《基本原理》PPT课件.ppt

第三章 微生物生态学基本原理,第一节 环境和生态系统 环境：指生物赖以生存的空间，由无机的物理、化学因素以及有机的生物因素构成。 环境的大小或范围是一个相对的概念（某一类群微生物所处的微小环境称为微环境） 生境:某一生物的个体、种群所分布的具体区域（生物的居住地） 微生境：微生物的居住地 环境与生境的最本质区别是抽象与具体的区别。 地球生态系统中最大范围的生物生存环境生物圈,生态系统：生物和它所在的生态环境紧密结合而成的系统。其范围大小是相对的。 生态系统的结构和功能： 生态系统的组成,生态系统中的食物链：在生态系统的物质循环中，有机物在不同层次上被不同食性的异养生物所利用，形成一种相互制约的关系。包括生食食物链、腐蚀食物链。,陆地生态系统中的主要食物链网络,生态系统中的能量流动、物质循环、信息传递。 第二节 生态位和生态对策 一、生态位的概念 是指生物在生态系统中所起的功能和作用。 生态位的内涵包括： 生物所占据的生境；生物在所处生境中的生存能力；生物 所发挥的功能和作用。 可把生态位比喻为某种生物在生态系统这一社会中的“处境”和“地位”。,生态位的含义,从进化意义上看，生态位的形成是生物对环境适应的结果。生态位的阐明对研究生物的竞争共存、物种和多样性、物种对资源的划分和利用状况等具有重要意义。,二、生态对策及其决定因素 1、生态对策的含义： 生物对环境的适应策略 2、决定微生物生态对策形成的因素： 主要包括营养基质状况、生物间的竞争、环境中的理化因素 （1）营养基质的特性 微生物营养基质的可利用性,（2）竞争、压力和干扰 竞争：是指不同种微生物间对资源（营养及生存空间）的占领和争夺； 压力：是指持续存在的、强度稳定的限制微生物生存发展的环境因子； 干扰：是指持续时间短，但强度大，足以导致微生物种群消灭，和受到强烈抑制，活种群结构发生剧烈变化的环境因素。 3、微生物的生态对策 （1）生态对策的基本类型 ：Grime认为在r-k对策连续相中存在着三种基本类型，即竞争对策（C对策）、忍耐对策（S对策）、草本对策（R对策）。,竞争对策特点：在压力较少和没有干扰的情况下，能够最大限度的占领和利用资源，有效的同其他生物进行资源的竞争。 忍耐对策特点：能够忍耐环境中某种持续而稳定的不利因素，在其他生物难以生存的情况下仍能较好的生存发展。 草本对策特点：生活史短，繁殖力强，在受到严重干扰但富养的环境中能够繁盛的发展，但缺乏竞争力和对环境压力的忍耐力。,草本对策的微生物特点接近于r对策，生活史短，具有快速而强大的繁殖能力，这一特点保证了他们能够在其它微生物未入侵之前首先利用营养基质（毛霉目真菌、病源微生物等）。 竞争对策的微生物特点类似k对策，能长期持久的在基质上定居，但其生长速度不一定快，生活史较长，单位时间内繁殖后代比例较小。 两种形式：防守性（彩绒革盖菌、毛韧革菌）;夺取性（束生垂暮菇等）。 忍耐对策的微生物特点耐受性强生存范围比一般微生物更为广泛，竞争力不强。,微生物三种对策的比较,第三节种群和种间关系,一、种群和种群密度 1、种群： 在一定时间里生活在同一地区的由同一种生物组成的群体称为种群。种群是一个有机的整体。生物学特征需用密度、死亡率、年龄结构等来描述。 一种生物的种群内不同个体之间相互作用和影响的关系称为种内关系。同种群密度相关。,正、负种内关系对种群增长速度的作用,2、最适种群密度 正的和负的种内关系可以同时作用于一个种群，作用强度与种群密度有关。在低的种群密度下正的关系占优势，在高的种群密度下负的关系起主要作用，其结果是形成一个最适的种群密度。使种群增长率可以达到最大值。 过密种群 混杂效果 种群密度过大将导致竞争加剧， 对种群的稳定性不利；种群密 度过低，将导致协作关系的削 弱，同样对种群的稳定性产生 负作用。,二、种间关系,1、种间关系的内容 某种生物同其它生物的作用和影响成为种间关系。 在同一生态系统种的两种生物之间，从双方利害关系上看基本分为三种形式：一方存在对另一方没有影响；一方的生存对另一方有利；一方的生存对另一方有害。从生态学上可化为8种类型：,海螺沟的枝状地衣,女巫胡子地衣,海螺沟的叶状地衣),2、种间关系对种群密度的影响 种群增殖速度最大容许速度-种内密度效果-来自另一生物的种群的影响,3、种间关系与进化,生物 的种间关系是十分复杂而多样的，但从利害关系上看，不外乎协作（偏利、互利、共生）和敌对（偏害、竞争、寄生、捕食）两种关系。 种间关系中敌对和协作程度的变化 在微生物中协作关系的普遍性和广泛性并不亚于敌对关系。一般来说，相互关系历史愈短的生物（种）间愈容易产生严酷的敌对关系，而随着两者关系的发展，往往出现敌对关系逐渐减弱，协作关系增强的趋势。,生物种间协作关系的例子,第四节 种群及群落演替,一、群落的概念 在一定时间里生活在同一生境的、相互间具有各种联系的许多生物种群所构成的整体(群落是种群的集合). 许多不断发展变化的群落与环境因素相互联系的总和就构成了生态系统。 生态层位 二、群落演替 指在某一特定环境内，生物群落随着时间的推移顺序出现或被相继取代，最终形成比较稳定的群落结构的发展过程。 顶极群落物种数和生物种的种群密度都将达到稳定状态,群落演替的过程大致可分为先锋时期、过渡时期和顶极时期。受生物和环境影响。 三、自养演替和异养演替 在群落演替过程中，总有机物质的积累与消耗状况是反映群落演替动态过程的一个重要特征。 自养演替：系统中有机物的生产量(p)/呼吸量(R)1 自养演替的结果是环境营养状况从贫养转变为富养，整个系统中的总生物量不断增加，群落结构也逐步从单纯变为复杂，直至稳定的顶极状态。 自养演替的例子及特征,异养演替开始于环境中大量有机质的加入，终结于营养基质的被消耗殆尽。异养演替：P/R1. 分解者演替是群落演替的一种类型，是指分解者微生物对生态系统中积累的有机物（营养基质）进行分解过程中发生的群落演替（也叫基质演替）。 森林凋落物分解过程中的异养演替,四、群落发展和稳定的机制,群落的发展是动态的，群落的稳定也是一种动态的稳定，各成员种群都处于有规律或无规律的波动之中，正是这种波动起到了自我调节的作用。波动的动力是生物因素（土著和外来微生物）和非生物因素（温度、季节、强烈干扰等）。,五、物种多样性与群落稳定性 生物群落结构分为两种类型：群落中物种单纯但个体数丰富；物种丰富而个体数量较少。 在由非生物因素的环境压力占支配地位的微生物生态系统中，种的多样性一般较低；在生物因素（种内和种间关系）的调控作用占支配地位的微生物生态系统中，种的多样性水平较高。 物种多样性常常伴随着群落结构的稳定性，但群落结构的稳定性是否物种多样性的结果，尚无定论。 对不超过一定限度的物种多样性对维持群落结构的稳定是有意的。一般来说，在微生物群落演替的早期阶段，物种数量增加很快，多样性水平可能在演替的早期或中期就达到高峰，但在达到稳定的顶极群落时，多样性明显降低。,两个重要概念：物种的丰度（总种数和总个体数之比）和各成员物种个体数量的均一度（表示各物种个体数量的差异程度）。 一个群落中的物种数越多，且各组物种的种群大小越均一，则此群落的多样性水平越高。 物种多样性的数学指标,六、微生物种群和群落的特殊性 生态位的重叠在微生物中表现的比植物中更为明显，是导致生物之间发生竞争关系