Сообщение на тему передача информации в живой природе

Обновлено: 20.05.2024

Информация в живой природе

Живая природа сложна и разнообразна. Источниками и приёмниками информации в ней являются живые организмы и их клетки. Организм обладает рядом свойств, отличающих его от неживых материальных объектов. Основные из них:
непрерывный обмен веществом, энергией и информацией с окружающей средой;
раздражимость, способность организма воспринимать и перерабатывать информацию об изменениях окружающей среды и внутренней среды организма;
возбудимость, способность реагировать на действие раздражителей;
самоорганизация, проявляемая как изменения организма для адаптации к условиям внешней среды;

Организм, рассматриваемый как система, имеет иерархическую структуру. Эта структура относительно самого организма подразделяется на внутренние уровни: молекулярный, клеточный, уровень органов и, наконец, собственно организм. Однако организм взаимодействует и с надорганизменными живыми системами, уровнями которых являются популяция, экосистема и вся живая природа в целом (биосфера).

Между всеми этими уровнями циркулируют потоки не только вещества и энергии, но и информации.

Информационные взаимодействия в живой природе происходят так же, как и в неживой. Вместе с тем, живая природа в процессе эволюции создала широкое разнообразие источников, носителей и приёмников информации.

Накапливая информацию, мозг создает на своей структуре связную информационную модель окружающего мира.

В живой природе для организма — приёмника информации важной характеристикой является её доступность. Количество информации, которое нервная система человека способна подать в мозг при чтении текстов, составляет примерно 1 бит за 1/16 с.

Исследование организмов затруднено их сложностью. Допустимая для неживых объектов абстракция структуры как математического множества вряд ли допустима для живого организма, потому что для создания более или менее адекватной абстрактной модели организма необходимо учесть все иерархические уровни его структуры. Поэтому сложно ввести меру количества информации. Очень сложно определяются связи между компонентами структуры. Если известно, какой орган является источником информации, то что является сигналом и что приемником?

До появления вычислительных машин биология занимающаяся исследованиями живых организмов, применяла только качественные, то есть описательные модели. В качественной модели учесть информационные связи между компонентами структуры практически невозможно. Электронно-вычислительная техника позволила применить в биологических исследованиях новые методы, в частности, метод машинного моделирования, предполагающий математическое описание известных явлений и процессов, происходящих в организме, добавление к ним гипотез о некоторых неизвестных процессах и расчет возможных вариантов поведения организма. Полученные варианты сравниваются с реальным поведением организма, что позволяет определить истинность или ложность выдвинутых гипотез. В таких моделях можно учесть и информационное взаимодействие.

Чрезвычайно сложными являются информационные процессы, обеспечивающие существование самой жизни. И хотя интуитивно понятно, что это свойство прямо связано с формированием, хранением и передачей полной информации о структуре организма, абстрактное описание этого феномена представлялось до некоторых пор невозможным. Тем не менее, информационные процессы, обеспечивающие существование этого свойства, частично раскрыты благодаря расшифровке генетического кода и прочтению геномов различных организмов.

№ слайда 1

Передача информации в живой природе Автор: учитель информатики Макеевской ОШ I – III ступеней № 47 Матроненко Юлия Валериевна

№ слайда 2

Растения и животные передают информацию

№ слайда 3

Живые организмы способны передавать через поколения информацию о своем строении и жизненных функциях. Механизм передачи и сохранения такой информации кроется в генах.

№ слайда 4

Известно, что пчелы-разведчики передают информацию другим пчёлам о нахождении цветочных полянок, выполняя сложный танец ("вербовальный танец")

№ слайда 5

Пчёлы во время полёта из-за трения воздуха о волоски на теле накапливают на себе положительный заряд, а цветы обычно имеют отрицательный заряд. Уже давно известно, что благодаря такой разнице пыльца с цветка буквально перелетает на тело пчелы. Но недавние эксперименты помогли обнаружить, что пчёлы и шмели могут извлекать из характеристик электрических полей полезную для себя информацию. Например, изменённое поле растения после визита одной пчелы может сообщить другой, что новой порции нектара в цветке ещё нет.

№ слайда 6

Муравьи передают информацию другим представителям колонии путем выделения специальных химических веществ - феромонов

№ слайда 7

Абсолютное большинство видов растений общаются между собой. Причем делают они это не хуже современных людей. Оказывается, у молчаливой флоры есть свой собственный интернет - "грибной Интернет". Для передачи информации друг другу растения прибегают к помощи других представителей живой природы - грибов. Микоризы

№ слайда 8

В Индии на берегу Ганга растет "застенчивая мимоза". Она чувствует наступление тропического ливня. Только первые капли дождя падают на листья, сигнал о слива передается от ветки к ветке и все растения сворачивают свои листья. Застенчивая мимоза

№ слайда 9

Повилика — это растение-паразит, не имеющее корней и листьев и питающееся только соками хозяина, стебель которого оно обвивает. Когда отросток повилики появляется из земли, он ищет стебель жертвы по запаху и целенаправленно растёт в его направлении. Повилика

№ слайда 10

Информация может передаваться от животных к человеку

№ слайда 11

быстро плетет паутину - это предвещает похолодание. купаются в пыли - будет дождь. рано вылетели из ульев - весна будет теплой и ранней.

№ слайда 12

Информация может передаваться от растения к человеку

№ слайда 13

В разминировании территорий человеку может оказать помощь цветок под названием резуховидка Таля. Это растение известно тем, что краснеет в суровых условиях, а его генетически модифицированная версия краснеет от присутствия оксида азота, который испаряется из взрывчатых веществ. Таким образом, после распыления семян над минными полями и ожидания всхода этого растения, можно чётко определить, в каких местах находятся мины. Резуховидка Таля

№ слайда 14

Много в апреле – май будет дождливым. Если рано распустилась и зацвела черёмуха – всё лето будет жарким. сильно пахнут перед дождём.

№ слайда 15

Информационные процессы в живой природе распространены гораздо больше, чем это может показаться на первый взгляд. С ними связано опадение листвы осенью, прорастание цветов весной и другие привычные явления. Способность хранить, передавать и получать информацию — одна из особенностей живой материи. Без нее невозможен нормальный обмен веществ, приспособление к условиям окружающей среды, обучение и так далее. Информационные процессы в неживой природе также существуют, но отличаются несколькими особенностями и в первую очередь выступают в качестве меры упорядоченности системы.

Вездесущая информация

Что такое информация? На сегодняшний день существует несколько вариантов определения этого термина. Каждая наука, имеющая дело с информацией (к таким относятся все разделы знания), использует свое понимание. Общее определение вывести довольно сложно. Интуитивно каждый человек понимает под информацией некие сведения и знания об окружающем мире. В математических науках к ним добавляются данные, полученные путем умозаключений и после решения определенных задач. В физике информация — это мера упорядоченности системы, она противоположна энтропии и свойственна любым материальным объектам. В философии она определяется как нематериальная форма движения.

Свойства

Согласно большинству формулировок, информация снижает неопределенность, предоставляя сведения об окружающем мире и способствуя приведению системы в одно из множества состояний. Это легко понять, проанализировав процесс принятия решения. Человек часто не может сделать выбор между несколькими вариантами поведения, пока не получит дополнительных сведений о ситуации. Для того чтобы информация привела к правильному решению, она должна обладать набором характеристик, это такие как:

понятность;
полезность;
полнота;
объективность;
достоверность;
актуальность.

Понятие информационного процесса

Все многообразные действия, которое можно совершать с информацией, называются информационными процессами. К ним можно отнести получение и поиск, передачу и копирование, упорядочивание и фильтрование, защиту и архивирование.

Информационные процессы в живой природе встречаются буквально на каждом шагу. Любой организм, одноклеточный или многоклеточный, постоянно получает сведения об окружающей среде, которые приводят к разным изменениям в поведении или внутренней среде. Без сбора, обработки и хранения информации трудно представить себе жизнедеятельность какого-либо существа. Самый простой пример — человеческое мышление. По своей сути, оно представляет собой не что иное, как процесс постоянной обработки информации об окружающей среде, состоянии тела, а также сведений, хранящихся в памяти, и так далее.

Информационная система

Все примеры информационных процессов в природе протекают в рамках определенной системы. В нее входит три составляющие:

передатчик (источник);
приемник (получатель);
канал связи.

Передатчиком может быть любой организм или окружающая среда. Например, сужение или расширение зрачка происходит под действием света. Источником информации в таком процессе служит пространство вокруг человека или животного. Получателем в этом случае будет сетчатка глаза.

Каналом связи называется среда, обеспечивающая доставку информации. В этом качестве может выступать звуковая или зрительная волна, а также колебательные движения среды другой природы.

Основные информационные процессы

Всю совокупность действий, которые можно совершать с информацией, объединяют в несколько категорий:

передача;
хранение;
сбор;
обработка.

Компьютер — великолепный пример протекания информационных процессов. Он получает данные и, обрабатывая их, выдает нужные сведения или изменяет работу системы, ищет нужные факты согласно заданным критериям, служит то источником, то приемником информации. Прообразом компьютера является человеческий мозг. Он тоже постоянно взаимодействует с информационным потоком, однако процессы, протекающие в его глубинах, многократно превышают по сложности те, что свойственны машине.

Некоторые нюансы передачи информации

Человек и общество

Информационные процессы в обществе принципиально не отличаются от таковых на других уровнях организации. Хранение, передача и обработка сведений в обществе осуществляется посредством специальных социальных институтов и механизмов. Одна из функций общества — трансляция знаний. Обеспечивается она передачей информации от поколения к поколению. В некотором смысле этот процесс аналогичен копированию наследственного материала.

Информационные процессы в обществе обеспечивают его сплоченность. Отсутствие передачи накопленных знаний, в том числе о нормах и законах, приводит к разделению единого формирования на индивидов, действующих только исходя из биологически заложенных предпосылок.

Хранение и обработка

В обществе, как и в отдельном организме, трудно представить передачу информации без ее хранения. Базы данных, библиотеки, архивы и музеи содержат огромное количество сведений. Часто, прежде чем передать их ученикам, преподаватели занимаются обработкой информации. Они классифицируют, фильтруют данные, выбирают отдельные факты согласно программе обучения и так далее.

История знает несколько кардинальных изменений, связанных с обработкой информации и приведших ко все большему накоплению знаний. К таким информационным революциям можно отнести изобретение письменности, книгопечатания, компьютера, открытие электричества. Изобретение ЭВМ стало логичным следствием накопления знаний. Компьютер способен вмещать и обрабатывать огромные массивы информации, сохранять их и передавать без потерь.

Явления живой природы: примеры информационных процессов

Информацию, поступающую из окружающей среды, способны воспринимать не только люди. Животные и растения, отдельные клетки и микроорганизмы улавливают сигналы и реагируют на них тем или иным способом. Опадение листвы осенью и рост побегов весной, принятие определенной позы собакой при приближении соперника, выделение нужных веществ в цитоплазму амебы. Все эти явления живой природы — примеры изменений в системе после поступления информации.

В случае растений источником сведений становится окружающая среда. Передача информации осуществляется также между клетками тканей. Для животного мира характерен обмен сведениями и от особи к особи.

Один из ключевых моментов в живой природе — передача наследственной информации. В этом процессе можно вычленить источник (ДНК и РНК), алфавит с набором правил его прочтения (генетический код: аденин, тимин, гуанин, цитозин), этап обработки информации (транскрипция ДНК) и так далее.

Кибернетика

Кибернетические процессы связаны с жизнедеятельностью любого живого организма. Принципы управления лежат и в основе общественных, а также компьютерных систем. Собственно концепция кибернетики родилась в процессе поиска общего подхода к анализу деятельности живых организмов и различных автоматов и осознания схожести поведения социума и природных сообществ.

Таким образом, информационные процессы в живой природе — одна из характеристик организмов любого уровня сложности. Они дополняются принципами прямой и обратной связи и способствуют поддержанию постоянства внутренней среды и своевременную реакцию на изменения в окружающем мире. Информационные процессы в неживой природе (за исключением автоматов, созданных человеком) протекают одноступенчато. Важное, не отмеченное выше их отличие, — сведения, переданные из источника, из него исчезают. В живой природе и автоматах такого явления не наблюдается. В подавляющем большинстве случаев переданная информация по-прежнему сохраняется в источнике.

Понятие информационного процесса используется различными науками. Его можно назвать междисциплинарным. Теория информации на сегодняшний день применима для объяснения самых разных процессов.

Травы, кустарники, деревья, получая информацию из внешней среды, реагируют на изменение температуры воздуха, влажности воздуха и почвы, продолжительности светового дня, интенсивности солнечного света. Такая информация служит сигналом для протекания различных физико-химических процессов в клетках, а, значит, управляет этими процессами.

В животном мире информация тоже играет очень важную роль. Например, звуковое общение насекомых имеет очень интересную особенность: несмотря на многочисленные помехи (огромное количество других звуков), они безошибочно выделяют нужный сигнал и точно определяют его источник. Слуховые органы животных превосходят лучшие технические устройства и позволяют различать все звуки.

Млекопитающие животные используют для передачи информации и другие способы: мимику, жесты (оскал хищника, наклон головы, прижатые уши говорят о настороженности и готовности к атаке; виляние хвостом и стремление облизать – о доброжелательном отношении, опущенный хвост или хвост, зажатый между ног – о страхе и т.д.). Огромную информацию несут в себе запахи, прикосновения.

Кроме того, в живой природе присутствуют процессы обработки информации (физико-химические процессы в клетках растений при изменениях климатических условий, в результате которых растения начинают активно расти и развиваться (почки, листья, цветы и плоды) или, наоборот, засыпать (отмирать); процессы жизнедеятельности в организме животных, которые в соответствии с ситуацией во внешней среде могут замедляться или ускоряться). Мыслительная деятельность животных тоже служит примером обработки информации.

Существует и хранение информации: генетическая информация хранится в растениях и животных данного вида и передается из поколения в поколение. Безусловные рефлексы у животных (охота, добывание пищи, борьба за выживание и лидерство в стае, размножение) тоже могут служить примером хранения и передачи информации. Условные рефлексы у животных формируются в процессе жизни конкретного животного и не передаются по наследству, следовательно, в данном случае можно отметить такие информационные процессы, как получение информации, обработку и хранение.

В данном видеоуроке продолжают рассматриваться информационные процессы. Подробно рассматриваются процессы хранения и передачи информации. Рассматриваются примеры различных информационных процессов в живой и неживой природе.

В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам

Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам нужно добавить его в личный кабинет, приобретя в каталоге.

Получите невероятные возможности

Конспект урока "Хранение и передача информации. Информационные процессы в живой природе."

На прошлых уроках мы узнали:

· Информационный сигнал – это некоторое изменение физических величин.

· Информационный процесс – это некоторая последовательность изменений в информации.

· Примеры информационных процессов в живой природе и технике.

Издавна человек стремился к обмену знаниями. Для того что бы передать знания следующим поколениям, человек искал способ как-то запечатлеть информацию. Сперва для этого использовались рисунки на скалах и камнях. Но понимать одни и те же рисунки можно было по-разному.

Первым универсальным способом хранения информации стала письменность. Её всегда понимали одинаково. Письменность тоже не стояла на месте. Сначала писали на глиняных табличках, затем на бересте. На долгое время основным инструментом хранения информации стала бумага. Сравнительно недавно появились устройства, которые позволяли сохранять изображения и звуки, а потом и то и другое синхронно, в виде видеозаписей.

Давайте подумаем, что общего есть между описанными способами сохранения информации. Они похожи тем, что информация привязывалась к какому-то материальному объекту. Материальный объект, на котором сохранена информация называется информационным носителем. Что же такое хранение информации? Сохранить информацию, означает зафиксировать её каким-то способом на некотором носителе.

На протяжении нескольких веков основным носителем информации для человека была бумага. Она использовалась потому, что она была гораздо дешевле, легче и хранилась дольше чем другие носители информации. На ней легко можно записывать изображения и символы с помощью разных красок.

В двадцать первом веке большое распространение получили электронные носители информации. К ним относятся оптические и магнитные диски, флэш карты и другие устройства. Записать информацию на электронные носители и считать её с них можно с помощью компьютера. Электронные носители гораздо удобнее бумажных. Небольшие по размеру, они позволяют хранить информацию, для записи которой понадобились бы тонны бумаги.

Демонстрация объёма CD-диска

Самое важное и естественное хранилище информации для человека – его память. Все помнят важную для себя информацию: имена друзей, свой домашний адрес и многое другое. Однако мозг человека устроен таким образом, что информация, которую человек не повторяет и не использует, через какое-то время забывается. Чтобы не забыть информацию мы используем разные носители информации: записные книжки, справочники, энциклопедии и другие…

Люди веками создавали и создают информационные хранилища, чтобы быстро получать доступ к любой информации. Так библиотеки, архивы, музеи хранят в себе информацию, которую человечество накапливало веками. Но сегодня самое большое хранилище информации – это компьютерная сеть Интернет. Мы рассмотрим её на следующих уроках.

Последний информационный процесс, который мы ещё не рассмотрели – передача информации. Человек каждый день передаёт или принимает какую-нибудь информацию. Передаются просьбы, приказы, отчёты. Люди публикуют объявления, дают рекламу. Передача информации идёт, когда мы смотрим телевизор, читаем книгу, или общаемся друг с другом в социальных сетях.

Рассмотрим этот процесс подробнее. Он лишь кажется простым. Кроме отправителя и получателя информации в нём участвует ещё три объекта. Итак, отправитель информации передаёт информацию в кодирующее устройство. Кодирующее устройство изменяет форму представления информации на более удобную для передачи. После этого закодированная информация, через канал связи, идёт к получателю. Но прежде чем информацию примет получатель она проходит через декодирующее устройство, которое преобразует информацию в форму понятную получателю.

Задача: Петя сказал Васе, что вчера посмотрел интересный фильм. Давайте подумаем где в этом случае отправитель, кодирующее устройство, канал связи, декодирующее устройство и получатель. Очевидно, что отправитель – Петя, а получатель – Вася. Петя сказал Васе. Значит информация была передана в форме звука. При помощи чего человек преобразует информацию в звуковую форму? При помощи рта. При помощи чего человек воспринимает звук? При помощи ушей. То есть в нашем случае кодирующее устройство – это рот Пети, а декодирующее устройство – уши Васи. А какой же канал связи используется? Как распространяется звук? По воздуху. То есть канал связи – это воздух. Однако получатель не всегда правильно воспринимает то, что хотел до него донести отправитель. Это может произойти из-за неправильной работы кодирующего или декодирующего устройства, или помех на канале связи.

Вернёмся к нашему примеру. Пусть Вася не услышал то, что сказал Петя, или услышал неправильно, потому что находился в другой комнате. Подумаем, почему Вася мог не услышать Петю? Допустим Петя говорил слишком тихо. Тогда Кодирующее устройство работает неправильно. Или у Васи болели уши – тогда неправильно работает декодирующее устройство. В любом случае, беспрепятственному прохожденью звука между Петей и Васей мешает стена, которая находится между комнатами. Это помеха на канале связи. Или громко звучала музыка, в комнате, где находился Вася. Это тоже помеха.

Передача информации – очень важный процесс. Поэтому средства связи развиваются очень быстро. В двадцатом веке люди получили возможность передавать информацию на большие расстояния быстрее, чем раньше, без использования материальных носителей. Это произошло благодаря появлению телеграфа, а затем и телефона. Человек смог передавать текстовую информацию и голосовую. С изобретением телевидения люди смогли передать и видеосигнал.

Каждое из этих устройств связи передавало информацию в какой-то одной форме. А скорость такой передачи не превышала скорость воспроизведения информации. Потому в конце двадцатого века начали использоваться компьютерные сети. В отличии от средств связи, которые мы перечислили до этого, через компьютерные сети можно передать информацию в любой форме: текст, звук, изображение или видео. То есть это универсальное средство передачи информации. Техническое оснащение компьютерных сетей постоянно растёт. Скорость передачи информации постоянно увеличивается. Менее чем за секунду можно передать с одного компьютера на другой такое количество видео, которое человек может просматривать долгие часы.

Информационные процессы идут не только в человеческом обществе. Они окружают нас везде. Они существовали ещё до появления людей. Множество информационных процессов протекает в природе. Мы знаем об этом, но это кажется настолько естественным, что мы об этом даже не задумываемся.

Те из вас, у кого есть домашние животные прекрасно знают, что они узнают членов семьи, и беспокойно ведут себя с незнакомыми людьми. То есть, они воспринимают информацию о том, какой человек находится рядом с ними. Так же от сбора информации в дикой природе зависит процесс поиска питания и укрытий от хищников.

Животные также могут накапливать информацию и обрабатывать её. В течение всей своей жизни они получают опыт. Неслучайно некоторые животные после своего рождения проводят некоторое время с родителями. Помимо того, что родители добывают питание для них, они учат их большому количеству важных вещей. Каких животных следует бояться, как искать укрытие и как охотится.

Однако в живой природе большая часть информационных процессов происходит на более низком уровне. У растений постоянно происходит обмен веществом и энергией с окружающей средой. Жизненный цикл растений зависит от состава почвы, погоды и многого другого. То есть растения воспринимают информацию о состоянии окружающей среды. Светолюбивые растения воспринимают информацию о нахождении солнца в определённое время дня. Они располагают свои листья так, чтобы на них попадало как можно больше солнечного цвета. Даже процесс размножения сопровождается информационным обменом. Так новый живой организм наследует черты своих предков.

В технике тоже происходит много информационных процессов. Для лучшей работы многих технических устройств потребовалось, чтобы они получали некоторую информацию из внешней среды. Это происходит при помощи датчиков. Например, при помощи датчиков температуры кондиционер может поддерживать постоянный уровень температуры в помещении. На основе датчиков уровня освещённости и датчиков движения работают многие автоматические системы освещения.

Также и некоторая промышленная техника работает по заданной, специалистом программе, например, станки с программным управлением. Когда такой станок обрабатывает деталь, вмешательства человека не требуется. Вы наверняка слышали об автопилотах в самолётах и видели навигационную систему в автомобилях. Все эти устройства получают информацию по различным каналам связи.

Техническое устройство, которое способно производить все информационные процессы – это компьютер. Он способен собирать информацию через устройства ввода, передавать информацию через устройства вывода. Он может обрабатывать информацию с помощью процессора. Так же он может хранить собранную и обработанную информацию.

Важно запомнить:

· Сохранить информацию, означает каким-то способом зафиксировать её на некотором носителе.

· Передача информации от источника к приёмнику происходит через кодирующее устройство, канал связи и декодирующее устройство.

Читайте также: