热带树木的生存秘诀：“化学武器”越丰富，虫子越不敢下口！

热带森林为何能孕育地球最丰富的生命？科学家们一直认为，植物和吃它们的虫子之间那场永不停歇的“军备竞赛”是关键。最近，一项由中国科学家领衔的研究，揭开了这场竞赛中一个精妙的战术：树木的“化学武器”种类越多，虫子就越难啃动它！

图. 植物次生代谢产物和多种因子关系的假设

森林里的化学防御战：

每棵树都像一座小型化工厂，生产着成百上千种化学防御物质（次生代谢产物），比如苦味素、毒素、驱虫剂等，用来对付啃叶子的昆虫。

科学家如何破解秘密？

中国科学院西双版纳热带植物园联合国内外团队，在西双版纳的热带雨林里做了件大事：

大规模采样： 采集了358种不同树木的叶子。

化学“指纹”分析： 用先进技术（非靶向代谢组学）详细分析了每片叶子里的化学防御物质到底有多少种、多少样（化学多样性）。

追踪“虫口”： 测量了这些树叶实际被虫子啃了多少（植食率），并区分是“不挑食”的虫子还是“专吃某种树”的虫子（专食性昆虫）干的。

看“家谱”和“邻居”： 研究了这些树的亲缘关系（系统发育）以及它们在森林里谁和谁是邻居（空间分布）。

惊人发现：化学多样性的力量！

“邻居”比“亲戚”更防着： 研究发现，亲缘关系近的树（比如“表兄弟”），它们的化学防御不一定相似。反而，生长在同一片地方（局域尺度）的“邻居树”之间，化学防御的差异特别大！这意味着，树木可能故意让邻居的“化学武器库”跟自己不一样。

“武器库”越大，虫害越少： 最关键的是，科学家发现：一棵树叶子里的化学物质种类越丰富（化学多样性越高），它被虫子啃得就越少！ 这个效果对**“挑食”的专食性昆虫**尤其明显——它们的“食谱”单一，面对五花八门的化学武器，更难下口适应。

资源与防御的平衡： 研究还发现，在土壤肥沃、水分充足、树木长得好的地方，树木的化学多样性反而会降低一些。这可能是因为好环境让树长得快，暂时不需要投入那么多资源生产复杂的“化学武器”了。

研究意义：

解开多样性之谜： 这项研究在整个森林群落尺度上，首次清晰证明了树木化学防御的多样性（而不仅仅是某几种化学物质）是抵御植食昆虫、减少虫害的关键策略。

共存的关键： 邻居树木之间化学防御的巨大差异，大大减少了它们为争夺生存空间而进行的直接竞争，也使得“挑食”的虫子更难泛滥。这为解释成百上千种树木如何在热带森林中共存提供了强有力的证据。

理解生态平衡： 揭示了植物与植食昆虫之间复杂“军备竞赛”的一个核心维度——化学多样性的力量。

总结：

科学家发现，热带森林的树木靠“化学武器”防虫，种类越多效果越好！而且邻居树的“武器库”都故意搞得很不一样，这让“挑食”的虫子无从下手。这种“化学防御多样性”策略，是森林物种如此丰富、大家能和平共存的重要原因之一。

这项由中国科学院西双版纳热带植物园杨洁研究员团队（第一作者王雪昭博士、何云雲博士）主导的重要研究，发表在生态学顶级期刊Ecology Letters上。 它让我们更深入地理解了热带森林这个“生命王国”的运作奥秘。

本文作者：杨洁

原文：植物化学多样性对热带森林群落树种植食性的影响

新闻稿源：https://xtbg.cas.cn/2022/kxyj01/kydt_1/202310/t20231008_6890462.html