第九章第九章 微生物的生态微生物的生态微生物的生态微生物的生态第八章 1 1 1 自然环境中的微生物微生物在生态系统中的作用微生物的生物环境内容提要陆生生境的微生物水生生境的微生物大气生境的微生物工农业产品中的微生物生态环境中的微生物极端环境下的微生物生物体内外的正常菌群微生物与环境间的关系陆生生境的微生物土壤是微生物良好的生活场所* 土壤中的微生物细菌 放线菌 真菌 藻类 和 原生动物微生物在土壤中的分布的影响因素土壤是微生物良好的生活场所* 1、为微生物提供了良好的 源、源、能源2、为微生物提供有机物 无机盐 微量元素4、土壤值范围5.58.5之间5、温度 季节与昼夜温差不大6、土壤颗粒空隙间充满着空气和水分7、适宜的渗透压3、满足了微生物对水分的要求 细菌 生物量：单位体积内活细胞的重量 每克肥土可含亿个细菌以每亩半尺深耕作层土壤重30万计, 细菌活重约100450斤 放线菌多分布在有机物较丰富的碱性土壤中（几万几百万）克土壤 土壤中放线菌数量仅次于细菌由于菌体大，其生物量与细菌接近真菌 真菌主要分布在接近地面的土层中 以丝状体和孢子体形式存在于土壤中 (几千几十万个)/每克土壤，由于菌体粗大，其生物量不低于细菌，放线菌，为0.6mgg土壤，菌丝最长可达米。如酵母在果园土壤里含量几十万个g土壤。藻类和原生动物藻 类 （万个克土）原生动物 （万个克土）纤毛虫，鞭毛虫、肉足虫等为主，它们以其它微生物和有机物碎片为食，对其它几类微生物的数量起调节作用。微生物在土壤中的分布的影响因素土壤深度对微生物分布的影响有机物含量对微生物分布的影响碳源对微生物分布的影响酸碱度影响微生物分布微生物的水域环境水中无机盐 水中有机物值温度光线水生生境的微生物淡水中的微生物海水中的微生物淡水中的微生物细菌总数不得超过 ：100个/毫升 大肠菌群指数不得超过 ：3个/升 我国相关法规对饮用水微生物指标的规定空气干燥，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。大气生境的微生物城市街道，医院、畜舍等公共场所空气中含量高，森林，海洋、高纬度地带的空气中微生物含量很少空气中微生物的测定1.沉降法：主要利用空气中的微生物自然沉降于NA培养基表面，经培养后计数其上生长的菌落。公式：1m3空气中所含微生物数= 1m3/培养皿体积*培养基上的菌落数。2.过滤法工农业产品中的微生物粮油食品中的微生物工业材料上的微生物鲜肉：假单胞杆菌,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粮油食品中的微生物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。粮油食品中的微生物 防止粮食污染霉变的办法是所贮粮食含水量低于造成低温缺氧环境（密闭）使用防霉化学药剂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、细菌 腐蚀纺织品：细菌、霉菌 防腐方法用防菌物隔离：沥青涂管道用杀菌剂处理材料： 纸浆中加入五氯酚，有机汞改变材料分子结构：使之具抗菌性能 如把棉花纤维素分子乙酰化或氰乙基化(工业材料)极端环境下的微生物嗜热菌嗜冷菌嗜酸菌嗜碱菌嗜盐菌嗜压菌抗辐射的微生物微生物在生态系统中的作用微生物在生态系统中的角色微生物与生物地球化学循环微生物在生态系统中的角色微生物是有机物的主要分解者微生物是物质循环中的重要成员微生物是生态系统中的初级生产者微生物是物质和能量的贮存者微生物是地球生物演化中的先锋种类微生物与生物地球化学循环碳循环氮循环硫循环其他元素的微生物转化磷循环铁循环碳循环碳在生物圈中的总体循环微生物在碳循环中的作用降解作用呼吸作用发酵作用甲烷形成光合作用碳在生物圈中的总体循环 有机残余物质动物 植物及自养微生物 CO2呼吸呼吸光合作用燃烧微生物氮素循自然界中的氮素循环微生物在氮素循环中的作用生物体有机酸NO3-NH4+NO2-NON2O大气N2同化作用氨化作用硝化作用硝化作用反硝化作用生物固氮同化作用还原作用氮循环微生物在氮循环中的作用固氮氨化作用硝化作用硝酸盐还原和反硝化作用微生物在磷素循环中的作用 PO43- 动物排泄中的含磷物质 磷肥植物基微生物体中的有机磷动物体中的有机磷土壤中不溶的磷酸盐进入土壤中的有机磷微生物硫循环生物体有机硫SO42-H2S原素S脱硫作用硫氧化作用硫氧化作用同化作用异化性硫酸盐还原硫酸盐还原同化作用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）微生物与环境保护环境中的主要污染物微生物对污染物的降解与转化污染物的微生物的处理污水处理环境中的主要污染物无毒有机物 有毒有机物 无毒无机物 有毒无机物 具体危害有四种表现急性危害造血障碍畸形致癌外：皮肤内：内脏大：器官小：血细胞铅是对人体有害的金属蔬菜空气 消化道 呼吸道 骨髓血红素合成酶 造血系统贫血铅 微生物对污染物的降解与转化微生物对无毒有机物的降解 微生物对有毒有机物的降解 微生物对重金属的转化 生物降解（biodegradation）：是微生物对物质（特别是环境污染物）的分解作用。 微生物对有毒有机物的降解 农药 石油 洗涤剂 多氯联苯 氰和腈 农药 微生物作用 被氧化 被脱卤 被还原 被脱烃 ClClClClClClCl大肠杆菌等 脱卤作用 2002.11.19巴哈马籍油轮“威望号”在西班牙发生断裂沉没导致燃料油泄漏。这艘船共装有7.7万吨燃料油。 动物保护者在为鸟清洗身上的油污 微生物对重金属的转化 微生物不能降解重金属，微生物作用于重金属主要是改变金属在环境中的存在状态从而改变它们的毒性。 Hg的微生物转化无机汞（Hg2+）的甲基化无机汞（Hg2+）还原成HgO甲基汞还原成HgO污染物的微生物处理污水处理污水污水处理中的特殊微生物污水生物处理原理污水生物处理类型污水当进入水体的外来污染物质数量，超过了水体的自净能力，并达到破坏水体原有用途的程度，即为水污染。污水处理中的特殊微生物针对性强筛选难种类多体内有能水解污染物的酶一种高效率、低能耗的污水处理设施 污水生物处理原理污水生物处理原理国家重点建设项目浦东污水处理工程国家重点建设项目浦东污水处理工程污水生物处理类型污水生物处理类型生物膜法生物膜法活性污泥法活性污泥法氧化塘法氧化塘法厌氧处理法厌氧处理法土壤灌溉法土壤灌溉法生物膜法生物膜法厌氧处理法厌氧处理法土壤灌溉法土壤灌溉法北京高碑店污水处理厂活性污泥法活性污泥法（活性污泥法活性污泥法）氧化塘法氧化塘法污水处理厂 8万方/日微生物与生物环境间的关系互生 共生竟争寄生 捕食 中立生活、偏利作用、偏害作用 拮抗互生 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，或双方都有利微生物间的互生关系微生物与高等植物之间的互生关系微生物与人及动物间的互生关系微生物间的互生关系 固氮菌纤维素分解菌 固氮碳源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 了解情况 条件，有利于微生物的生长。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某些种类微生物在数量极少的情况下对人及动物物体是有益的。一般不会致病。共生两种微生物紧密生活在一起，彼此依赖，相互为对方创造有利条件，有的达到了难以分离的程度。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。微生物间的共生微生物与植物共生体菌根微生物与动物共生微生物间的共生组成：真菌（子囊菌，担子菌）单细胞藻类（绿藻，蓝发 藻）共生组成一种植物体，地衣结构：有些种地衣真菌无规律地缠绕藻类细胞，另一些 上下班种地衣真菌与藻类形成一定层排列。当地衣繁殖 了解情时，表面生出珠状粉芽。其中含有少量藻细胞和民工 真菌丝，粉芽脱离母体。生理：地衣中的真菌和藻类已形成特殊形态的整体了，地区 在生理上相互依存，真菌营异养生活，藻类制造 上 养料，真菌提供水分、无机盐供藻类光合作用。微生物与植物共生体菌根根毛根瘤菌侵入线已侵入的 根瘤菌根瘤根瘤的形成过程微生物与动物共生微生物和昆虫的共生瘤胃共生发光细菌和海洋鱼类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。 竟争竟争 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。拮抗关系是指两种生物生活在一起时，某种生物能够产生某种代谢产物抑制它种生物的生长发育，甚至杀使他们的相互关系。拮抗关系非特异性拮抗关系：生物产生的代谢产物仅是改变其生长环境，造成不适合其他微生物生长的环境。特异性拮抗关系：微生物产生的代谢产物是毒素或抗生素，能有选择地抑制或杀死其他微生物。寄生寄生 一种生物能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成损害或死亡的现象叫寄生。微生物间的寄生关系微生物对植物的寄生微生物对人与动物的寄生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 如食菌蛭弧菌能寄生在大肠杆菌等许发 多-菌体内。真菌间：一种真菌寄生在另一种真菌间较普遍 真菌间的寄生寄生物先分泌毒素，引起寄主活力衰退，然后再缠绕致死有些寄生真菌不分泌毒素，由菌丝将寄主的菌丝紧紧地缠绕起来，再由接触部位侵入寄主菌丝内吸收营养使之死亡。还有些寄生真菌将菌丝或吸器伸到寄主真菌丝内或寄生菌丝与寄主菌丝接触，溶解寄主细胞膜，吸取其营养物质进行生长繁殖微生物对植物的寄生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植物或染病微生物发病后，出现变色，组织坏死，萎蔫和畸形等症状。能引起植物病害的有真菌、细菌、病毒等。植物病害以真菌病害为主，占。细菌性植物病害占。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常见的畜禽传染：炭疽病，口蹄疫，猪瘟，鸡瘟病等病原微生物寄生在有益的动植物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。猎食原生动物以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，这种关系即为猎食关系。