化感作用

化学作用是指一个生物体产生一种或多种生物化学物质，影响其他生物体的萌发、生长、生存和繁殖的生物现象。 这些生化物质被称为化感物质，可以对目标生物体和群落产生有益（正化感作用）或有害（负化感作用）的影响。 化学作用经常被狭义地用来描述植物之间的化学介导的竞争； 然而，它有时被更广泛地定义为任何类型的生物体之间的化学介导的竞争。 化感物质是次级代谢物的一个子集，化感生物的代谢（即生长、发育和繁殖）不是直接需要的。

化感相互作用是决定植物群落内物种分布和丰度的重要因素，也被认为对许多入侵植物的成功具有重要意义。 有关具体示例，请参见黑胡桃 (Juglans nigra)、天堂之树 (Ailanthus altissima)、黑红莓 (Empetrum nigrum)、斑点矢车菊 (Centaurea stoebe)、大蒜芥 (Alliaria petiolata)、木麻黄/Allocasuarina spp. 和坚果。

在实践中通常很难区分化感作用和资源竞争。 前者是由于向环境中添加了有害化学试剂引起的，而后者是由于必需营养素（或水）的去除引起的。 通常，这两种机制可以同时起作用。 此外，一些化感物质可能通过降低养分有效性发挥作用。 进一步混淆这个问题的是，化感物质的产生本身会受到环境因素的影响，例如营养有效性、温度和 pH 值。 今天，大多数生态学家都承认化感作用的存在，但许多具体案例仍存在争议。

来自希腊语化合物 allilon- (αλλήλων) 和 -pathy (πìθη)（意思是相互伤害或痛苦）的术语化感作用于 1937 年由奥地利教授 Hans Molisch 在 Der Einfluss einer Pflanze auf die andere 一书中首次使用 - Allelopathie（植物对彼此的影响 - 化感作用）以德文出版。 他用这个词来描述一种植物抑制邻近植物生长的生化相互作用。 1971 年，Whittaker 和 Feeny 在《科学》杂志上发表了一篇评论，其中提出了化感作用的扩展定义，该定义将包含生物体之间的所有化学相互作用。 1984 年，Elroy Leon Rice 在他关于化感作用的专着中扩大了定义，将一种植物对另一种植物或微生物的所有直接正面或负面影响都包括在内，这些影响是通过将生化物质释放到自然环境中来实现的。 在接下来的十年里，该术语被其他研究人员用来描述生物体之间更广泛的化学相互作用，到 1996 年，国际化学作用学会 (IAS) 将化感作用定义为涉及植物、藻类、细菌和真菌产生的次级代谢产物的任何过程 影响农业和生物系统的增长和发展。 最近，植物研究人员开始重新定义一种植物产生的抑制另一种植物的物质的原始定义。 更令人困惑的是，动物学家借用了这个术语来描述无脊椎动物（如珊瑚和海绵）之间的化学相互作用。

早在使用化感作用一词之前，人们就观察到一种植物可能对另一种植物产生的负面影响。 生活在公元前 300 年左右的 Theophrastus 注意到藜对紫花苜蓿的抑制作用。 在公元一世纪左右的中国，一本关于农业和药用植物的书《神农本草经》的作者描述了 267 种具有杀虫能力的植物，包括具有化感作用的植物。 1832 年，瑞士植物学家德坎多尔 (De Candolle) 提出农作物渗出物是导致土壤病的农业问题的原因。

化学作用并未在生态学家中得到普遍接受。 许多人认为，它的影响无法与当两个（或多个）生物体试图使用相同的有限资源而损害其中一个或两者时发生的剥削竞争区分开来。 在 70 年代，一些研究人员在区分竞争效应和化感效应方面付出了巨大努力，而在 1990 年代，其他人则认为这些效应通常是相互依存的，并且不容易区分。 然而，到 1994 年，位于澳大利亚新南威尔士州阿米代尔的新英格兰大学农学和土壤科学系的 D. L. Liu 和 J. V. Lowett 在《化学生态学杂志》上发表了两篇论文，开发了将化感作用与 其他竞争效应，使用大麦植物并发明一种直接检查化感物质的方法。