高职版环境微生物第四章微生物生态

2018/1/24,1,第四章 微生物的生态,2018/1/24,2,学习目标,1、了解微生物在环境介质中的分布； 2、掌握互生、共生、寄生、拮抗、捕食等微生物之间的相互关系； 3、了解微生物在碳素、氮素及其他元素循环中的作用；,2018/1/24,3,微生物生态学(microbiological ecology): 研究微生物在自然环境中的行为和活性。,2018/1/24,4,人体体表及体内存在大量的微生物： 皮肤表面：平均10万个细菌/平方厘米； 口腔：细菌种类超过500种； 肠道：微生物总量达100万亿， 每克动物粪便的细菌总数约为：1000亿个；,微生物无处不在，无孔不入！,细菌数亿/g土壤，土壤中的细菌总重量估计为：10034 10 12 吨；,每张纸币带细菌约：900万个；,每个喷嚏的飞沫含4500-150000个细菌，重感冒患者为8500万；,2018/1/24,5,第一节 生态环境中的微生物 第二节 微生物与环境间的相互关系 第三节 微生物在自然界物质循环中的作用,2018/1/24,6,一、水生生境的微生物 包括淡水中的微生物、海水中的微生物 水域环境：水中无机盐、水中有机物、p值、温度、光线,第一节 生态环境中的微生物,2018/1/24,7,1、淡水中的微生物 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 大肠菌群指数不得超过：3个/升提问：饮用水消毒常用方法有哪些？,2018/1/24,8,（1）清水型水生微生物 洁净湖泊和水库，微生物数量少(10-103/ml)，以化能自养型和光能自养型微生物为主； 部分腐生细菌，如色杆菌、无色杆菌和微球菌等；单细胞和丝状的藻类和一些原生动物常在水面生长，数量较少。 以上微生物种类可以认为是水中的“土著”菌群。,2018/1/24,9,（2）腐败型水生微生物 如：流经城市的河水、港口附近的海水、滞留的池水、阴沟水；流入了大量的人畜排泄物、生活污物和工业废水等，有机物含量大增。 微生物数量和类群：大量外来的腐生细菌，使腐败型水生微生物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：革兰氏阴性无芽孢杆菌，纤毛虫类、鞭毛虫类和根足虫类等原生动物，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，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。,2018/1/24,10,通过粪便、污水进入水体的病原微生物（病原体）,2018/1/24,四种肠道杆菌电镜图,防治原则：,增强机体免疫力，防止内源性感染加强饮食卫生和水源管理治疗选择庆大霉素、氟哌酸等,2018/1/24,13,（3）水的自净作用 污水中的微生物在污水环境中大量繁殖，能逐渐把水中的有机物分解成简单的无机物，同时它们的数量随之减少，污水也就逐步净化变清。 水源的饮用价值：良好的饮用水细菌含量应在100个/ml以下，当超过500个/ml时，即不适合作为饮用水。一般用培养的大肠菌群数作为是否含有病原菌的指标。 自然水体尤其是快速流动的水中，存在着对有机或无机污染物的自净作用。其原因是多方面的，有稀释、沉降、吸附等物理作用，更重要的是各种生物学和生物化学作用，这种作用称为水的自净作用。流水不腐！,2018/1/24,14,2、海水中的微生物 平均含盐量：3.5%，密度大、渗透压高、冰点低。 微生物组成：多数为革兰氏阴性菌、多嗜盐、河口处有耐盐菌； 形态：多有鞭毛，常见多形性、可变为球形、弧形、丝状及螺旋状，个体小； 生理：兼性厌氧，生长慢，能在低营养下生活，常产色素，分解蛋白质能力强，解糖能力低，多嗜冷，对热敏感； 分布：不均匀，与水深成反比，010米少；1050米呈上升变化；50米以下数量减少；海底沉积物中多； 常见菌种：假单孢菌、弧菌、螺菌、无色杆菌、黄杆菌,2018/1/24,15,纳米比亚硫珍珠状菌-世界上已知最大的细菌,2018/1/24,16,二、空气中的微生物,不同条件下1M3空气的含菌量,2018/1/24,17,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。 空气中的微生物的数量是大气污染程度的标志之一,2018/1/24,18,空气中的主要病原菌及其引起的疾病,2018/1/24,2018/1/24,传染性非典型肺炎,2018/1/24,21,大多微生物在空气中只能短时间停留，就要落地，大部分死亡，包括一些人体病原菌。 但结核、白喉，炭疽等杆菌和肺炎双球菌、葡萄球菌、流或病毒、脊髓灰质炎病毒抗性比较强。能传染疾病。 微生物在空气传播的距离是无限的，因而其分布是世界性的。,2018/1/24,22,三、土壤中的微生物,每克土壤的含菌量大体上有一个十倍系列的递减规律：细菌（108）放线菌（107）霉菌（106）酵母菌（105）藻类（104）原生动物（103）,2018/1/24,23,（一）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。3、满足了微生物对水分的要求。4、土壤p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。,2018/1/24,24,1、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。2、放线菌土壤中放线菌数量仅次于细菌(几万-几百万)/克土壤，多分布在有机物较丰富的碱性土壤中，由于菌体大，其生物量与细菌接近。,2018/1/24,25,3、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40米。如酵母在果园土壤里含量几十万个g土壤。4、藻类（34万个克土）5、原生动物（1万个克土） 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。,2018/1/24,26,（二）微生物在土壤中分布的影响因素 1、土壤深度对微生物分布的影响 2、有机物含量对微生物分布的影响 3、碳源对微生物分布的影响 4、酸碱度影响微生物分布,2018/1/24,27,以耕作土壤有机质含量为2%计算，则所含细菌干重约为土壤有机质的1%左右。 土壤微生物的代谢活动，可改变土壤的理化性质，进行物质转化，因此，土壤微生物是构成土壤肥力的重要因素。,2018/1/24,28,四、工农业产品上的微生物1、粮油食品中的微生物鲜肉：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 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。,2018/1/24,29,2、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、硫细菌腐蚀纺织品：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。,2018/1/24,30,五、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,2018/1/24,31,第二节 微生物与环境间的相互关系,复习提问：什么叫生态学？微生物生态学主要涉及哪些内容？,生态学：是一门研究生物系统与其环境条件间相互作用规律性的科学。微生物生态学：是研究微生物群体微生物区系或正常菌群与周围的生物和非生物环境条件相互作用关系的科学。,2018/1/24,32,第二节 微生物与环境间的相互关系,一、互生关系二、共生关系三、寄生关系四、拮抗关系五、捕食关系,2018/1/24,33,一、互生关系：,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。（一）微生物间的互生（抗生素耐药菌群）（二）人体肠道中正常菌群与人的互生（三）互生现象与发酵工业中的混菌培养,2018/1/24,2018/1/24,2018/1/24,36,二、共生关系 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。 举例： 微生物间的共生地衣 微生物与植物共生菌根 微生物与动物共生反刍动物与瘤胃菌,2018/1/24,37,微生物间的共生-地衣组成：真菌(子囊菌，担子菌)+单细胞藻类(绿藻，蓝藻)共生组成一种植物体。结构：真菌无规律地缠绕藻类细胞，真菌与藻类形成层状排列。生理：相互依存，真菌异养生活，藻类自养生活（制造养料）；真菌提供水分、无机盐供藻类光合作用。,2018/1/24,2018/1/24,39,微生物与植物共生菌根,侵入线,根瘤的形成过程,2018/1/24,据估测，一亩苜蓿年均可积累40斤氮肥，相当于200斤硫铵。并可增加土壤中的腐殖质。,2018/1/24,2018/1/24,42,奶牛的瘤胃微生物代谢关系示意图,微生物与动物共生,2018/1/24,43,三、寄生关系 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。 （一）微生物间的寄生关系 （二）微生物对植物的寄生 （三）微生物对人与动物的寄生,2018/1/24,44,（一）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，如食菌蛭弧菌能寄生在大肠杆菌等许多-菌体内。真菌间：一种真菌寄生在另一种真菌间较普遍。 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。,2018/1/24,45,（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95%；细菌性植物病害占3。,2018/1/24,46,（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。,2018/1/24,47,四、拮抗关系 指一种微生物在其生命过程中，产生某种代谢产物或改变其他条件，从而抑制了其他微生物的生长繁殖，甚至杀死其他微生物的现象。 想一想：现实应用？,A,B,微生物之间的拮抗现象（图A是一种芽孢杆菌产生的细菌素对茄子黄萎病菌的拮抗作用；图B是五株放线菌的菌丝琼脂块对黄瓜枯萎病菌的拮抗作用）,2018/1/24,48,五、捕食关系,食真菌线虫扑食真菌的实物照片,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。 提问：有何实际应用？,2018/1/24,49,第三节 微生物在自然界物质循环中的作用,一、碳素循环二、氮素循环三、磷的循环,2018/1/24,50,一、碳素