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微生物生态学：微生物生态学：研究微生物与其周围生物和非生物环境之间相互关系。研究微生物与其周围生物和非生物环境之间相互关系。t 各种环境中的微生物的种类、分布；各种环境中的微生物的种类、分布；t 微生物和其它生物的关系；微生物和其它生物的关系；t 微生物与物质循环；微生物与物质循环；生态系统：生态系统：在一定的空间内生物的成分和非生物的成分通在一定的空间内生物的成分和非生物的成分通过物质循环和能量流动互相作用、互相依存而构成过物质循环和能量流动互相作用、互相依存而构成的一个生态学功能单位。的一个生态学功能单位。生态学：生态学：研究生物与其周围生物和非生物环境之间相研究生物与其周围生物和非生物环境之间相 互关系的一门科学。互关系的一门科学。第第1页页/共共57页页第一节、自然界中的微生物分布与菌种资源开发第一节、自然界中的微生物分布与菌种资源开发（一）土壤中的微生物（一）土壤中的微生物土壤：固体无机物土壤：固体无机物(岩石和矿物质岩石和矿物质)、有机物、水、空气。、有机物、水、空气。微生物的大本营。微生物的大本营。土壤微生物：种类多、数量多、代谢潜力巨大，主要的土壤微生物：种类多、数量多、代谢潜力巨大，主要的微生物源。微生物源。细菌最多，其次为放线菌，真菌、藻类、原生动物细菌最多，其次为放线菌，真菌、藻类、原生动物一、微生物在自然界中的分布一、微生物在自然界中的分布第第2页页/共共57页页1 1）土壤微生物的数量和分布主要受到营养）土壤微生物的数量和分布主要受到营养物、含水量、氧、温度、物、含水量、氧、温度、pHpH等因子的影响，等因子的影响，并随土壤类型的不同而有很大变化。并随土壤类型的不同而有很大变化。土壤中的微生物分布特点：土壤中的微生物分布特点：土壤微生物的作用土壤微生物的作用：生物地球化学活性，即对有机碳、氮、硫、磷和其它有机化合物的矿化作用。2 2）土壤微生物的数量和分布受季节影响；）土壤微生物的数量和分布受季节影响；3 3）微生物的数量也与土层的深度有关。）微生物的数量也与土层的深度有关。第第3页页/共共57页页（二）水体中的微生物（二）水体中的微生物6 6）水体自身存在）水体自身存在自我净化作用自我净化作用：1 1、江河水、江河水1 1）数量和种类与接触的土壤有密切关系；）数量和种类与接触的土壤有密切关系；2 2）呈垂直分布）呈垂直分布3 3）多是吸附在悬浮在水中的有机物上及水底；）多是吸附在悬浮在水中的有机物上及水底；4 4）多能运动，有些具有很异常的形态（如柄细菌）；）多能运动，有些具有很异常的形态（如柄细菌）；5 5）靠近城市或城市下游水中的微生物多，并且有很）靠近城市或城市下游水中的微生物多，并且有很多对健康不利的细菌，因此不宜作为多对健康不利的细菌，因此不宜作为饮用水源饮用水源；第第4页页/共共57页页严严重重污污染染的的水水会会通通过过食食物物链链的的生生物物放放大大作作用用危危害害人人类类健健康康饮用水的微生物指标：饮用水的微生物指标：总菌数：总菌数：100 100个个/mlml大肠杆菌：大肠杆菌：3 3 个个/L L第第5页页/共共57页页2、海水、海水主要包括：藻类、芽孢杆菌属、假单胞菌属、弧菌属、主要包括：藻类、芽孢杆菌属、假单胞菌属、弧菌属、发光细菌。发光细菌。5）更明显的垂直分层分布（透光区、无光区、深海区、）更明显的垂直分层分布（透光区、无光区、深海区、超深渊海区）超深渊海区）1）嗜盐。）嗜盐。2）低温生长，除了在热带海水表面外，在其它海水中发）低温生长，除了在热带海水表面外，在其它海水中发现的细菌多为嗜冷菌。现的细菌多为嗜冷菌。3）大多数海洋细菌为）大多数海洋细菌为G细菌，并具有运动能力。细菌，并具有运动能力。4）耐高压（特别是生活在深海的细菌）。）耐高压（特别是生活在深海的细菌）。第第6页页/共共57页页（三）空气中的微生物（三）空气中的微生物6）与人类的关系：传播动、植物疾病）与人类的关系：传播动、植物疾病，造成食品及发，造成食品及发酵生产中的污染酵生产中的污染1）无固定的微生物区系，主要以气溶胶形式存在）无固定的微生物区系，主要以气溶胶形式存在2）来源于土壤、水体及人类的生产、生活活动；）来源于土壤、水体及人类的生产、生活活动；3）种类主要为真菌和细菌，一般与其所在环境的微）种类主要为真菌和细菌，一般与其所在环境的微生物种类有关；生物种类有关；4）数量取决于尘埃数量；）数量取决于尘埃数量；5）停留时间和尘埃大小、空气流速、湿度、光照等因）停留时间和尘埃大小、空气流速、湿度、光照等因素有关；素有关；第第7页页/共共57页页（四）工农业产品上的微生物（四）工农业产品上的微生物1微生物引起的工业产品的霉腐微生物引起的工业产品的霉腐工业制品：用动植物产品作原料来制造工业制品：用动植物产品作原料来制造塑料、建筑涂料等也有很多微生物可以分解、利用塑料、建筑涂料等也有很多微生物可以分解、利用 光学仪器上的镜头，建筑泥浆、钢缆、地下管道、金属光学仪器上的镜头，建筑泥浆、钢缆、地下管道、金属材料等，各种电讯器材、文物、书画等也可被多种特殊材料等，各种电讯器材、文物、书画等也可被多种特殊微生物所破坏。微生物所破坏。第第8页页/共共57页页2食品、农副产品上的微生物食品、农副产品上的微生物不利影响：不利影响：t由于微生物的生长繁殖而腐烂、由于微生物的生长繁殖而腐烂、变质，不能再食用或使用；变质，不能再食用或使用；t病原微生物进入人体的重要途病原微生物进入人体的重要途径，引起传染性疾病；径，引起传染性疾病；t很多微生物在食品、农产品上很多微生物在食品、农产品上生长后会产生对人有害的毒素；生长后会产生对人有害的毒素；肉毒毒素、黄曲霉素等肉毒毒素、黄曲霉素等第第9页页/共共57页页可采用多种方法防止微生物对食品等的破坏可采用多种方法防止微生物对食品等的破坏第第10页页/共共57页页t 利用特定的微生物制备风味食品，如酱制品、利用特定的微生物制备风味食品，如酱制品、米酒、腌酸菜等；米酒、腌酸菜等；有利影响：有利影响：第第11页页/共共57页页（五）极端环境下的微生物（五）极端环境下的微生物1、嗜热微生物、嗜热微生物嗜热微生物是一类生活在高温环境嗜热微生物是一类生活在高温环境中的微生物，如火山口及其周围区中的微生物，如火山口及其周围区域、温泉、工厂高温废水排放区等。域、温泉、工厂高温废水排放区等。兼性嗜热菌兼性嗜热菌专性嗜热菌专性嗜热菌极端嗜热菌极端嗜热菌耐热菌（耐热菌（45-55 45-55）超嗜热菌（超嗜热菌（113 113 嗜热菌的类型：嗜热菌的类型：第第12页页/共共57页页隐蔽热网菌隐蔽热网菌（Pyrodictium Pyrodictium occultumoccultum）嗜酸热硫化叶菌嗜酸热硫化叶菌（Sulfolobus acidocaldariusSulfolobus acidocaldarius）水生嗜热杆菌水生嗜热杆菌(Thermus aquaticusThermus aquaticus)嗜热机制：嗜热机制：类脂的含量重要代谢产物的 迅速再合成大分子的热稳定性蛋白质合成系统的热稳定性第第13页页/共共57页页2、嗜冷微生物、嗜冷微生物嗜冷菌：最适生长温度低于嗜冷菌：最适生长温度低于15耐冷微生物：能在耐冷微生物：能在0 以下生长，最适生长温度为以下生长，最适生长温度为20-40主要分布于极地、深海、高山、冰窖和冷藏库主要分布于极地、深海、高山、冰窖和冷藏库3、嗜酸微生物、嗜酸微生物只能生活在低只能生活在低pH（4）的条件下）的条件下耐酸微生物：也可在中性环境中生长。耐酸微生物：也可在中性环境中生长。4、嗜碱微生物：专性生活在、嗜碱微生物：专性生活在pH10-11的碱性条件下的碱性条件下5、嗜盐微生物：在高盐浓度下才能生长、嗜盐微生物：在高盐浓度下才能生长第第14页页/共共57页页 6、嗜压微生物：在高静水压环境生长（、嗜压微生物：在高静水压环境生长（500-1035大气压）大气压）7、抗辐射微生物、抗辐射微生物第第15页页/共共57页页极端环境微生物研究的意义：极端环境微生物研究的意义：(1)(1)开发利用新的微生物资源，包括特异性的基因资源；开发利用新的微生物资源，包括特异性的基因资源；(2)(2)为微生物生理、遗传和分类乃至生命科学及相关学科为微生物生理、遗传和分类乃至生命科学及相关学科许多领域，如：功能基因组学、生物电子器材等的研究提许多领域，如：功能基因组学、生物电子器材等的研究提供新的课题和材料；供新的课题和材料；(3)(3)为生物进化、生命起源的研究提供新的材料。为生物进化、生命起源的研究提供新的材料。第第16页页/共共57页页1、人体的正常菌群、人体的正常菌群生活在健康动物各部位、数量大、种类较稳定、一般生活在健康动物各部位、数量大、种类较稳定、一般能发挥有益作用的微生物种群，称正常菌群。能发挥有益作用的微生物种群，称正常菌群。(六）生物体内外的正常菌群六）生物体内外的正常菌群第第17页页/共共57页页（4 4）降解食物残渣；）降解食物残渣；正常菌群的生理作用：正常菌群的生理作用：（1 1）生物拮抗作用；）生物拮抗作用；（2 2）刺激免疫应答；）刺激免疫应答；（3 3）合成维生素，如核黄素、生物素、叶酸、吡哆醇等；）合成维生素，如核黄素、生物素、叶酸、吡哆醇等；第第18页页/共共57页页（1 1）由于机体的防卫功能减弱）由于机体的防卫功能减弱,引起自身感染。引起自身感染。（2 2）由于正常菌群寄居部位的改变，发生了定位转移，）由于正常菌群寄居部位的改变，发生了定位转移，也可引起疾病。也可引起疾病。例如大肠杆菌进入腹腔或泌尿道，可引起腹膜炎、泌尿例如大肠杆菌进入腹腔或泌尿道，可引起腹膜炎、泌尿道感染。道感染。条件致病菌条件致病菌 人体的正常微生物菌群某些微生物一旦进入非正常聚人体的正常微生物菌群某些微生物一旦进入非正常聚居部位，或生态结构发生改变而引起人类疾病。居部位，或生态结构发生改变而引起人类疾病。第第19页页/共共57页页菌群失调菌群失调 在正常情况下，人体和正常菌群之间以及正常菌群在正常情况下，人体和正常菌群之间以及正常菌群中各细菌之间，保持一定的生态平衡，如果生态平衡中各细菌之间，保持一定的生态平衡，如果生态平衡失调，以至机体某一部位的正常菌群中各细菌的比例失调，以至机体某一部位的正常菌群中各细菌的比例关系发生数量和质量上的变化，称为菌群失调。关系发生数量和质量上的变化，称为菌群失调。菌群失调的常见诱因：菌群失调的常见诱因：主要是使用抗生素、同位素、激素、患有慢性消耗主要是使用抗生素、同位素、激素、患有慢性消耗性疾病时肠道、呼吸道、泌尿生殖道的功能失常也是性疾病时肠道、呼吸道、泌尿生殖道的功能失常也是重要原因。重要原因。第第20页页/共共57页页2、无菌动物和悉生生物、无菌动物和悉生生物无菌动物：是指不能检出任何活的微生物和寄生虫的无菌动物：是指不能检出任何活的微生物和寄生虫的动物动物悉生生物：指整个个体不携带或只携带已知微生物的悉生生物：指整个个体不携带或只携带已知微生物的生物生物第第21页页/共共57页页3、根际微生物和附生微生物、根际微生物和附生微生物根际微生物：生活在植物根系周围土壤中的微生物，根际微生物：生活在植物根系周围土壤中的微生物，为正常菌群，多为为正常菌群，多为G-细菌细菌附生微生物：生活在植物地上部分表面的微生物附生微生物：生活在植物地上部分表面的微生物如植物叶面的微生物如植物叶面的微生物第第22页页/共共57页页第二节第二节 微生物与生物环境之间的关系微生物与生物环境之间的关系固氮菌固氮菌:利用纤维素分解菌产生的有机酸作为碳源和能源而大量繁利用纤维素分解菌产生的有机酸作为碳源和能源而大量繁殖，并进行固氮；使纤维素分解菌也避免因为自身代谢产物积累殖，并进行固氮；使纤维素分解菌也避免因为自身代谢产物积累过多而中毒；过多而中毒；纤维素分解菌纤维素分解菌:利用固氮菌提供氮素营养。利用固氮菌提供氮素营养。一、互生一、互生定义：两种生物可以独立生活，也可以形成相互的联定义：两种生物可以独立生活，也可以形成相互的联合，对一方有利，或双方都有利。合，对一方有利，或双方都有利。1 1、微生物间的互生关系、微生物间的互生关系固氮菌和纤维素分解菌，两者互生关系较为典型。固氮菌和纤维素分解菌，两者互生关系较为典型。第第23页页/共共57页页3 3、微生物与高等植物之间的互生关系、微生物与高等植物之间的互生关系 根际微生物与高等植物间也为互生关系。根际微生物与高等植物间也为互生关系。2 2、微生物与人及动物间的互生关系、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。人及动物与其正常菌群即是互生关系。植物根在生长过程中，向周围土壤中分泌各种有机物质，植物根在生长过程中，向周围土壤中分泌各种有机物质，并有些脱落物，都为微生物提供所需的营养物质，植物发并有些脱落物，都为微生物提供所需的营养物质，植物发达的根系改善了土壤结构，水分和空气条件，有利于微生达的根系改善了土壤结构，水分和空气条件，有利于微生物的生长。物的生长。第第24页页/共共57页页二、共生二、共生定义：两种微生物紧密地生活在一起，彼此依赖，相互定义：两种微生物紧密地生活在一起，彼此依赖，相互为对方创造有利的生存条件。为对方创造有利的生存条件。特点：在生理上相互分工，互换代谢活动的产物；在特点：在生理上相互分工，互换代谢活动的产物；在组织上形成了新的结构，一旦彼此分离，各自就不能组织上形成了新的结构，一旦彼此分离，各自就不能很好地生活。很好地生活。第第25页页/共共57页页（一）微生物间的共生（一）微生物间的共生-地衣地衣地衣组成：真菌（子囊菌，担子菌）、单细胞藻类（绿地衣组成：真菌（子囊菌，担子菌）、单细胞藻类（绿藻，蓝藻）藻，蓝藻）地衣的结构：形成有固定形态的叶状结构，真菌无地衣的结构：形成有固定形态的叶状结构，真菌无规则地缠绕藻类细胞，或二者组成一定的层次排列。规则地缠绕藻类细胞，或二者组成一定的层次排列。地衣的代谢：地衣中的真菌和藻类已形成特殊形态的整体地衣的代谢：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，藻类制造养料，了，在生理上相互依存，真菌营异养生活，藻类制造养料，真菌提供水分、无机盐供藻类光合作用。真菌提供水分、无机盐供藻类光合作用。第第26页页/共共57页页（二）微生物与植物间的共生体（二）微生物与植物间的共生体1 1、根瘤：豆科植物与固氮菌共生、非豆科植物与放线、根瘤：豆科植物与固氮菌共生、非豆科植物与放线菌共生菌共生第第27页页/共共57页页2 2、菌根菌和植物、菌根菌和植物菌根：有些真菌能够在一些植物的根上发育，菌丝体菌根：有些真菌能够在一些植物的根上发育，菌丝体着生根的表面或侵入根内，形成两种生物的共生体着生根的表面或侵入根内，形成两种生物的共生体菌根。菌根。菌根作用：菌根作用：帮助植物吸收水分和养料；帮助植物吸收水分和养料；调节植物代谢；调节植物代谢；增强植物抗病能力增强植物抗病能力第第28页页/共共57页页菌根的种类：菌根的种类：（1 1）外生菌根：主要分布于木本的乔、灌木；可形成菌）外生菌根：主要分布于木本的乔、灌木；可形成菌套；或哈蒂氏网套；或哈蒂氏网第第29页页/共共57页页（2 2）内生菌根：）内生菌根：菌丝体存在于根皮层薄壁细胞之间，并且进入细胞菌丝体存在于根皮层薄壁细胞之间，并且进入细胞内部，而在根系较少，因此具内生菌根的植物，一般内部，而在根系较少，因此具内生菌根的植物，一般都保留着根毛。最常见和最重要的是泡囊都保留着根毛。最常见和最重要的是泡囊-丛枝状菌根丛枝状菌根第第30页页/共共57页页（三）微生物与动物共生（三）微生物与动物共生 1、微生物与昆虫的共生：、微生物与昆虫的共生：内共生：昆虫与其细胞内的共生性细菌内共生：昆虫与其细胞内的共生性细菌这些细胞内的共生性细菌能为宿主提供这些细胞内的共生性细菌能为宿主提供B族维生素，族维生素，使昆虫能以缺乏维生素的植物为生。使昆虫能以缺乏维生素的植物为生。外共生：例如白蚁与其肠道内的微生物之间的共生外共生：例如白蚁与其肠道内的微生物之间的共生食木质的白蚁自身并不能分解纤维素，必须依赖肠道食木质的白蚁自身并不能分解纤维素，必须依赖肠道内共生的原生动物和细菌通过厌氧发酵过程来分解纤内共生的原生动物和细菌通过厌氧发酵过程来分解纤维素。维素。第第31页页/共共57页页2、瘤胃微生物瘤胃微生物 牛羊等反刍动物，草是主要饲料，但它们本身没有分牛羊等反刍动物，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。变成能被牛羊吸收的糖类。第第32页页/共共57页页三、寄生三、寄生定义：一种生物侵入另一种生物体内吸取自己所需要定义：一种生物侵入另一种生物体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成损害或死亡的现象类型：类型：专性寄生（寄生物离开寄主不能生活）专性寄生（寄生物离开寄主不能生活）兼性寄生（寄生物可离开寄主营腐生生活）兼性寄生（寄生物可离开寄主营腐生生活）第第33页页/共共57页页（一）微生物间的寄生关系（一）微生物间的寄生关系1 1、噬菌细菌：一种细菌可以寄生在另一种细菌体内，如蛭弧、噬菌细菌：一种细菌可以寄生在另一种细菌体内，如蛭弧 菌能寄生在大肠杆菌等许多菌能寄生在大肠杆菌等许多-菌体内。菌体内。2 2、真菌间：一种真菌寄生在另一种真菌、真菌间：一种真菌寄生在另一种真菌第第34页页/共共57页页（二）微生物对植物的寄生（二）微生物对植物的寄生 微生物对植物的寄生很普遍，这是植物发生病害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，能引起植物病害的微生物称为植物病原的重要原因，能引起植物病害的微生物称为植物病原微生物。微生物。第第35页页/共共57页页（三）微生物对人与动物的寄生三）微生物对人与动物的寄生微生物在人体和动物体内寄生引起人与动物的传染病，这微生物在人体和动物体内寄生引起人与动物的传染病，这些微生物称为动物病原微生物。些微生物称为动物病原微生物。冬虫夏草冬虫夏草真菌寄生于昆虫真菌寄生于昆虫第第36页页/共共57页页类型：类型：1 1、非特异拮抗关系：如乳酸菌能产生乳酸，能抑制腐、非特异拮抗关系：如乳酸菌能产生乳酸，能抑制腐败菌的生长，酸菜泡菜不易烂就因如此。败菌的生长，酸菜泡菜不易烂就因如此。四、拮抗四、拮抗 一种微生物生命活动中，通过产生某些代谢产物或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。害杀死其它微生物的现象。2 2、特异拮抗关系：一种微生物在生命活动中，能产生、特异拮抗关系：一种微生物在生命活动中，能产生某种或某类特殊代谢产物，具有选择性地抑制或杀死其某种或某类特殊代谢产物，具有选择性地抑制或杀死其它种微生物。如青霉素产生与病原菌之间关系。它种微生物。如青霉素产生与病原菌之间关系。第第37页页/共共57页页五、捕食五、捕食定义：一种大型的生物直接捕捉、吞食其他小型生物定义：一种大型的生物直接捕捉、吞食其他小型生物来满足生存需要的现象来满足生存需要的现象类型：类型：1 1、原生动物：捕食水体和土壤中的细菌，放线菌，真、原生动物：捕食水体和土壤中的细菌，放线菌，真菌的孢子及单细胞藻类为食菌的孢子及单细胞藻类为食2、捕食性真菌：捕食线虫、捕食性真菌：捕食线虫第第38页页/共共57页页自然界的物质循环：由无机物转化成有机物，再由有机物转化成自然界的物质循环：由无机物转化成有机物，再由有机物转化成无机物。无机物。无机物无机物有机物有机物光合作用光合作用分解作用分解作用生产者：从无机物合成有机物，如植物、微生物生产者：从无机物合成有机物，如植物、微生物消费者：利用有机物进行生活，如动物消费者：利用有机物进行生活，如动物分解者：分解有机物成无机物，如微生物分解者：分解有机物成无机物，如微生物第三节第三节 微生物与自然界物质循环微生物与自然界物质循环第第39页页/共共57页页微生物在生态系统中的地位微生物在生态系统中的地位1、有机物的主要分解者；、有机物的主要分解者；分解生物圈内存在的动物和植物残体等复杂有机物质，并最后将其分解生物圈内存在的动物和植物残体等复杂有机物质，并最后将其转化成最简单的无机物，再供初级生产者使用。转化成最简单的无机物，再供初级生产者使用。2 2、物质循环中的重要成员；、物质循环中的重要成员；微生物参与所有的物质循环，大部分元素及其化合物都受到微微生物参与所有的物质循环，大部分元素及其化合物都受到微生物的作用。在一些物质的循环中，微生物是主要的成员，起生物的作用。在一些物质的循环中，微生物是主要的成员，起主要作用；而一些过程只有微生物才能进行，起独特作用；而主要作用；而一些过程只有微生物才能进行，起独特作用；而有的是循环中的关键过程，起关键作用。有的是循环中的关键过程，起关键作用。3、生态系统中的初级生产者；、生态系统中的初级生产者；光能营养和化能营养微生物具有初级生产者所具有的二个明显特光能营养和化能营养微生物具有初级生产者所具有的二个明显特征，即可直接利用太阳能、无机物的化学能作为能量来源，另一征，即可直接利用太阳能、无机物的化学能作为能量来源，另一方面其积累下来的能量又可以在食物链、食物网中流动。方面其积累下来的能量又可以在食物链、食物网中流动。4 4、物质和能量的贮存者；、物质和能量的贮存者；微生物和动物、植物一样也是由物质组成和由能量维持的生命微生物和动物、植物一样也是由物质组成和由能量维持的生命有机体。在土壤、水体中有大量的微生物生物量，贮存着大量有机体。在土壤、水体中有大量的微生物生物量，贮存着大量的物质和能量。的物质和能量。5 5、地球生物演化中的作用；、地球生物演化中的作用；微生物是最早出现的生物体，并进化成后来的动、植物。藻类微生物是最早出现的生物体，并进化成后来的动、植物。藻类的产氧作用，改变大气圈中的化学组成，为后来动、植物出现的产氧作用，改变大气圈中的化学组成，为后来动、植物出现打下基础。打下基础。第第40页页/共共57页页微生物在自然界物质循环中的作用微生物在自然界物质循环中的作用1 1、碳素循环碳素循环2 2、氮素循环氮素循环3 3、硫素循环硫素循环4 4、磷素循环磷素循环第第41页页/共共57页页（一）微生物在碳素循环中的作用（一）微生物在碳素循环中的作用既参与固定既参与固定COCO光合作用，又参与再生光合作用，又参与再生COCO的分解作用。的分解作用。2 2、分解作用：陆地和水域的有氧条件中，通过好氧微生物分解、分解作用：陆地和水域的有氧条件中，通过好氧微生物分解被彻底氧化为被彻底氧化为COCO ；在无氧条件中，通过厌氧微生物发酵被不；在无氧条件中，通过厌氧微生物发酵被不完全氧化成有机酸、甲烷、氢和完全氧化成有机酸、甲烷、氢和COCO 。分解有机碳化物的微生物：主要有细菌、真菌和放线菌。分解有机碳化物的微生物：主要有细菌、真菌和放线菌。1 1、光合作用：藻类，蓝细菌和光合细菌通过光合作用，将大气和、光合作用：藻类，蓝细菌和光合细菌通过光合作用，将大气和水体中的水体中的合成为有机碳化物。合成为有机碳化物。有氧区域以蓝细菌和藻类占优势；而在无氧区域则以光合细菌占有氧区域以蓝细菌和藻类占优势；而在无氧区域则以光合细菌占优势。优势。第第42页页/共共57页页（二）（二）微生物在氮素循环中的作用微生物在氮素循环中的作用氮素循环包括：固氮作用、氨化作用、硝化作用、反硝化氮素循环包括：固氮作用、氨化作用、硝化作用、反硝化作用作用。1 1、固氮作用：分子态氮被还原成氨和其他氮化物的过程。、固氮作用：分子态氮被还原成氨和其他氮化物的过程。自然界氮的固定，有两种方式，一是非生物固氮；二是自然界氮的固定，有两种方式，一是非生物固氮；二是生物固氮；生物固氮；第第43页页/共共57页页2 2、氨化作用、氨化作用微生物分解有机氮化物产生氨的过程。微生物分解有机氮化物产生氨的过程。很多细菌、真菌和放线菌都能分解蛋白质及其含氮很多细菌、真菌和放线菌都能分解蛋白质及其含氮衍生物，氨化作用产生的氨，一部分供微生物，植衍生物，氨化作用产生的氨，一部分供微生物，植物同化，一部分被转变成硝酸盐。物同化，一部分被转变成硝酸盐。第第44页页/共共57页页、反硝化作用、反硝化作用微生物还原硝酸盐，释放出分子态氮和的过程微生物还原硝酸盐，释放出分子态氮和的过程。反硝化作用细菌。反硝化作用细菌。3 3、硝化作用、硝化作用微生物将微生物将氧化成硝酸盐的过程。氧化成硝酸盐的过程。整个过程由两类细菌分两个阶段进行。第一阶段是整个过程由两类细菌分两个阶段进行。第一阶段是被氧化为亚硝酸盐，靠亚硝酸细菌完成，第二阶段是亚被氧化为亚硝酸盐，靠亚硝酸细菌完成，第二阶段是亚硝酸盐被氧化为硝酸盐，靠硝酸盐细菌完成。硝酸盐被氧化为硝酸盐，靠硝酸盐细菌完成。第第45页页/共共57页页（三）微生物在硫素循环中的作用（三）微生物在硫素循环中的作用硫素循环可划分为分解作用、同化作用、无机硫的氧硫素循环可划分为分解作用、同化作用、无机硫的氧化作用和无机硫的还原作用。化作用和无机硫的还原作用。第第46页页/共共57页页有机硫化物有机硫化物硫酸盐硫酸盐元素元素分解作用分解作用分解作用分解作用同化作用同化作用同化作用同化作用无机硫的氧化作用无机硫的氧化作用无机硫的氧无机硫的氧化作用化作用无机硫的还原作用无机硫的还原作用1 1、分解作用：、分解作用：动、植物和微生物尸体中动、植物和微生物尸体中的有机硫化物，被微生物的有机硫化物，被微生物降解成无机物（硫酸盐、降解成无机物（硫酸盐、等）的过程。等）的过程。2 2、同化作用、同化作用微生物利用硫酸盐和微生物利用硫酸盐和，组成本身细胞物质的，组成本身细胞物质的过程。细菌、放线菌、真过程。细菌、放线菌、真菌中都有能利用硫酸盐作菌中都有能利用硫酸盐作为硫源的种类。仅少数微为硫源的种类。仅少数微生物同化生物同化。第第47页页/共共57页页3 3、无机硫的氧化作用、无机硫的氧化作用微生物氧化硫化氢、元素微生物氧化硫化氢、元素或或e e等生成硫酸盐的过等生成硫酸盐的过程。程。主要是硫细菌。主要是硫细菌。4 4、无机硫的还原作用、无机硫的还原作用在厌氧条件下微生物将硫酸在厌氧条件下微生物将硫酸盐还原成盐还原成的过程。的过程。硫酸盐还原细菌。（脱硫弧硫酸盐还原细菌。（脱硫弧菌属、脱硫肠状菌属）菌属、脱硫肠状菌属）有机硫化物有机硫化物硫酸盐硫酸盐元素元素分解作用分解作用分解作用分解作用同化作用同化作用同化作用同化作用无机硫的氧化作用无机硫的氧化作用无机硫的氧无机硫的氧化作用化作用无机硫的还原作用无机硫的还原作用第第48页页/共共57页页（四）、磷素循环（四）、磷素循环磷素循环主要包括无机磷的溶解、无机磷的同化、有磷素循环主要包括无机磷的溶解、无机磷的同化、有机磷的矿化机磷的矿化第第49页页/共共57页页第四节第四节 微生物与环境保护微生物与环境保护一、水体的污染与环境的微生物治理一、水体的污染与环境的微生物治理第第50页页/共共57页页富营养化：水体中氮、磷等元素含量过高而引起水体表富营养化：水体中氮、磷等元素含量过高而引起水体表层的蓝细菌和藻类过度生长繁殖层的蓝细菌和藻类过度生长繁殖第第51页页/共共57页页赤潮：咸水水体中的富营养化赤潮：咸水水体中的富营养化的结果的结果第第52页页/共共57页页活性污泥（活性污泥（P273）：）：指由一种活细菌、原生动物和其它微生物群聚集在指由一种活细菌、原生动物和其它微生物群聚集在一起组成的凝絮团，在污水处理中有很强的吸附、一起组成的凝絮团，在污水处理中有很强的吸附、分解有机物或毒物的能力。分解有机物或毒物的能力。曝气池曝气池第第53页页/共共57页页几个名词（几个名词（P271）生化需氧量生化需氧量(BOD):水中有机物含量的一个间接指标.一般指1升污水或待测样品中所含的的一部分易氧化的有机物,当微生物对其氧化分解时,所消耗的水中溶解氧的毫克数(mg/L).化学需氧量化学需氧量(COD):1升污水中所含有机物在强氧化剂将它氧化后,所消耗氧的毫克数(mg/L)第第54页页/共共57页页二、沼气发酵（二、沼气发酵（P275）产甲烷细菌在厌氧的条件下，利用产甲烷细菌在厌氧的条件下，利用H2还原还原CO2等碳源营等碳源营养物质，产生细胞物质、能量和代谢废物养物质，产生细胞物质、能量和代谢废物-CH4的过程。的过程。第第55页页/共共57页页三、利用微生物检测环境污染（三、利用微生物检测环境污染（P281）发光细菌：是一类发光细菌：是一类G-、长有极生鞭毛的杆菌或弧菌，、长有极生鞭毛的杆菌或弧菌，兼性厌氧，在有氧条件下能发出兼性厌氧，在有氧条件下能发出475-405nm的荧光。的荧光。第第56页页/共共57页页思考题：思考题：1、举例微生物与其它生物之间的几种相、举例微生物与其它生物之间的几种相互关系。互关系。2、微生物在自然界物质循环中的作用？、微生物在自然界物质循环中的作用？3、极端环境中的微生物主要包括哪些类型、极端环境中的微生物主要包括哪些类型？你认为它们有哪些开发价值和研究意义？你认为它们有哪些开发价值和研究意义第第57页页/共共57页页