化學(xué)生態(tài)學(xué)：破譯生物的化學(xué)語言

你是否想過：

為什么住在同一個寢室的女生，生理周期會漸漸同步？

為什么同一塊土地連續(xù)種植同一種作物，長勢會越來越差？

為什么一只雄蛾能穿越幾公里，精準(zhǔn)找到雌蛾的所在地？

這些看似“玄妙”的現(xiàn)象，其實(shí)背后都有一套共同的語言在起作用——化學(xué)信息。

生物之間，正是通過揮發(fā)性物質(zhì)、信息素、次生代謝物等化學(xué)信號，實(shí)現(xiàn)交流、競爭、協(xié)作甚至欺騙。

而這，正是化學(xué)生態(tài)學(xué)研究的核心。

什么是化學(xué)生態(tài)學(xué)？

化學(xué)生態(tài)學(xué)是一門年輕而充滿活力的交叉學(xué)科，它關(guān)注的是生物之間通過化學(xué)物質(zhì)進(jìn)行信息傳遞的機(jī)制與規(guī)律。

在地球上所有的生態(tài)系統(tǒng)中，生物間的化學(xué)聯(lián)系是一種普遍規(guī)律。

從昆蟲尋找伴侶，到植物抵御害蟲；從微生物影響宿主行為，到全球氣候變化下的生態(tài)響應(yīng)——生物間的化學(xué)通訊交織在一起，形成一個紛繁復(fù)雜的化學(xué)信息網(wǎng)絡(luò)。

解析生物的化學(xué)語言及交流方式，就是化學(xué)生態(tài)學(xué)的研究內(nèi)容。

青蒿 Artemisia carvifolia

圖源：中國生物志庫

我們的祖先早就懂得利用蒿草驅(qū)蚊，使用植物提取物防治害蟲。而與害蟲作斗爭，人類越走越遠(yuǎn)，從草木灰、硫磺、瀝青到DDT，消滅了害蟲，但也傷害了自己。長期依賴化學(xué)農(nóng)藥，帶來了環(huán)境污染與食品安全問題，“農(nóng)藥殘留”至今仍然是不可避免的食物安全問題之一。

而昆蟲與植物本身就存在著斗爭和協(xié)調(diào)的關(guān)系，因此有些學(xué)者提出應(yīng)當(dāng)“以自然為師”，通過解析生物間天然的化學(xué)通訊網(wǎng)絡(luò)，發(fā)展綠色防控策略，實(shí)現(xiàn)人與自然的和諧共處，化學(xué)生態(tài)學(xué)初見雛形。

劉冬/供圖

如今，經(jīng)歷了60多年的發(fā)展，不斷借鑒其他學(xué)科的理論和技術(shù)，特別是化學(xué)、生物化學(xué)、分子生物學(xué)、組學(xué)等理論和技術(shù)得到廣泛應(yīng)用，化學(xué)生態(tài)學(xué)已成為名副其實(shí)的多學(xué)科的交叉學(xué)科。

為什么要關(guān)注化學(xué)生態(tài)學(xué)？

因?yàn)椋@與每個人的生活息息相關(guān)。

糧食安全：通過信息素干擾害蟲交配，可以減少農(nóng)藥使用，讓你我餐桌上的食物更加放心安全；

生態(tài)保護(hù)：理解種間化學(xué)作用，能夠?yàn)樯锒鄻有员Ｗo(hù)提供依據(jù)，為傳統(tǒng)生態(tài)學(xué)觀察到的食性、分布、行為提供更深層的理論支持；

人類健康：研究蚊蟲定位宿主的化學(xué)機(jī)制，能夠防控蟲媒疾病，研究生物對化學(xué)信息物質(zhì)的感受機(jī)理，能夠?qū)θ祟悓τ谀X功能的認(rèn)識產(chǎn)生重大影響。

從實(shí)驗(yàn)室到田間，從理論到產(chǎn)品，化學(xué)生態(tài)學(xué)正在成為解決農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)、環(huán)境等領(lǐng)域?qū)嶋H問題的重要支撐。

如何研究化學(xué)生態(tài)學(xué)？

化學(xué)生物學(xué)的研究重點(diǎn)涉及的領(lǐng)域有很多，比如化學(xué)感受機(jī)理、昆蟲信息素的研究和應(yīng)用、植物誘導(dǎo)反應(yīng)和誘導(dǎo)抗性、植物化感作用、海洋生態(tài)系統(tǒng)化學(xué)生態(tài)學(xué)、脊椎動物和人的化學(xué)生態(tài)學(xué)等等。

而研究方法也不一而足。

萬幸，如此重要、復(fù)雜、多元的學(xué)科，有一本能夠?qū)栴}說清楚的著作可以參考——《化學(xué)生態(tài)學(xué)》（第三版）。

由閆鳳鳴、湯清波、趙新成三位教授主編的《化學(xué)生態(tài)學(xué)》（第三版），近日由科學(xué)出版社正式出版。

該書自2003年首版以來（2003第一版，2011年第二版），已成為國內(nèi)眾多高校和科研院所的經(jīng)典教材和參考書。

自2021年起，閆鳳鳴團(tuán)隊(duì)聯(lián)合國內(nèi)化學(xué)生態(tài)學(xué)研究的中青年專家對第二版進(jìn)行修訂，經(jīng)反復(fù)打磨，于2025年10月出版了第三版。

新版哪里不同？

內(nèi)容全面更新

第三版全面反映了近年來化學(xué)生態(tài)學(xué)的學(xué)科新發(fā)展、技術(shù)新進(jìn)步。

全書共23章，包括“原理篇”（12章）、“方法篇”（9章）和“應(yīng)用篇”（2章）。

較第二版新增8個章節(jié)：

“多營養(yǎng)級互作的化學(xué)生態(tài)學(xué)”

“微生物介導(dǎo)的化學(xué)生態(tài)學(xué)”

“全球變化下的化學(xué)生態(tài)學(xué)”

“復(fù)合種植作物化學(xué)生態(tài)學(xué)”

“分子生物學(xué)驅(qū)動的化學(xué)生態(tài)學(xué)”

“組學(xué)、RNA干擾和轉(zhuǎn)基因技術(shù)方法”等章節(jié)。

兼顧理論與技術(shù)

康樂院士作序推薦：“這是目前為止我國唯一同時涵蓋理論和技術(shù)的化學(xué)生態(tài)學(xué)著作。”

比起前兩版，第三版的“方法篇”更加突出實(shí)用性和指導(dǎo)性。編寫原則是簡要概述原理，詳述實(shí)驗(yàn)方法。因此研究生和青年研究人員可以將其作為化學(xué)生態(tài)學(xué)的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書。

“化學(xué)生態(tài)學(xué)家的綜合素質(zhì)培養(yǎng)”一章還為學(xué)科的人才成長，給予了學(xué)術(shù)和倫理方面的具體指導(dǎo)。

強(qiáng)調(diào)應(yīng)用轉(zhuǎn)化

第三版新增“應(yīng)用篇”，系統(tǒng)總結(jié)昆蟲信息素在病蟲害綠色防控中的實(shí)踐成果，為農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供解決方案。

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適合誰讀？

• 生態(tài)學(xué)、植物保護(hù)、昆蟲學(xué)、環(huán)境科學(xué)等專業(yè)師生；

• 從事農(nóng)業(yè)技術(shù)、生物防治、生態(tài)保護(hù)的科研人員；

• 對自然奧秘感興趣、希望理解生物間“暗語”的科普愛好者。

目前第三版已正式出版，點(diǎn)擊圖片即可購書，享受新書79折優(yōu)惠，雙十一同價。

用一本書，讀懂自然界最隱秘的“化學(xué)對話”。

主編：閆鳳鳴 湯清波 趙新成

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撰文 | 劉冬

審核 | 閆鳳鳴

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