每日笔记（191019）|生态系统基本原理（9）：信息流动

信息的概念

信息传递是生态系统的三大基本功能之一。

“信息”一词来自于拉丁文“informatio”，愿意是指解释、陈述。狭义是指通信系统中的消息、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。

Shannon（1950）认为，信息就是信息，不是物质，也不是能量，信息来源于物质，与能量有密切关系。信息的实质是负熵。Shannon等（1949）在其名著《通信的数学理论》中指出，“信息是不肯定程度减小的量”，即信息这个概念具有不确定性的含义。不确定程度越大，则信息一旦接受后，获得的信息量就越大。

对于生态系统而言，信息就是生态系统中生物与生物、生物与环境之间普遍联系的信号，通过信号带来可利用的消息，就是信息。

生态系统信息的特点

生态系统的信息多样性

生态系统中生物种类成千上万，含海量的生物信息与非生物信息，包括生物的、物理的、化学的不同性质的信息，有液相的、气相的和固相的三种不同状态的信息；也可以是单个信号的，也可以是信息群。

生态系统信息的格局和势态趋向复杂网络化。

信息通讯的复杂性

生物以不同方式进行信息通讯和传递。有以肢体显示其引诱或驱避作用；有以内部生理生化方面蕴涵着抑制、毒杀信号；有的从行为方面进行交流和联系等。

另外，信息通讯距离长短不一，传递距离从短距离到远至万千米以上。信道除空气、水域、土壤等自然因素外，还有不少是生物本身具有联系的机能。

信息类型多、储存量大

生态系统信息类型多。有生命物质信息和非生命物质信息；有宏观的，也有微观的。物种的信息储存量很大。

大尺度信息开发与研究

实践证明，全球性生态环境问题必须在全球范围内开展研究，才能有效地解决。20世纪70年代以来，全球变化，其中大气成分变化、全球气候变化、土地利用方式和覆盖的变化，尤其是生态系统的退化已全面地影响到人类生存。这些问题在全球尺度上发生，具有全球性意义。

生态系统信息的处理过程

生态系统信息流动是一个复杂过程：一方面信息流动过程总是涉及生产者、消费者和分解者亚系统。每个亚系统又包含着更多的系统。另一方面，信息在流动过程中不断发生着复杂的信息交流和转换。

归纳起来可以有以下基本过程。

信息的产生

系统中的信息的产生过程是一种自然过程。只要客观的物质存在，就会有运动，就具有运动的状态和方式，就会随时空而变化，这就是生态系统的信息，属本体论的信息。

信息的获取

信息的获取是指信息的感知和信息的识别。

信息的感知是指对事物运动状态及变化方式的知觉力。

信息的识别力，即对信息的分辨力，必须同时考虑到事物运动的形式、含义和效用三个方面的因素，这是信息科学中全信息的概念，才能准确获取信息。

信息的传递

信息的传递，包括信息的发送处理、传输处理和接收处理等主要过程环节。

发送信息不仅包括信息在空间的传递，也包括信息在时间上的传递。前者称为通信，后者称为存储。

生态系统信息传递实质性过程包以下括环节：信源、发送器官（或机械）、信道、接收器（官）、信宿（收信者）。

信息处理系统

信息处理系统（information processing system），是指为了不同目的而实施对信息的加工和变换，针对不同目的和背景而进行。

信息再生

信息再生（regeneration），是利用已有的信息来产生信息的过程。它在整个信息过程中起着十分重要的作用。信息再生表明，它是一个由客观信息转变为信息的过程，是主体思考升华转变的过程。决策（decision making）是一个信息再生的过程。

信息施效

使信息发挥作用，这是研究整个信息过程的目的。这是一个最重要的环节，包括控制、优化和增广智能，最终把信息和规律运用于实践中，造福于人类。

信息的度量

Hartley（1928）最早提出一种度量的方法。他指出，信息数量的大小仅与发言者在字母表中对字母的选择方式有关，而与信息的语义无关。他首次建立了信息度量公式，在其中排除了主观上的因素外，建立了纯粹形式化信息测量方法。这是认识上的一大进步。Hartley把语法信息与符号选择联系起来，导致概率论引入信息的度量：用对数函数表示信息度量的公式，为后人打下了良好的基础。

Shannon（1948）继承了Hartley关于排除主观因素的思想，并把他的信息度量公式进一步改进和推广。他强调指出，通信的发生是以通信者具有不确定性为前提的，通信的作用和结果则是要消除这种不确定性。由此，Shannon等就把信息定义为消除不确定性的东西，提出了著名的Shannon-Wiener指数公式作为信息度量公式。

克劳修斯用熵表征一个系统的紊乱程序，这与不确定性的含义正相通。信息是一种被消除了的不确定性，信息量等于熵的减少量。所以，信息可以看成是“负熵”。信息与热熵正是从不同方面揭示了事物的不确定或无规则的数值关系。

植物、动物 的信息传递与交流

生态系统中存在多种不同类型的信息。

植物中就涵盖了物理、化学和植被枝体等的多种信息。植物通过次生代谢物质（secondary metabolites）发出的信息，抑制了其他植物的生长。如此等等。

动物中的信息更为复杂、多样，有视觉信息、声音信号、肢体信息等。动物每个物种有本物种所特有的信号，只有本物种个体接受和理解作出相应的回答。然而，一个物种发出信号有时对其他多个物种也是有效信息。要了解生态系统中更多动植物的信息，可参阅蔡晓明（1995或2000）。

来源文献：

蔡晓明，蔡博峰 主编。生态系统的理论和实践。化学工业出版社。2012，p35

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