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,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第十一章 微生物生态,微生物与环境、其它生物间关系,第1页,目标要求：,了解微生物在生态系统中作用，微生物与生物地球化学循环；土壤微生物生态及其类群；空气微生物生态；水体微生物生态。,了解和掌握极端环境中、动物、植物、人体微生物种类及相互关系，了解和掌握微生物在环境保护中作用。,第2页,重点：,1、微生物与生物地球化学循环,碳循环；氮循环；,2、种群相互作用,互生关系；共生关系；寄生关系；拮抗关系；捕食关系,3、土壤、水体、空气微生物生态,4、活性污泥法处理污水、沼气发酵,第3页,概念,生命科学研究领域从宏观到微观层次,生物圈（biosphere）,生态系统（ecosystem）,群落（community）,种群（population）,个体、器官、组织、细胞、细胞器、分子,第4页,生态学：,硕士物系统与其所处环境系统,之间相互作用规律科学。,微生物生态学,概念,：,研究处于环境中微生物和与微生物相联络物理，化学和生物等环境条件以及它们相互关系。,各种环境因子对微生物作用,微生物对环境反作用,特点,：,微生物含有群体性，,微观性,第5页,第一节 微生物在生态系统中地位与作用,一.微生物在生态系统中角色,生态系统,概念：,生物群落和它们所生活非生物环境结合起来一个整体。,植物 微生物,无机物,有机物,微生物,第6页,微生物作用,：,1、有机物主要分解者,2、物质循环主要组员,3、生态系统初级生产者,4、物质和能量贮存者,5、地球生物演化中先锋种类,第7页,二.微生物与生物地球化学循环,1.碳循环,化能自养、光合菌、CO,3,2-,还原菌 植物、藻、蓝细菌,C固定 C固定,CO,2,CH,2,O O,2,H,2,O CO,2,发酵,甲烷产生,H,2,甲烷产生,植、动、微,、,呼吸,CO,CH,4,甲烷 氧化,第8页,2.氮循环,有机氮,NH,4,+,NO,3,-,N,2,NH,4,+,N,2,O NH,2,OH,NO2,-,氨同化,氨化作用,固氮作用,亚硝化作用,硝化作用,反硝化作用,同化作用,亚硝化细菌,腐败细菌,固氮微生物,反硝化细菌,硝化细菌,植物，微生物,植物，微生物,第9页,3.硫循环,有机硫,同化性还原 脱硫作用,SO,4,2-,异化性还原,H,2,S,S氧化 S-氧化,S,第10页,4.磷循环,有机磷,己糖-P 核酸 磷脂,微生物 微生物,植物同化 分解,不溶,PO,4,3-,无机磷,可溶,PO4,3-,第11页,5.铁循环,氧化,Fe,2+,Fe,3+,还原,物质循环标准：,有机质分解作用,无机离子固定同化作用,无机离子和化合物氧化作用,氧化态元素还原作用,第12页,第二节 生态环境中微生物,一.微生物群落,个体 种群 群落 生态系统,1.种群相互作用,+,正,互利共栖,A B,+,初级合作,A B,+,偏利共栖,A B,第13页,猎物 捕食者 捕食者 猎物,负,捕食作用,寄生,寄生物,偏害共栖,A B,竞争,A B,竞争空间资源,第14页,一、互生,二种能够单独生活生物，当它们生活在一起时，经过各自代谢活动而有利于对方，或偏利于一方一个生活方式。,这是一个,“可分可合，合比分好,”相互关系,纤维分解菌与固氮菌,植物根际微生物,动物肠道内 微生物,第15页,二、共生,二种生物共居在一起，相互分工协作、相依为命，甚至形成在,生理上表现出一定分工，在组织和形态上产生了新结构,特殊共生体。,共生互惠共生、偏利共生,豆科植物与根瘤菌,地衣,反刍动物与纤维分解菌,第16页,三、寄生,普通指一个小型生物生活在另一个相对较大型生物体内或体表，从中取得营养和进行生长繁殖，同时使后者蒙受损害甚至被杀死现象。,食菌蛭弧菌与细菌,植物病原微生物,动物疾病,第17页,四、拮抗,指某种生物产生代谢产物可抑制它种生物生长发育甚至将后者杀死。,抗生菌抗生素；某种微生物生长而引发其它条件改变（比如缺氧、pH改变等），,第18页,五、竞争,两个种群因需要相同生长基质或其它环境因子，致使增加率和种群密度受到限制时发生相互作用，其结果对两种种群都是不利。,第19页,六、捕食,捕食：一个种群被另一个种群完全吞食，捕食者种群从被食者种群得到营养，而对被食者种群产生不利影响。,对微生物来说，普通有以下几个情况：,1原生动物吞食细菌和藻类；2粘细菌吞食细菌和其它微生物；3真菌捕食线虫和其它原生动物；,第20页,2.群落结构与功效,几个概念,群落 生态位,种多样性 垂直结构,水平结构 优势种,3.群落,之间相互作用,氧化糖,细菌好氧厌氧消化,有机物+O,2,CO,2,+H,2,O,污水,出水,藻类光合,第21页,二.陆生生境微生物,土壤是微生物生活主要场所,1.优越条件,能提供微生物生长养料（无机 有机），,土壤持水性，,土壤pH5.5 8.5,土壤保温性，昼夜，季节温差改变小，,2.分布,随土壤肥力，熟化程度不一样而异,耕作层,底层,细菌,放线菌,真菌,藻及原生动物,第22页,第23页,三.水生生境微生物,水是微生物第二大栖息场所,水是一个溶液,淡水 清水型水生微生物,腐败水型水生微生物,海水 含盐3.2%4%,水平分布 垂直分布,我国饮用水标准,细菌总数,100个/ml,大肠杆菌群数,3个/1000ml,致病菌不能检出,第24页,四.大气生境微生物,微生物存在环境，非生活环境。,-,主要以,休眠体,形式存在,空气为各种气体混合物，,空气中水分不足，营养缺乏，,微生物可随气流飘流传输，,空气中微生物测定方法，,固体法,液体法,第25页,五.极端环境下微生物,研究意义,1.嗜热微生物,种类,：,耐热 兼性耐热 专性嗜热 极端嗜热 超嗜热,45-55 5065 65-70 70 110,存在,：,热泉 堆肥 岩石表面,机制,：,质粒性基因,应用,：,高温发酵 污水处理,第26页,2.嗜冷微生物,专性,20,兼性 可,20,生化机制：,细胞膜含不饱和FA,存在：,极地 深海 冷冻土壤 低温环境,应用,：,低温蛋白酶-洗涤剂,3.嗜酸微生物,最适pH34,存在：,酸矿水 酸热泉 地热泉,机制,：,把质子从胞内排出,应用：,微生物冶金 生物脱硫,第27页,4.嗜碱微生物,最适pH9以上,存在,：,碳酸盐湖和碳酸盐荒漠,石灰水 碱性污水,机制,：,把OH,-,从胞内排出,应用,：生产碱性蛋白酶,5.嗜盐微生物,弱嗜盐 中度嗜盐 极端嗜盐,0.20.5mol/L-2.5-5.2mol/L,机制：,吸K,+,，排Na,+,第28页,六.动物体中微生物,病原微生物,有益微生物,微生物与昆虫共生,白蚁消化道内原生动物,瘤胃共生,反刍动物-专性厌氧微生物,发光细菌与海洋鱼共生,有利配偶识别,第29页,七.植物体中微生物,1.附生与寄生,茎叶，花果-附生性微生物,植物病害-寄生性微生物,2.互生,根际微生物 根区 根面,菌根 内生 外生,3.共生,根瘤 豆科植物-固氮菌,红萍 蓝细菌-植物,放线菌与非豆科植物,第30页,八.工农业产品上微生物及防霉,1.,粮食,原生性微生物区系,次生性微生物区系,青霉属 曲霉属-,黄曲霉毒素,防腐方法：,2.,乳制品,消毒 密封 低温,3.,肉类,肉毒梭菌,4.,鱼类,低温型微生物,5.,食品加工微生物,酿酒 制醋 发面 酸菜,6.,工业产品,-,胶片 纸张 棉制品 玻璃,第31页,第三节.人体微生物与病原微生物传输,正常菌群,-,生活在健康动物各部位，数量大，种类较稳定，普通能发挥有益作用微生物群体。,一.人体微生物,1.皮肤,正常-保护，对外来微生物排斥,大面积烧伤-化脓感染,2.口腔,利于微生物生长环境,3.胃肠道,正常-微生物合成V等被人体吸收,异常-胃肠炎等等,第32页,二.病原微生物经过水体传输,饮用 接触 吸入,三.病原微生物经过土壤传输,固体废弃物 污水浇灌 农田肥料,四.病原微生物经过空气传输,呼吸道疾病-SARS 禽流感,第33页,第四节.微生物与环境保护,一.生物降解,概念,机制,反应,二.重金属转化,三.污染介质微生物处理,污水 废气 固体废弃物,1.污水处理,本质,分级,第34页,原理：,1.水体自净作用,稀释 自然沉降,2.微生物作用,菌体吸附有机物,菌体分解代谢有机物、毒物,菌体合成中同化有机物,病原微生物因环境不适而死,第35页,BOD,5,-,五日生化需氧量,：,20,1 L污水有机物5日内消耗分子氧mg数（或ppm数）。,COD-,-,化学需氧量,：,使用强氧化剂使1 L污水有机物快速氧化时消耗氧mg数（惯用K,2,Cr,2,O,7,-CODcr),第36页,(1).好氧处理系统,活性污泥法,概念,:,特征,:生物活性 沉降性能 吸附 降解,流程,曝气池 沉淀池,污水,清水,消毒,接种活性污泥,晒干 农肥,第37页,第38页,第39页,（2）.生物膜法,生物膜-,附于载体上呈薄膜状活性污泥。,生物转盘法：,生物滤池法：,缺点：,耗能 、活性污泥需深入处理,进水,出水,第40页,（3）,.氧化塘法,O2,CO2,污水,出水,好氧分解，厌氧消化,藻类光合,第41页,（2）厌氧处理系统,也称沼气发酵,多糖，,蛋白质,脂肪,发酵性细菌,丙酸、丁酸,乙酸、琥珀酸,H2,CO2,乙酸,H2、CO2,乙酸,产甲烷细菌,CH4,CO2,厌氧、兼性厌氧,甲烷发酵,产氢产乙酸细菌,第42页,沼气发酵三个阶段,水解阶段-发酵性细菌,.产酸阶段-产氢产乙酸细菌群,产气阶段-产甲烷细菌,第43页,第44页,玻璃钢沼气池,第45页,（3）生态工程处理方法,（4）N、P去除技术,有机N、无机N N,2,O、N,2,有机P、无机P （P),n,加石灰 磷酸钙,第46页,化粪池结构,污水,土壤,第47页,第48页,2.固体废弃物处理与资源化技术,（,1）堆肥化,（,2）生态工程法,（3）废纤维糖化法,（4）饲料化技术,3.气态污染物处理,第49页,作业：,1、解释：基因工程、PCR、限制性核酸内切酶、克隆载体、活性污泥、BOD,5,2、图示微生物在C、N循环中作用,3、举例说明微生物之间及与其它生物相互关系。,4、图示沼气发酵三个阶段。,第50页,
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