有机体之间化学相互作用

出处：按学科分类—自然科学总论 北京出版社《现代科技综述大辞典上》第294页（3109字）

早在20世纪20年代，欧美的一些科学家就提出一些化学生态学概念和假说。

到60年代，欧美的一些植物生态学和昆虫生态学工作者与植物化学工作者合作开展了植物产生的化合物对其他植物和昆虫影响的研究。在70年代，化学生态学有关着作陆续出版，国际化学生态学会成立，学会刊物化学生态学杂志(The Journal of Chemical Ecology)开始出版发行。化学生态学作为一门系统完整的学科在英美形成。

生态系统中生物之间、生物与环境之间通过各种各样的相互作用联系在一起，这些相互作用可以是物理性的，但大部分相互作用是以物质为媒介的。

这些物质媒介被称为生态化学物。生态化学物就是化学生态学的主要研究对象。

化学生态学研究内容应包括植物自我防御机制、植物与昆虫间化学相互作用、昆虫之间的化学信息传递、植物间生化相互作用、植物与作为病原体的微生物间相互作用、植物对各种环境因子的生化适应、重要元素在生态系统流动中的变化、植物授粉的化学生态学、动物间以及草食动物与植物间相互作用等研究内容(T．B．Harborne，1972)。研究又分个体、种群、群落和生态系统层次。

在70年代和80年代，植物自我化学防御和抗虫植物与昆虫间的化学相互作用、昆虫间的化学通讯以及高等植物间的生化相克为化学生态学的最活跃研究领域。

一些化学生态学方法和技术也迅速得到完善。如生态化学物的收集、提取、分离和鉴定，一系列生物检测技术等。化学生态学各领域的研究成果开始在农、林、园艺上应用。

生态化学物往往是微量的，难于收集、提取和分离，因此化学生态学研究深受现代分析化学的影响。由于现代微量分析化学的发展和完善，化学生态学研究已进入迅速发展时期。

开展研究的国家越来越多，研究向广度和深度发展，化学生态学理论得到发展和完善。

尽管环境与生物有机体之间相互作用方面的研究甚少，化学生态学研究涉及的领域已达到相当的广泛。其中绝大多数研究涉及生物产生的生态化学物的提取、分离、鉴定和对其他生物种和个体的影响，少量研究涉及生态化学物的产生、释放、分布、收集方法、结构与功能的关系、人工合成、生物检测方法和影响其他生物的机制。理论方法研究和群落水平化学生态学研究很少。

昆虫间和植物与昆虫间化学相互作用及植物生化他感为最活跃的研究领域。化学生态学研究开始逐渐向其他生物间相互作用扩展。

植物间生化他感作用研究是化学生态学研究的活跃领域之一。

1980年到1990年该领域研究范围涉及农作物种间和种群内、农作物与杂草间、自然植物群落内种间和植物群落次生演替中种间的生化他感。

研究主要集中于农作物与杂草间生化他感研究。已研究过马缨丹、狗牙根、鼠尾草、蓟、山菊、银胶菊、开尔粗草、掌叶苋、山柳菊、伽蓝菜、白茅、马唐、臂形草、黍、矢车菊、莎草、石刁柏、蝶须和野番茄等杂草：胡桃、白千层、桉属、白羽扇豆、牧豆树、康拉丁树、柳、臭椿等木本植物；几种地衣蕨类植物；咖啡、高梁、小麦、大麦、玉米、棉、烟草、三叶草、羊茅、黑麦草、苜蓿等作物和牧草。

分离出了大量倍半萜类、酚酸类、醌类、黄酮类和有机酸类生化相克物质。并研究了胡桃醌等抑制植物对钾、钙等营养物质的吸收从而影响其生长的他感作用。

生化相克物质可开发成除草剂、植物生长抑制剂和种子萌发抑制剂。有关植物间生化他感研究已在美国、黑西群等国家应用于指导农作物间作和轮作。但还未有生化研究物质开发成除草剂。我国在该领域已开展草场杂草与牧草间、植物群落次生演替中植物间和人物与杂草间生化他感的小规模研究。服务于农林牧的人工生态系统中植物间的生化他感研究、阐述植物群落和生态系统中物种构成和分布格局及物种兴亡替代的自然生态系统内植物间生化他感研究，以及以寻找天然除草剂为目的植物生化相克研究是该领域的发展方向。

植物与昆虫间化学相互作用的研究涉及植物对昆虫的化学防御、抗虫化合物的提取、分离、鉴定及其对害虫生长、发育和遗传的影响，昆虫寻找寄主植物、适应、利用寄主植物的化学成分以及昆虫与植物间的协同进化。研究重点是植物的抗虫龙脑香、葱、紫菀、草莓、胡萝卜、萝卜、化学机制。

已研究了印楝、苦楝、川楝、玉米、麦角、五倍子、白桦、棉、云杉、马利筋、仙人掌、野番茄、野茄、糖芥、无患子、马铃薯、菖蒲和野稻等的抗虫化学机制。研究了粘虫、谷实夜蛾、桔蛾、叶蝉、白蚁、蚜虫、花蝽、豆象、蚱蜢、螨类、甘薯花象、燕尾蝶、凤尾蝶、姬蜂、红蜘蛛等对抗虫化合物的反应和对寄主植物的适应。已分离出大量的萜类、黄酮类、酚类、生物碱类和有机酸类等抗虫化合物，如楝毒素、皂素、抗脱皮素、苦味素、呋喃香豆素、金丝桃素、光敏毒素、萎蔫酸、单宁等，可分为驱避素、昆虫拒食素、产卵抑制素、生长抑制素和杀虫素。

印楝素正在被开发成天然杀虫剂和昆虫拒食剂。并对几种抗虫化合物进行了人工合成研究，以寻找天然杀虫剂为巨的抗虫植物研究和尾虫寻找食物，适应利用寄主植物化学成分以及昆虫与植物间的化学协同进化是该领域的发展方向。

蚁昆虫间化学相互作用研究集中于昆虫之间的化学通讯和昆虫防御天敌的化学机制。研究了蚊类、蚊蛉、马蜂、齿小蠢、旋丽蝇、枞色卷蛾、果蝇、烟草、实夜蛾、棉铳象、蝶类、夜蛾、蚜虫类等的化学通讯和化学防御；卷蛾、蟑螂、烟草天蛾、橄果蝇、粘虫、洋芋钻虫、家蝇、潜蛾、松干蚧、尺蠖、桃蚧、白蚁和烟甲虫等害虫的性外激素。

分离出了大量的性外激素、聚集素、引诱素、驱逐素、警告素、同巢认同素、踪迹素等。研究了这些化合物对昆虫行为的影响，研究中采用了电触感图记录法。

并对一些性外激素和信息素进行了人工合成研究。性外激素和信息素可用于害虫的治理，对他们的应用开发研究十分活跃。

以治理害虫为目的的害虫种内和种间化学通讯研究及应用是该领域的发展方向。

哺乳动物间和哺乳动物与植物间化学相互作用的研究逐步发展。

已研究了鼠、狼、麝、象、海獭、豹、貂等的化学通讯，牛、鹿、羊、免等对食物的选择和对所食用植物化学成分的适应。家畜及珍稀动物性外激素的生态学研究和植物化学组成对家畜食物选择、生长发育和遗传的影响是其发展方向。

水生生物间和爬行动物间化学相互作用研究不多，主要对鲦鱼螯虾的化学通讯，大马哈鱼回游素、红树林与、蟹和珊瑚间、藻类与香蒲等水生植物间相互作用进行了研究。对蛇、晰蜴、鳄鱼等进行了研究。

植物与微生物、昆虫与微生物、植物与线虫等土壤动物相互作用也有少量研究。

也有人研究过婴儿鱼腥素(三甲基氨)随年龄变化的规律。

根据国际化学生态学发展趋势，我国科技现有水平和我国的资源特点，应重点开展以下几方面的工作。抗虫植物与昆虫间相互作用研究，主要研究天然抗虫植物的化学防御机制，植物毒素及其对昆虫生长发育的影响以及抗虫作用的化学生态；植物生化他感研究，包括作物种间和种群内、作物与杂草间生化他感研究，人工群落中种间关系、天然植物群落中一些有意义的种间关系、群落演替中种间关系的研究；昆虫间性外激素和信息素的研究；有害动物化学通讯研究；重要植物与根际微生物和土壤动物化学相互作用研究。

(中国科学院昆明生态研究所宋启示撰)