促進養(yǎng)分的有效性。實際

25、上正確認識正的相互作用，在生態(tài)系統(tǒng)的管理當中具有非常重要的意義， 舉例浙江省圍墾灘涂的建設和植樹造林運動的效率(R)。在脅迫的情況下，正的相互作用可以提高物種的多樣性，為什么呢？因為一個物種的存在可以改變周邊的環(huán)境，從而使得原來不能生存的其他物種也活下來了。所以正確認識生物之間的相互作用，對于我們受損的生態(tài)系統(tǒng)的恢復具有非常重要的意義。實際上，如果我們只考慮到生態(tài)系統(tǒng)當中生物群落里面物種之間負的相互作用，那么由于有了捕食、競爭、病蟲害、寄生等等的關系，實際上我們見到的現(xiàn)實生態(tài)位要比它理論生態(tài)位的基礎單位要低，如果只考慮負的方面就會有這樣的結果，然而如果你不僅想到生物之間負的相互作用，我們也想到

26、生物之間正的相互作用，那么現(xiàn)實生態(tài)位就比理論生態(tài)位要擴展開，這一點非常重要。所以現(xiàn)在越來越多的科學家把生物之間正的相互作用引入我們生態(tài)學的主流里，這樣就會對我們物種生態(tài)位有一個重新的認識。實際上，正的相互作用不僅僅反映在能量或者物質(zhì)共享或分享上，其他生長條件的改變方面，比如物理條件的改善上，也起到非常好的作用，舉例水稻和魚的關系(R)。前面講的都是生物之間相互作用的類型，那么它們有什么意義呢？這些意義體現(xiàn)在哪些方面呢？我們休息過后再講。（課間休息）第三部分：生物之間相互關系的意義上節(jié)課我們主要講了生物之間的相互關系，那么這些關系有什么意義呢？一、捕食關系的意義那么我們先請張同學，你來想象一下你

27、是捕食者，你到前面來，下面這些男男女女、肥胖高瘦都有。假如你是一個捕食者你認為要吃他們，那么會有怎樣的一個結果？（S張：什么樣的結果??？）就是會有怎樣的影響？你認為會因什么樣的情況發(fā)生什么樣的變化或影響？你就猜測一下。（S張：就是因為我的捕食關系，會導致被我捕食的被捕食者的種群結構發(fā)生改變。）對，是的。因此在這個過程中，哪些因素產(chǎn)生影響？比如說我來抓人，我是男的，那我到底是抓男的還是女的呢？（S全笑）（S張：就是捕食者對被捕食者的選擇。）那么你想一下，如果是廣食性的捕食者，就是我管它有得吃就行了，抓一個就來吃，還是我就要找胖子，高大一點的？（S張：肯定是要有選擇性的。）那么有選擇的和沒選擇的會

28、有什么結果，而且選擇性也有不一樣，比如我喜歡在你們相互影響中哪個厲害我就把它吃掉，如果是這樣會導致什么？我抓厲害的吃。（S張：抓厲害的吃會給捕食者帶來困難。）帶來困難？（S張：因為捕食的時候肯定會找弱者。）啊，那不一定，有些就是喜歡找強的，哪些強就把強的吃掉，那么那些弱者就會從此獲得機會，那如果是沒有選擇的，我管它我抓一個就吃，會有什么結果？（S張：可能從捕食者角度來講沒有選擇性，但是在被捕食者種群中也是有一定選擇性產(chǎn)生的弱勢群體。）那我們看看結果是不是像你講的，謝謝！這個捕食的過程對群落的影響涉及到很多方面，在這個群落里肯定是那些原來競爭能力比較強的生物會多一些，如果這個捕食者是一個廣義的捕

29、食者，它不選擇的，管他三七二十一我來了就吃，那么數(shù)量多的那些會受到影響；那如果我是有選擇性的，比如挑優(yōu)勢種，因為競爭性強的被吃掉，那些競爭性弱的就會受惠，那么捕食者就會提高群落的多樣性；如果我是恃強凌弱的，我就挑弱者吃，那么我去吃它，競爭性強的也去排擠它，這樣群落的多樣性就會下降，所以在這個過程中捕食作用到底是導致群落的多樣性提高還是下降，其實受到很多因素的影響的。一般我們想象中有捕食者來了，那么我的多樣性肯定會下降，事實上不是這樣的，舉例濱螺吃藻類導致捕食者密度與被捕食者種類數(shù)量的單峰曲線的例子(R)，這個就叫做“適度干擾”，適度干擾反而有利于多樣性的生成。我想生活中也有很多這樣的例子，像我

30、們每個人的身體健康，一個人的免疫能力是通過系統(tǒng)的激反，我們適當?shù)牡眯┬〔〔粌H沒有害處反而有利于自身免疫力的提高；再大一點例如國家的軍隊，一個軍隊不打仗不演習說戰(zhàn)斗力提高我想是很困難的，如果一個部隊身經(jīng)百戰(zhàn)，那么戰(zhàn)斗力肯定很強；一個國家也一樣，我們過去說“多難興邦”，在多災多難的時候更有利于一個國家民族的團結，這是另外一個角度。一句話，適度的干擾有利于多樣性的形成。在這個過程中，關鍵種發(fā)揮一個非常重要的作用。一個群落中有很多物種，但是不同物種的作用不是一樣的，有的作用會比較明顯，有的種類可以決定其他大部分種類在群落中持續(xù)生存的能力，具有關鍵性作用，這種種類就稱為“關鍵種”。哪些生物是關鍵種呢？一

31、般都是那些生物數(shù)量不大，但是具有較大的控制群落結構與穩(wěn)定性能力的物種，通常是頂級生物。一個物種可以決定很多物種的生存。如何去區(qū)別呢？不是一眼望去就知道的，最簡單的方法是如果將某個物種移去后，群落結構發(fā)生顯著變化，那就說明這個物種就是關鍵種，舉例捕撈龍蝦產(chǎn)生大面積無藻區(qū)的例子，以及非洲象與草原生態(tài)環(huán)境形成的關系(R)，這就是一系列的關系，生態(tài)學的過程在里面。二、競爭關系的意義競爭就更奇妙了，我們前面說如果生態(tài)位完全相同，其中肯定有一種生物被清除出去，但是生物界很奇妙，你看這里舉了個例子。舉例鳩鴿大小鳥同食同種植物的果實但果實直徑不同的例子(R)，小鳥吃這種果實，但是取食范圍比較寬，而大鳥主要吃大

32、果實，同樣一種鳥類在不同的年齡階段取食范圍不一樣，大鳥只吃大果實，小鳥大的小的都吃，同學們，這有什么關系?。吭谶@個例子里，同學們想一下，如果倒過來，如果是大鳥大果實小果實都吃，小鳥只吃小果實的話，這個物種就滅絕了，為什么??？因為大的去搶小的食物，那小的不就被餓死了？這一點很重要。舉例人類生存過程中，嬰兒用乳汁和其他食物哺育，而成人不會搶奪嬰兒乳汁的例子(R)，這就是一種活法，也正因為這種活法才讓這種生物生存下來。這些看起來是很簡單的例子，但是在生物學中是很有意義的，它也是通過生態(tài)位的分化，不分化這個物種就會滅絕，所以同學們要記住了。舉例通過區(qū)域分化使得一棵樹上同時生活五種不同的北美鷹的例子(R

33、)，所以在自然界，更多的是各得其所。我希望同學們把競爭的東西放得更加少一點，按照自己的個性特征去發(fā)展。過去不是這樣想的，過去很長的時間教育我們要競爭競爭，實際上我們打開窗戶看世界，更多的是百花齊放、各得其所，你長大樹你去長好了，我不長大樹我小草也能生活，主要是自主發(fā)展為生態(tài)系統(tǒng)做貢獻就可以了。所以我覺得這一點也是一種世界觀的改變。從開始大家頭腦里只有競爭，到現(xiàn)在除了競爭之外還有各得其所。我希望我們的課堂上“大家好才是真的好”。第四部分：生物間的信息交流生物間除了各種影響關系之外，還有信息的交流，這個信息是包括多個方面的。一、植物與植物之間的信息交流植物與植物之間的信息交流有很多。1、化學物質(zhì)比

34、如化學關系，我們過去叫“他感”，就是生物與生物之間存在著各種各樣的化學關系，實際上化學物質(zhì)的量非常少，但它們對生物相互關系、生物群落的結構具有非常重要的作用?，F(xiàn)在這個“他感”從97年后被翻譯成“化感”，但“他感”和“化感”之間還是有點區(qū)別的，“化感”純粹是化學，而“他感”除了化學之外還有其他種類的信息，不一定直接的，間接的也有。研究這種“他感”作用對我們生產(chǎn)中具有非常重要的意義，舉例某黃瓜品種可以散發(fā)化學物質(zhì)阻止80%的雜草生長在生產(chǎn)中的作用(R)。進入21世紀，生物與生物之間的化學作用是研究的熱點，很多教授和機構都在研究，舉例farmer的研究植物之間信息交流的實驗。我們在第一節(jié)課說了植物與

35、動物的區(qū)別，動物是靠外在的“動”來維持內(nèi)在的“靜”，而植物是靠內(nèi)在的“動”來維持表面的“靜”，動物可以跑來跑去躲避危險，植物正好相反，植物待在那里不能動了，風吹雨淋，坐以待斃？NO，它從來不會坐以待斃，而是做出很強烈的響應。那么植物與植物之間是這樣，植物與動物之間也有信息的交流，比如植物與昆蟲間，植物可以分泌化學物質(zhì)來表達“來幫我授粉”，“你別來吃我”等信息，舉例華南農(nóng)業(yè)大學洛教授的研究實驗(R)，“我斗不過你，我不能動，我找你的敵人來”，這一點很重要。但是我們怎么知道害蟲的敵人這些是植物分泌的物質(zhì)引來的呢？科學家也做了實驗驗證，舉例驗證實驗(R)，雖然我們還不知道它分泌的是什么東西，但是通過

36、這個實驗就能證明害蟲的敵人確實是受到某種物質(zhì)的吸引才到這里來的。2、顏色除了化學物質(zhì)之外，顏色也很重要。植物花的顏色與授粉者的關系，一直以來也是我們研究的熱點。上節(jié)課我們說植物繁殖生物學時，也說到了植物無論如何要完成受精過程產(chǎn)生后代所采取的辦法，那是靠不了別人靠自己，這里就再次展示了植物與授粉動物間的相互關系。一種花形成某種顏色，往往與能感知到這種顏色的昆蟲有關。不同的昆蟲喜歡不同的顏色，舉例蜜蜂、甲蟲、蛾類、蝴蝶對顏色的不同感知對不同地區(qū)花色分布的影響(R)，這都反應了生物與生物間的相互關系。二、動物與動物之間的信息交流除此之外，動物與動物之間也存在非常多的、表達某種信息的communica

37、tion（交流）。1、視覺信號通信其中動物之間使用的第一個就是視覺信號通信。經(jīng)常使用視覺信號進行通信的生物種類如孔雀、鹿、蝴蝶等，最大的特點是這些生物的體色、羽毛的顏色比較豐富。螢火蟲通過尾巴上的熒光閃爍傳遞某種信息來引導異性。舉例孔雀炫耀羽毛的例子(R)，我們同學常在食堂門口跳舞，其實某種潛在的內(nèi)心也是“看我看我”，只不過不講那么直白（S笑），但也是一種展示。2、聲音信號第二種就是聲音信號，聲音信號用的比較多的是鳥類。鳥類為了吸引異性、排斥同性、宣告領地、警告入侵者等，都是通過聲音信號而發(fā)生的通訊。不同動物發(fā)出聲音的機制是不一樣的，列舉舉例哺乳類、鳥類、昆蟲、蛙類不同的發(fā)聲器官(R)，用五線

38、譜展示不同種類昆蟲發(fā)出的不同聲音，示意同學模仿(R)，如果你懂了這些昆蟲發(fā)出的聲音，在夏秋的晚上走在草叢嗯啊嗯啊的叫，旁邊就聚集很多螢火蟲，你邊走螢火蟲就跟著你，你可以發(fā)出這個聲音，非常的有趣。明月別枝驚鵲，清風半夜鳴蟬。稻花香里說豐年，聽取蛙聲一片。實際上不是為了演唱會，實際上最終的目的就是為了交配。當然我們不一定懂其中的語言，但是這個世界上我們不懂的語言太多了。同學們要記住，不懂的不等于說不存在。如果說語言只有人類才有，這個話就不對了，動物們有動物們自己的語言，自己的dialog。動物間聲音信號最重要的功能就是吸引異性前來，同學們想一下那些愛唱歌的同學，你們內(nèi)在有沒有這樣的愿望：我這個歌很

39、會表達，某種角度是展示自己，尤其是吸引異性，吸引同性可能不大（S笑）。3、化學信號第三個是化學信號，在這里面有一點特別值得大家注意，這些化學信號的物質(zhì)數(shù)量很少但作用很大，包括性信息素、追蹤信息素、報警信息素、聚集信息素。舉例小狗撒尿的例子(R)。在昆蟲中，對信息素尤其是性信息素的感應甚至到了分子水平。我們?nèi)祟惖谋亲诱娴牟粔蛎舾?，剛才有人放了個屁你們聞到?jīng)]有？（S笑）沒有聞到，因為濃度被稀釋了。如果是昆蟲，它在山那邊產(chǎn)生了一個信息素，在這邊都能知道，幾百米幾千米幾十公里都能夠知道。有人說甚至在西湖這樣的水域第一滴醋進去，稀釋之后都能被昆蟲感知，到了一個分子的水平。我們?nèi)祟愡€沒有這個能力，但是不同

40、的生物不一樣。老鼠、螞蟻、狗都是化學通訊最經(jīng)常使用的群體。舉例“鼠目寸光”(R)，舉例大熊貓蹭屁股的習慣(R)，同學們說不雅觀（S笑），其實完全只是為了找到回家的路。4、觸覺信號通訊第四個是觸覺通訊，很多，我們靈長類也用到。使用觸覺信號的海洋部分生物、蜘蛛，也有靈長類。我們很重視觸覺，舉例蜘蛛、深海動物、人類的例子(R)，同學們也有體會，有什么體會呢？比如說，除了工作需要她才把手給你之外，如果在生活中她把手伸向了你，告訴你那可不是一般的含義啊（S笑），那可是有點意義的。女同學除了在工作場合外其他時候把手送給別人了，那個人特別是男同學心里要想著，這個女同學把手給我，那你就狠狠地抓住啊，她給你你不

41、抓住而把它推掉那不好（S笑）。抓住也是個信號，我看到一些同學，明明在騎車多危險啊，他還抓住另外一個同學的手不放，（S：就是）對，就是，你看感同身受，好不好呢？當然不好，因為不安全，但是我也知道此時此刻你的心情我是可以理解的，通過這個手的接觸，你產(chǎn)生了很多信息。觸覺可以產(chǎn)生很重要的感情的交流，舉例靈長類相互理毛(R)。5、舞蹈通訊當然還有舞蹈通訊，最奇妙的是蜜蜂。舉例蜜蜂傳達蜜源信息的例子(R)6、電信息通信當然還有電信息通信，這個電信息通信主要有少量的特殊的生物使用，比如電鰻。舉例不同情況下電鰻的放電頻率、時間、間隔、強度的不同(R)7、利他行為動物還有利他行為，這個是最難理解的。過去很多人認

42、為生物世界是不是都是很自私的，為自己的？不完全。在很多情形下同一種生物不同個體之間會相互幫助，幫別人忙叫“利他”。動物個體為了整個種群或者系統(tǒng)的健康和正常，有時候以犧牲自己存活為代價，來提高其他個體的存活度，這樣的行為我們稱為“利他行為”，這一點非常重要。我們在前面的章節(jié)反復強調(diào)的一點，生物理論上如果是高級的，無非是一有利于自身的生存，二有利于后代的繁衍，但是繁衍往往不是一個生物個體所能夠完成的，還需要很多生物共同參與其中，舉例昆蟲交配后雄性被雌性吃掉的例子(R)，這種情況并不是見不到，相反我們會經(jīng)常見到。這種情形下它到底想了什么？為什么明知道這個結果也在所不惜？很多就是為了這個種群的繁育。第

43、五部分：本課總結自然界生物間的相互關系，有很多種。同種間的相互關系，舉例國家領導人的合作并播放圖片(R)，這些關系都是我們在自然界經(jīng)常見到的類型，當然還有其他的關系，其他的舉例，所以關系非常的重要。實際上回顧我們看周圍的世界，一個生物個體其實根本上是沒有意義的，關系才是本質(zhì)，關系才是有意義的。所以這個章節(jié)我們能夠感受到：第一，生物之間的關系廣泛存在，它也是驅(qū)動生態(tài)系統(tǒng)當中各種各樣生態(tài)學過程的最重要的驅(qū)動力，生態(tài)的關系多種多樣，我們只是列舉了一些，比如捕食、競爭、共生、寄生，其實還有很多關系。生物之間的關系會影響到我們的行為，不同的關系承擔著不同的生態(tài)學功能，這是第二點。第三點也是很重要的一點，

44、也是現(xiàn)在非常熱的一點，就是生物之間的相互關系不是一成不變的，它是在不斷發(fā)展、變化的，在這個過程中，我們希望同學們能夠了解這個“脅迫梯度假說”，雖然是個假說，但是很有道理，通過我們實驗室所接的各種項目里我們可以感知到生物之間的相互關系是可以改變的，尤其是在逆境的情況下，生物之間的互惠表現(xiàn)得更多，一句話，生物之間的相互關系會因為環(huán)境脅迫層次的改變而發(fā)生改變，這點非常重要。生物之間的相互關系不僅有物質(zhì)和能量的關系，而且有信息的過程。當然有同學說信息也是物質(zhì)了，但是信息在生物學上還有更多其它的作用。比如說像我，同學們看，表情，表情傳達了什么？眼神。有的很慈祥，有的很親切，有的很猥瑣（S笑），其實眼光傳遞很多信息。比如說我們兩個四目相對超過十秒鐘，我的心早就為你動起來（S笑），一定是這樣，兩個陌生人之間不可能長期的四目相對，要么肯定有一個要逃掉，要么產(chǎn)生感情。所以說要打動一個人最好的辦法就是我盯著你看，當然要很友好的，而不是貪婪的或是虎視眈眈的，那只有讓那