信息化學物質第一頁，共二十五頁，2022年，8月28日1信息化合物網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)中，生物之間通過食物聯(lián)系，形成了復雜的食物網(wǎng)（foodchainweb），而生物之間通過化學信息形成的關系，則更加復雜和廣泛，因為信息化學物質所形成的信息化學網(wǎng)（infochemicalweb），將所有群落的各級營養(yǎng)水平聯(lián)系起來，甚至將沒有營養(yǎng)關系的生物結合起來。第二頁，共二十五頁，2022年，8月28日注：圖中直線表示食物網(wǎng)；曲線表示信息化合物網(wǎng)，條形曲線表示蟲害誘導的植物揮發(fā)物傳遞信息，點形曲線表示由其它信息化合物傳遞信息。圖1聯(lián)系群落中各個層次的信息化合物網(wǎng)(仿Vet，1999)第三頁，共二十五頁，2022年，8月28日2化學通訊的特點化學通訊物質可以在黑暗中傳播，不受白天黑夜的限制。化學信號在物體上不被反射，能保持一定的隱蔽性。不揮發(fā)性化學物質可用來較長時間地標記食物資源、路徑、領地和巢穴范圍。第四頁，共二十五頁，2022年，8月28日揮發(fā)性（或揮發(fā)性不強的）化學物質可以通過風力（可溶性物質可通過水流）傳播，信號的傳遞不需要發(fā)送者的能量。就是特異性。化學信息可以通過組分、配比、濃度的組合，形成復雜的信號密碼，因此，加上接受者高度靈敏性和高度選擇性的感覺器官，極微量的化學物質就可以達到信息交流的目的（Howseetal．1998）。第五頁，共二十五頁，2022年，8月28日3信息化學物質的分類和概念

信息化學物質（semiochemical或infochemical），一般分為用于種內個體間通訊的信息素和用于種間通訊的他感化學物質或異種他感物。信息化學物質的分類如圖2.2所示。信息素（pheromone）

Karlson和Lüscher（1959）給出的信息素的定義為：信息素是生物個體分泌到外界，被同種的另一個體接受后，能引起特定行為或發(fā)育反應的微量化學物質。第六頁，共二十五頁，2022年，8月28日同抗素antimone信息化學物質（semiochemical）種內作用Intraspecificaction種間作用Interspecificaction信息素phromone植物他感物質/次生物質（allelochemical）圖2信息化學物質的分類利已素allomone利它素kairomone互利素synomone第七頁，共二十五頁，2022年，8月28日種間（interspecific）作用的信息化學物質的定義種間（interspecific）作用的信息化學物質，稱為他感化合物（allelochemical），又稱為次生（代謝）物質（secondarysubstance／metabolite）。第八頁，共二十五頁，2022年，8月28日由于多數(shù)情況下次生物質是由植物產(chǎn)生的，而植物的次生物質又主要起種間作用，因此，現(xiàn)在人們將“次生物質”的概念主要用于植物的次生物質（參見第6章）。他感化合物可以定義為：他感化合物是一種生物所產(chǎn)生的對另一種生物的生長、健康、行為或種群生物學有影響的非營養(yǎng)的化學物質。第九頁，共二十五頁，2022年，8月28日種間（interspecific）作用的信息化學物質的分類有利于釋放者接受者利已素+-互利素++同抗素--利他素-+圖3信息化學物質根據(jù)生物受益與否的分類第十頁，共二十五頁，2022年，8月28日利己素（allomone）——對釋放者有利，對接受者不利。大多數(shù)植物的次生物質的原始功能就是阻止植食者的取食，一般有毒。利他素（kairomone）——對釋放者不利，對接受者有利。例如，植物產(chǎn)生的可以吸引和刺激植食者取食和產(chǎn)卵的物質。互利素（synomone）——對釋放者和接受者都有利。例如，植物吸引昆蟲來授粉的揮發(fā)性化學物質，植物得到了傳粉，昆蟲得到了營養(yǎng)。同抗素（antimone）——一種生物（釋放者）產(chǎn)生或獲得的化學物質，當另一種生物（接受者）的個體接觸到后，產(chǎn)生對釋放或接受者都不利的行為或生理反應。這在寄主一病原菌的關系中最為普遍，微生物產(chǎn)生的成分使寄主受害，對微生物本身也不利。第十一頁，共二十五頁，2022年，8月28日值得注意的是，這些名詞或概念的定義有時是為了方便或遵從約定俗成的原則，從嚴格的意義上來說并不都是合適的。例如，信息素一般是多成分的化合物，所引起的行為反應也是多方面的。比如，蟻類的“告警信息素”（alarmpheromone）（如蟻酸formic

acid）不僅具有聚集巢伴（nestmate）的功能（聚集信息素），而且對其他無脊椎動物有毒性（利己素allomone）。第十二頁，共二十五頁，2022年，8月28日4信息化學物質的來源生物的信息化學物質的不同點：在相對分子質量：相對分子質量從幾十到幾百、幾千；化學性質：有的揮發(fā)性強，有的沒有揮發(fā)性；功能和化學結構更是千差萬別。4.1信息化學物質的異同點第十三頁，共二十五頁，2022年，8月28日那就是它們多是生物體內復雜分支代謝途徑的最后產(chǎn)物，即所謂的次生代謝物質。信息化學物質的共同點：第十四頁，共二十五頁，2022年，8月28日4.2生物的生化反應過程基礎代謝（primarymetabolism）：生物的基礎代謝，進行核酸、蛋白質及其前體等化學物質的合成和分解，與生長、發(fā)育、繁殖等生命活動密切相關。第十五頁，共二十五頁，2022年，8月28日次生代謝（secondarymetabolism）：次生代謝則不參與維持生命活動的生化過程。植物在基礎代謝的基礎上，進化出了次生物質的代謝途徑，形成了形形色色的次生代謝產(chǎn)物。實際上只通過3條生物代謝途徑，即乙酸輔酶A（acetyl－CoA）途徑、氨基酸途徑和莽草酸類（shikimates）途徑，形成一個或少數(shù)幾個主要中間產(chǎn)物，通過簡單的酶解，就形成了無數(shù)的次生產(chǎn)物。第十六頁，共二十五頁，2022年，8月28日4.3動物信息化學物質的生物合成途徑人們對動物信息化學物質的生物合成途徑多數(shù)都沒有搞清楚，只了解了一些昆蟲信息素的生物合成途徑（如圖2.5）。雌蛾釋放的信息素多是屬于脂肪類的直鏈化合物，功能團為醇、乙酸酯和醛，并且有幾何和光學異構體，而雄蛾和其他目昆蟲的信息素結構就比較復雜，有分支、環(huán)狀等。第十七頁，共二十五頁，2022年，8月28日所有信息素都是相對分子質量不大、揮發(fā)性很強的化學物質，這樣它們才能很容易釋放和傳播，而他感化學物質既包括揮發(fā)性物質，也包括許多非揮發(fā)性的成分。第十八頁，共二十五頁，2022年，8月28日5氣味擴散規(guī)律信息化學物質可以通過接觸化學感受或通過傳播介質擴散。介質可以是空氣、土壤或水流。這里主要介紹氣味在空氣中的擴散情況，化學物質在土壤和水流中的擴散規(guī)律將分別在第10章和第13章中介紹。第十九頁，共二十五頁，2022年，8月28日5.1氣味在靜息空氣中的擴散在完全靜息的空氣中，氣味以分子彌散（diffusion）的形式傳播。氣味在一定方向上通過一個平面的速率，是化合物的性質、彌散系數(shù)和氣味濃度梯度的函數(shù)，而彌散系數(shù)與空氣的溫度、化合物的相對分子質量和分子間力有關。信息素的彌散系數(shù)為0.03—0.07cm2／s。第二十頁，共二十五頁，2022年，8月28日5.2氣味在風中的傳播在自然情況下，氣味分子會隨風擴散。氣味從氣味源出發(fā)，沿氣味“走廊”（corridor）順風擴散，氣味濃度不斷降低，形成一個氣味濃度梯度。對逆風尋找氣味源的動物來說，高于一定閾值的濃度范圍，就是活性空間（activespace）。活性空間的邊緣是可以估算出來的。第二十一頁，共二十五頁，2022年，8月28日風速對氣味活性空間的影響氣味活性空間的大小和最大通訊距離隨風速而遞減。在風速高時，灰翅夜蛾（Spodopteralitura）的活性空間（以雄蛾振翅反應為標準）減小，即使在風速最低時也是如此。風速也可能通過影響氣味的釋放速率而影響活性空間，有的實驗表明，棉芯釋放的信息素的速率隨著風速的增加而增加，然而，也有人認為，氣味的釋放速率決定于氣味分子到達釋放基質表面的速度，因而釋放速率不會受風速的影響。擴散模型中，都用一定空間內氣味的濃度來表示活性空間。第二十二頁，共二十五頁，2022年，8月28日風速還可能影響動物的信息素釋放行為和對氣味的反應。在中風速條件下，鱗翅目昆蟲的求偶行為表現(xiàn)最佳，高風速影響雄性昆蟲的飛行行為。由于一天內風速變化不定，因而可能會影響到一天內不同時段的誘捕量。第二十三頁，共二十五頁，2022年，8月28日5.3空氣溫度對氣味擴散的影響首先，空氣溫度的垂直梯度決定了大氣的穩(wěn)定性，因而決定了氣味的擴散；第二，空氣溫度影響氣味的釋放速率；第三，許多昆蟲的求偶或信息素釋放行為和雄性昆蟲的反應閾值受溫度的影響（Card