微生物学第九章微生物生态.doc

第九章 微生物的生态
第一节 微生物在生态系统中的作用
一、微生物在生态系统中的角色
l 微生物是有机物的主要分解者
l 微生物是物质循环中的重要成员
l 微生物是生态系统中的初级生产者
l 微生物是地球生物演化中的先锋种类
二、微生物与生物地球化学循环（biogeochemical cycle）
（一）碳循环(carbon cycle)
1 碳在生物圈中的总体循环

2 微生物在碳循环中的作用
降解作用
呼吸作用
发酵作用
光合作用
甲烷形成作用
（二）氮素循环（nitrogen cycle）
1 自然界中的氮素循环

2 微生物在氮循环中的作用
生物固氮
氨化作用
硝化作用
硝酸盐还原和反硝化作用
（三）硫循环(sulfur cycle)
1 自然界的硫素循环
2 微生物在硫素循环中的作用
硫的氧化
硫酸盐还原
有机硫化物的矿化（硫化氢释放）
3 细菌沥滤(bacterial leaching)
利用化能自养细菌对矿物中的硫或硫化物进行氧化，产生酸性物质，使铜等金属以硫酸盐等形式溶解出来，再用铁等置换出来：
（四）其他元素的微生物转化
l 有机质的分解作用
l 无机离子的固定或同化作用
l 无机离子和化合物的氧化作用
第二节 生态环境中的微生物
一、微生物与生物环境间的关系
（一）互生（metabiosis）
两种生物可以独立生活。也可以形成松散的联合，对一方有利，或双方都有利
1 微生物间的互生关系
2 微生物与高等植物之间的互生关系
根际微生物和叶面微生物
根际微生物与高等植物:
植物发达的根系改善了土壤结构，水分和空气 条件，并为微生物提供所需的营养物质有利于微生物的生长。
3 微生物与人及动物间的互生关系
人及动物与其正常菌群即是互生关系
正常菌群(normal flora): 生活在健康动物各部位、数量大、种类较稳定、一般发挥有益作用的微生物种群。
4 互生与发酵工业中的混菌培养
混菌培养(mixed cultivation): 2种及多种微生物联合对原料进行发酵作用，以产生某种物质
（二）共生(symbiosis)
两种微生物紧密生活在一起，生理上相互分工，组织上形成了新的结构，彼此分离各自就不能很好地生活。
1 微生物间的共生
地衣
组成：真菌（子囊菌，担子菌）和单细胞藻类
（绿藻，蓝细菌）共生组成一种植物体，
生理：地衣中的真菌和藻类已形成特殊形态的整体了，在生理上相互依存，真菌营异养生活，藻类光合作用制造有机养料，真菌提供水分、无机盐
2 微生物与植物共生体－根瘤菌、菌根菌
3 微生物与动物共生
l 微生物和昆虫的共生：如白蚁肠道中分解纤维素的细菌和原生动物
l 瘤胃微生物与反刍动物共生：牛羊等反刍动物，草是主要饲料，但它们本身没有分解纤维素的能力，而是靠瘤胃微生物帮助分解，使纤维素变成能被牛羊吸收的糖类。
（三）拮抗(antagonism)
一种微生物生命活动中，通过产生某些代谢产物或改变环境条件，能抑制其它微生物的生长繁殖，或毒害杀死其它微生物的现象

产生抗生素
乳酸细菌产酸
（四）寄生(parasitism)
一种生物(寄生物)能侵入另一种生物体（寄主）内吸取自己所需要的营养物质进行生长繁殖，在一定的条件下对后者造成损害或死亡的现象叫寄生。
1 微生物间的寄生关系
细菌间：一种细菌可以寄生在另一种细菌体内夺战,如蛭弧菌能寄生在大肠杆菌等许多Ｇ-菌体内。
真菌间：一种真菌寄生在另一种真菌间较普遍
2 微生物对植物的寄生
l 微生物对植物的寄生很普遍，这是植物发生病害的重要原因
l 能引起植物病害的微生物称为植物病原微生物
l 能引起植物病害的有真菌、细菌、病毒等。
l 植物病害以真菌病害为主，占９５％。细菌性植物病害占３％。
l 3 微生物对人与动物的寄生
l 微生物在人体和动物体内寄生引起人与动物的传染病
l 常见的畜禽传染：炭疽病，口蹄疫，猪瘟，鸡瘟病等
l 病原微生物寄生在有益的动体内会给人们造成经济损失；寄生有害在动物体内，则对人类是有益的，可以加以利用－－－微生物杀虫剂。
（五）猎食(predation)
原生动物以水体和土壤中的细菌、放线菌、真菌孢子及单细胞藻类为食；某些真菌捕食线虫，这种关系即为猎食关系。
二、陆生生境的微生物
（一）土壤是微生物的大本营
1、为微生物提供了良好的Ｃ源、Ｎ源、无机盐、微量元素
2、土壤颗粒空隙间充满着空气和水分
3、土壤ＰＨ值范围5.5－8.5之间
4、温度稳定：季节与昼夜温差不大
5、适宜的渗透压
（二）微生物在土壤中分布的影响因素
土壤深度
有机物含量
酸碱度
三、水生生境的微生物
1 淡水型水体中的微生物
l 清水型水生微生物：以自养微生物为主
l 腐败型水生微生物：以异养微生物为主
垂直分布:浅水区、深水区、底泥
2 海水型水体中的微生物
耐盐或噬盐微生物：以最适盐浓度为3％的微生物最多
垂直分布:透光区、无光区、深海区、超深渊区
3 水体自净作用（self cleaning）
在自然水体尤其是快速流动、氧气充足的水体中，存在着水体对有机或无机污染物的去除作用
主要作用：好氧菌对有机物的降解，原生动物吞噬细菌，噬菌体裂解细菌，藻类对无机元素的吸收
4 饮用水的微生物学标准
细菌总数：指单位样品中在营养琼脂培养基
上于37℃培养24 h所能形成的菌落数
大肠菌群：又叫总大肠菌群，指一群来自
温血动物肠道、以大肠杆菌为代表、能发酵乳
糖产酸产气、兼性厌氧的无芽孢格兰氏阴性细菌。

我国相关法规对饮用水微生物指标的规定
细菌总数不得超过 ：100个/毫升
大肠菌群数不得超过 ：3个/升
四、大气生境的微生物
空气干燥，不利于微生物生命活动不是微生物生长繁殖的场所，但却飘浮着相当数量的微生物，来自地面、动植物、尘土城市街道，医院、畜舍等公共场所空气中量高
森林、海洋、高纬度地带空气中微生物含量低
空气中的微生物的数量是大气污染程度的标志之一
五、工农业产品中的微生物
（一）粮油食品中的微生物
鲜肉：假单胞菌,大肠杆菌,球菌,肠球菌
蛋类：环境中细菌、霉菌可进入蛋壳使蛋变臭
菜果：细菌、真菌、病毒、酵母菌
鱼：水体中的微生物类群
罐头食品是人仍然用来长期保存食品的一种方法，主要通过密封如热杀死微生物，即可长期保存，但有些耐热的芽孢杆菌，芽孢梭菌能形成芽孢，引起罐头变质。
（二）工业材料上的微生物
腐蚀木材：
担子菌类、多孔目、多孔菌、层孔菌
腐蚀金属：铁细菌、Ｓ细菌
腐蚀纺织品：细菌、霉菌
防腐方法(工业材料)
l 用防菌物隔离：沥青涂管道
l 用杀菌剂处理材料： 纸浆中加入五氯酚，有机汞
l 改变材料分子结构：使之具抗菌性能， 如把棉花纤维素分子乙酰化或氰乙基化
六、极端环境下的微生物
嗜热菌（thermophiles）
嗜冷菌（psychrophiles）
嗜酸菌（acidophiles）
嗜碱菌（alkalinophiles）
嗜盐菌（halophiles）
嗜压菌（barophiles）

思考题
1 为什么说土壤是微生物最好的天然培养基？
2 什么叫水体自净？河水如何自净？
3 名词解释：正常菌群、互生、共生、细菌沥滤、细菌总数、大肠菌群