畜牧微生物学第四章动科微生物在自然界中的分布与作用.ppt

第四章 微生物在自然界中的 分布与作用,Microbes on the Earth Live in every corner & the largest single mass of life inside of eukaryotic cells 真核细胞 at temperatures of 100 in the presence of toxic metals like copper 铜or mercury 汞 at pHs 2.0 and 11.0 down to 3.5 km below the earths surface in saturated salt solutions at 0 “Microbes should have evolved to utilize any niche meeting the minimal physical and chemical requirements”,生态学：研究生物系统与环境系统之间的相互作用规律及其机理的科学。 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的科学。 各种环境中的微生物的种类、分布； 微生物和其它生物的关系； 微生物与物质循环； 微生态学,由于美航天局疏忽地球细菌可能被带上了火星,科学家在寒冰中发现活微生物火星生命新证据,Contents,第一节 正常动物体的微生物,第二节 正常饲料植物体中的微生物,第三节 微生物在自然界物质循环转化中的作用,第三节 土壤、空气、水中的微生物,第一节 正常动物体的微生物,在正常动物的皮肤、黏膜及外界相通的各种腔道（如口腔、鼻咽腔、气管、消化道和泌尿生殖道）等部位，存在着对机体无害的微生物群，包括细菌、真菌、螺旋体、支原体等。 常住菌：在动物体表或体内的共生的或寄生的微生物。与其宿主在共同的长期进化过程中，在宿主体内某一特定部位长期适应和选择，定居繁殖，形成的微生物区系。 过路菌：是从土壤、水、空气和动物所接触的环境或食物中污染的微生物。,正常动物体的细菌分布,皮肤：表皮葡萄球菌、类白喉杆菌、绿脓杆菌等 口腔：链球菌、乳酸杆菌、螺旋体、梭形杆菌、白色念珠菌、表皮葡萄球菌、肺炎球菌等 胃：瘤胃微生物，如：无芽孢的厌氧菌 肠道：厌氧菌为主如：类杆菌、双歧杆菌、真杆菌等、肠球菌、大肠杆菌、厌氧性链球菌、粪链球菌、葡萄球菌等 鼻咽腔：链球菌、奈氏球菌、肺炎球菌、流感杆菌、葡萄球菌、绿脓杆菌、大肠杆菌、变形杆菌等 眼结膜：皮表葡萄球菌、结膜干燥杆菌、类白喉杆菌等 阴道：乳酸杆菌、白色念球菌、类白喉杆菌、大肠杆菌等 尿道：表皮葡萄球菌、类白喉杆菌等,一、体表的微生物,动物皮肤和皮毛上的微生物，多数是从土壤、空气和水中污染的，有的是从动物粪便中沾染的。皮毛上常见的微生物以球菌为主，如葡萄球菌、链球菌、双球菌、四联球菌、八叠球菌；杆菌中主要有大肠杆菌、绿脓杆菌、棒状杆菌和枯草杆菌等。 在皮肤表层、汗腺和皮脂腺内，常有白色葡萄球菌、金黄色葡萄球菌和化脓链球菌等，它们是引起外伤化脓的主要原因。 某些患有传染病的家畜皮毛上，还常有该种疾病的病原，如炭疽杆菌芽孢、布氏杆菌、结核分枝杆菌和口蹄疫病毒、痘病毒等。这些病原微生物常可通过皮毛而传播，因此在处理皮革和皮毛时应注意。,二、消化道的微生物,正常畜禽胚胎及初生畜禽的消化道是无菌的出生数小时后随着吮乳、采食等过程，在消化道内出现微生物，如大肠杆菌等。并从此在动物消化道内与宿主共处终生。 2. 消化道中微生物的分布因部位不同而异。 3. 胃肠道微生物的组成很复杂，它们的数量和种类因畜禽种类、年龄和饲料而异，在同一动物不同胃肠道部位也存在差异。 在正常情况下，普通动物肠道内大约有200种正常菌群，每克肠道内容物约含1091010个菌以上，其中主要是非致病的厌氧菌，如拟杆菌、真杆菌、双歧杆菌等，占总数的9099，其次为肠球菌、大肠杆菌、乳杆菌和其他菌等。,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。 当草料到达瘤胃和网胃时，首先是纤维素菌将纤维素分解为纤维二糖、葡萄糖被其他微生物吸收利用转化，产生乳酸，丁酸、脂肪酸等有机酸和；等气体，前两个胃没有消化完的草料进入后两胃，由其分泌蛋白酶消化分解产生氨基酸、维生素等。被动物体吸收利用。,不同微生物种群的相互关系：,(1)协同(synergism) 是指两种或多种微生物在同一环境中，互相协助共同完成某种作用的关系。 (2)竞争(competition) 是指两种或多种以上微生物共同生存时，为获得能源、空间或有限的生长因子而发生的争取现象。 (3)共栖(commensalism) 是指两种微生物共同生存时，可一方受益或互相受益，为对方提供营养物质和生长因子或生存条件的关系。 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，各自就不能很好地生活。 (4)吞噬(predation) 是指一种较大型的微生物吞人并消化另一种小型微生物以满足其营养需要的相互关系。,（五）、消化道微生物区系平衡及其意义,Functions of Normal Flora,（1）营养 有些微生物能合成维生素，如核黄素、生物素、叶酸、吡哆醇及维生素K等，还能合成有利于动物吸收和利用的养分，如必需氨基酸、挥发性脂肪酸，促进动物生长。另外，消化道中的正常菌群还有助于破坏饲料中某些有害物质并阻止其吸收。 （2）刺激免疫应答 正常菌群释放的内毒素等物质可刺激机体免疫系统保持活跃状态，是非特异免疫功能的一个不可缺少的组成部分。 （3）生物拮抗作用 正常菌群通过粘附和繁殖能形成一层自然菌膜，这是一种非特异性的保护膜,可促机体抵抗致病微生物的侵袭及定植,从而对宿主起到一定程度的保护作用。正常菌群除与病原菌争夺营养物质和空间位置外，还可以通过其代谢产物以及产生抗生素、细菌素等起作用。可以说正常菌群是人体防止外袭菌侵入的生物屏障。,Factors affecting gut microflora,在正常情况下，正常菌群内部及其与宿主之间处于共生、协调的平衡状态。如果宿主受到日粮突然变化、环境变化、患病、手术等应激，或是滥用抗菌药物等情况下，正常菌群中的微生物种类、数量发生改变，菌群平衡受到破坏，即称为菌群失调。称为菌群失调。 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。去除诱因后一般可使菌群复常，也有长期失调难于逆转的情况。,菌群失调,（六）、菌群失调及其影响,条件致病菌： 人体的正常微生物菌群一旦进入非正常聚居部位，或生态结构发生改变而引起疾病的微生物。在一定条件下，正常菌群中的细菌也能使人患病： （1）由于机体的防卫功能减弱,引起自身感染。 例如皮肤粘膜受伤（特别是大面积烧伤）、身体受凉、过度疲劳、长期消耗性疾病等，可导致正常菌群的自身感染； （2）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。 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。人体表面的正常菌群，一旦它们进入伤口也会引起感染。,四、无菌动物和无特定病原动物,悉生生物：指整个个体不携带或只携带已知微生物的生物,五、微生态制剂,第三节 土壤、空气、水中的微生物,土壤是固体无机物(岩石和矿物质)、有机物、水、空气和生物组成的复合物，是微生物的合适生境。是微生物的大本营。 土壤微生物种类多、数量多、代谢潜力巨大，是主要的微生物源。,一、土壤中的微生物,土壤中的环境条件：营养、水分、空气、酸碱度、渗透压和温度条件都适于微生物的生活，是微生物的天然培养基、也是人类最丰富的“菌种资源库”。 土壤中微生物的数量：按种类递减 细菌放线菌霉菌酵母菌藻类原生动物 108 107 106 105 104 103个/g 分布广泛，各种条件的土壤中都有微生物存在。 微生物的数量也与土层的深度有关，一般离地面10-20cm的土壤层微生物最多，随着土层的加深，微生物的数量逐步减少。,土壤中微生物的种类和分布,1）土壤微生物的数量和分布主要受到营养物、含水量、氧、温度、pH等因子的影响，并随土壤类型的不同而有很大变化； 2）土壤微生物的数量和分布受季节影响； 3）微生物的数量也与于土层的深度有关，一般土壤表层微生物最多，随着土层的加深，微生物的数量逐步减少； 4）土壤中的微生物以细菌最多，其次位放线菌和霉菌。,土壤中的微生物分布特点：,空气中的环境条件： 无营养和水分、紫外线直射，因此无原生的微生物区系。 存在状态：漂浮，短暂停留，以吸附于尘埃微粒上的形式存在（气溶胶的形式存在）。空气中的尘埃颗粒数与微生物数量有直接关系，数量取决于尘埃数量 分布：越接近地面的空气含菌量越高，目前人类检测到微生物存在的最高处为85km的高空。,第三节 土壤、空气、水中的微生物,二、空气中的微生物,来源于土壤、水体及人类的生产、生活活动； 种类主要为球菌、芽孢杆菌、产色素细菌、真菌孢子，一般与其所在环境的微生物种类有关； 与人类的关系：传播动、植物疾病 造成食品及发酵生产中的污染； 空气中微生物的杀灭与去除：紫外线照射、甲醛熏蒸、药物喷雾、过滤除菌等，常用的过滤介质有棉花、纱布、石棉滤板、活性炭或超细玻璃纤维过滤纸等。,空气中微生物的种类和分布,1）无原生的微生物区系，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； 3）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； 4）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 素有关； 6）与人类的关系： 传播动、植物疾病 造成食品及发酵生产中的污染,三、水中的微生物,各种水域中都生存着相应的微生物。 水域中微生物的种类和数量与水域的有机物、无机物的种类和含量，光照、酸碱度、渗透压、温度、含氧量和有毒物质的含量有密切关系。 水是仅次于土壤的第二天然培养基。 微生物数量和类群： 数量：大量外来的腐生细菌，尤其是细菌和原生动物大量繁殖，每毫升污水的微生物含量达到107108个。 类群：腐败型水生微生物、真菌、螺旋体、噬菌体、藻类、还有一些随人畜排泄物和病体污物进入水体的动植物致病菌。 繁殖及后果：通常因水体环境中的营养等条件不能满足其生长繁殖的要求，加上周围其它微生物的竞争和拮抗关系，一般难以长期生存，并最终导致水的自净作用。 但由于水体的流动，也会造成病原菌的传播甚至疾病的流行。,第三节 土壤、空气、水中的微生物,1）数量和种类与接触的土壤有密切关系； 2）垂直分带分布 3）多是吸附在悬浮在水中的有机物上及水底； 4）多能运动，有些具有很异常的形态（例如柄细菌）； 5）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，因此不宜作为饮用水源； 6）水体自身存在自我净化作用：,土壤、水、空气中病原微生物及其传播,土壤 一些人和动物的病原菌与其他病原微生物，在条件适宜时以土壤为媒介，引起人和动物传染病的发生，即为土壤感染。 抵抗力强的能形成芽孢的病原菌，如炭疽杆菌、腐败梭菌等可生存数年甚至几十年。 土壤一旦污染了这些病原菌，则可成为疫源地，随时都可能使人和动物感染相应的传染病。,土壤、水、空气中病原微生物及其传播,空气 在医院、兽医院及畜禽舍的空气中，常悬浮带有病原微生物的气溶胶，人或动物吸入感染，分为飞沫传播和尘埃传播，总称为空气传播。 抵抗力较强的病原微生物可在空气中生存一个时期，如化脓性葡萄球菌、肺炎球菌、链球菌、结核杆菌、炭疽杆菌、破伤风梭菌、气肿疽梭菌、绿脓杆菌等。常引起呼吸道传染病：如结核、肺炎、肺炭疽、流感、化脓性感染等。,土壤、水、空气中病原微生物及其传播,水 病原微生物可随人和动物的排泄物等直接或间接污染水源，可由大小河流广泛传播，由污染的饮水引起人和动物传播发病，即为水传染。 伤寒、痢疾、结核、炭疽等传染病。 病原微生物进入水中后，常因水的自净作用而难以长期存活。,土壤的细菌学检查 主要测定菌落总数、大肠菌值和产气荚膜梭菌值3项指标。大肠菌值(产气荚膜梭菌值)是指能检出大肠杆菌(产气荚膜梭菌)的最小土壤量(g)。 水的细菌学检查 主要测定菌落总数和大肠菌群数。我国标准：饮用水菌落总数100个/ml，总大肠菌群数 3个/L。 空气的细菌学检查 主要是测定1 m3 空气中的菌落总数和链球菌数。,土壤、水、空气的细菌学检验,饮用水的微生物指标： 总菌数： 100个/ml 大肠杆菌： 3 个/L,1、嗜热微生物 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域、温泉、工厂高温废水排放区等。,兼性嗜热菌,专性嗜热菌,极端嗜热菌,耐热菌,超嗜热菌,嗜热菌的类型：,极端环境下的微生物,隐蔽热网菌 （Pyrodictium occultum）,嗜酸热硫化叶菌 （Sulfolobus acidocaldarius）,水生嗜热杆菌 (Thermus aquaticus),2、嗜冷微生物 嗜冷菌：最适生长温度低于15 耐冷微生物：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 3、嗜酸微生物 只能上生活在低pH（4）的条件下 耐酸微生物：也可在中性环境中生长最适生长温度低于15 4、嗜碱微生物 专性生活在pH10-11的碱性条件下,5、嗜盐微生物 在高盐浓度下才能生长 6、嗜压微生物 在高静水压环境中生长 7、抗辐射微生物,研究意义： (1)开发利用新