微生物在自然界中的分布.ppt

第四章微生物在自然界中的分布,关于微生态学,微生态学无疑是属于生态学(ecology)范畴，是生态学的微观层次。微生态学也可根据不同角度，分为不同的分支学科。微生态学除了具有普通生态学的理论和特点外，还具有自己本身的一些特点。,微生态学的定义,20年前，微生态学(microecology)首先被德国的沃克罗西(VoekerRusch)博士所提出。1985年提出的定义为“微生态学是细胞水平或分子水平的生态学”。康白教授提出应为“研究正常微生物与其宿主相互关系的生命科学分支”，或“研究正常微生物结构和功能，以及与宿主相互关系的学科”。,微生物生态,生态学：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：研究微生物群体（微生物区系或正常菌群）与其周围的生物和非生物环境条件相互作用关系的科学。主要内容：微生物在自然界中的分布；微生物与其它生物间的关系；微生物在自然界物质循环中的作用；,几个概念,生物圈：地球上的所有生物。生态系统：生物群落与其无机环境相结合、相作用、相调控而成的动态系统。群落：同一环境中两个以上种群由于生活繁殖上的连锁而构成相依赖、相制约的生物集团。种群：生活在同一环境中的同种个体组成的能繁殖集团。与同种别地的种群有隔离、有界限。,微生物的生物环境,微生物与其它生物之间的相互关系微生物与环境之间的相互关系,RelationshipsamongMicroorganisms,互生,共生,拮抗,寄生,中立生活、偏利作用、偏害作用,可分可合合比分好,难舍难分,势不两立,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,互生,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，水分和空气条件，有利于微生物的生长。,固氮菌,固氮,碳源,纤维素分解菌,微生物间的互生关系,人及动物与其正常菌群即是互生关系,微生物与人及动物间的互生关系,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,地衣,微生物间的共生,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。,微生物与动物共生,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,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,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。,真菌间的寄生,微生物间的寄生关系,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,植物感染病微生物发病后，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。,已发现的植物病毒共有350多种，,病毒都只能通过伤口侵入植物活细胞和组织中,通过输导组织扩散到主植株。,病株植物可通过嫁接，土壤，昆虫传播等各种途径传播。,病毒性植物传染病：,植物病毒病害类型,花叶型：受害植株叶片颜色深浅不一，出现斑驳，如烟草花叶病毒，马铃薯花叶病毒等所引起病害都是花叶型。,黄化型：受害植株叶片呈黄绿或黄色，如蚕豆病毒病，桃萎蔫黄病等卷叶、缩叶、萎缩、丛生、矮化等各种畸型，如马铃薯卷叶病，桃小果病等。,植物病害的防治,选育抗病品种，提高抗病能力,改良栽培技术及栽培环境条件，以有利植物生长发育，不利病原微生物生长（升汞浸种）,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。,微生物对人与动物的寄生,用于防治松毛虫,玉米螟效果好,尤其是用于防治松毛虫,白僵菌可作为环境因子,持续多年控制松毛虫的危害。在前苏联,白僵菌还用于防治马铃薯甲虫。白僵菌的安全试验：除在菌剂生产中孢子萌发可能引起操作人员的过敏反应外,尚未发现其它对人体有害的作用。,白僵菌寄生于昆虫,第一节,土壤、水及空气中的微生物MicroorganismsinNaturalEnvironments,一、土壤中的微生物,土壤是微生物生长的良好基地微生物资源的大本营丰富的碳源和氮源大量而全面的矿质元素适宜的含水量不同的通气状况适宜的温度范围，变幅小而缓慢适宜的pH广泛范围,1.土壤环境,2.土壤中微生物的分布及种类,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108107106105104103个/g耕作土壤中，细菌湿重约90-225kg；以土壤有机质含量为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。,影响土壤中微生物分布的主要因素,土壤有机质土壤湿度土壤pH值温度土壤氧气含量,土类地点细菌放线菌真菌暗棕壤黑龙江呼玛2,32761213棕壤辽宁沈阳1,2843936黄棕壤江苏南京1,4062716红壤浙江杭州1,1031234砖红壤广东徐闻5073911磷质石灰土西沙群岛2,2291,10515黑土黑龙江哈尔滨2,1111,02419黑钙土黑龙江安达1,0743192棕钙土宁夏宁武140114草甸土黑龙江亚沟7,8632923嵝土陕西武功9511,0324白浆土吉林皎河1,598553滨海盐土江苏连云港466410.4,我国各主要土壤的含菌量(万/克干土),土壤剖面不同层次中微生物数量,土壤微生物的作用,参与土壤中几乎所有的生物化学变化，异养微生物分解有机质，自养微生物转化矿质养分存在状态。微生物是土壤腐殖质的主要成员，因此成为土壤肥力和土壤结构的决定者之一。光合微生物能增加某些环境中有机碳素的含量，尤其在无植被的环境中，藻类是土壤形成或恢复的先行者。,土壤中的细菌,土壤中的细菌占土壤微生物的70%90%。其生物量可占土壤重量的1/10000左右，土壤有机质的1%左右。每亩可有13503375kg细菌。数量大、个体小，与土壤接触的表面积特大，是土壤中最大的生命活动面，最活跃的生物因素。土壤细菌大多为异养型，少数为自养型，积极参与着有机物的分解和腐殖质的合成以及各种矿质元素的转化。有许多不同的生理类群，如固氮细菌、氨化细菌、纤维素分解细菌、硝化细菌、反硝化细菌、硫酸盐还原细菌、产甲烷细菌等等都有存在，但分布不一。,土壤放线菌,数量仅次于土壤细菌，每g可达几千万至几亿个，占土壤微生物总数的5%30%，甚至更高。土壤放线菌以分枝丝状营养体缠绕于土壤有机物或土壤颗粒，并伸展于土壤颗粒中。生物量与土壤细菌相当。土壤放线菌的种类十分繁多，目前已知的放线菌种主要分离自土壤。主要是链霉菌属（Streptomyces）的种。在土壤中的分布以耕作层为主，随土壤深度增加而数量、种类减少,土壤真菌,是第三大类微生物。每g土壤可含几万至几十万个。数量较细菌少，但其菌丝较粗大、长。每g土壤中的真菌菌丝可长达40m，湿重可达0.6mg左右。一般土壤中酵母菌较少，但在果园土壤中较多有藻状菌、子囊菌、担子菌和半知菌类，尤以半知菌类居多。真菌在土壤中的分布方式与放线菌相似。好氧性，分布于土壤表层。喜酸土壤，在酸性土壤中有较高的比例。,土壤藻类,土壤藻类的数量远较其他微生物类群小，占土壤微生物的不足1%。潮湿土表发育有单细胞的硅藻、或丝状绿藻和裸藻，偶见金藻和黄藻。积水土面可发育有衣藻、原球藻、小球藻、丝藻、绿球藻等绿藻和黄褐色的硅藻。水田中有水网藻和水绵等丝状绿藻。藻类为光合型微生物，可将二氧化碳转化为有机质，积累于土壤。,土壤原生动物,土壤原生动物的数量变化很大，每g几个至几十万。在有机质丰富的土壤中较高。种类有鞭毛虫、纤毛和根足虫等单细胞能运动的原生动物。形态大小差异大。无性繁殖以分裂方式。原生动物以吞食有机物残片、土壤细菌、单细胞藻类、放线菌和真菌孢子。对土壤有机物的分解有显著作用。,某森林土壤中的微生物,3.土壤中的病原微生物及其传播,土壤中的病原微生物是随动植物残体、人畜排泄物和分泌物、污水、垃圾等废弃物一起进入土壤的。大多数病原微生物只能在土壤中存活较短时间只有少数抵抗力强的能形成芽孢的病原菌，如炭疽杆菌、气肿疽梭菌、腐败梭菌、产气荚膜梭苗等形成芽孢后能在土壤中生存数年甚至几十年。此外，还有一些抵抗力较强的无芽孢病原菌也能生存较长时间，土壤一旦污染了这些病原菌，则可成为疫源地，随时都有可能使人和动物感染相应的传染病。,几种病原菌在土壤中的生存时间,.水体环境,一般的江河、湖泊和池塘内的营养较为丰富；海水和盐湖含有较高的盐分，其它营养较贫乏。雨水近似于蒸馏水，含有非常少量的溶解营养。天然水体温度：淡水水体036、海水水体5以下，某些温泉温度在70以上。氧在水中的溶解度较小，易被好氧微生物耗尽，因此是微生物生存的最重要的限制因子。pH值：淡水3.710.5，大多数江河、湖泊和池塘6.58.5。,二、水中的微生物,.水中微生物的分布与种类,自然界江河湖海等各种淡水与咸水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。,淡水水体中微生物分布状况,地面水中微生物的种类和数量较多，一般与其所处的环境条件有关。清洁的湖泊、池塘和水库中微生物较少，有机质丰富的湖泊中，微生物较多。停滞的塘水、污染的江河水以及下水道的沟水中，微生物较多。地下水因经过深厚的土层过滤，几乎大部分微生物被阻留在土壤中。,海水微生物的分布和种类,海水中的微生物除来源于河水、雨水及污水等环境中临时种类外，绝大多数是嗜盐菌，并耐高渗透压。微生物在海水中的垂直分布一般规律为：表层主要是好氧性异养菌，低层水体中，主要是厌氧腐生及硫酸还原菌，两层之间紫硫菌较多。在0-10米深的海水中，菌数较少，藻类和原生动物占较大比例，10-50米的海水中，菌数逐渐增加，50米以下，菌数逐渐减少，200米以下，菌数更少。,水的自净作用,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。更重要的是水中的微生物种类，一般用大肠菌群数作为是否含有病原菌的指标。在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。,.水中的病原菌,来源：人及动物的排泄物种类：炭疽杆菌猪丹毒杆菌伤寒杆菌布氏杆菌巴氏杆菌结核杆菌鼻疽杆菌,三、空气中的微生物,.环境空气中的环境条件：无营养和水分、紫外线直射空气不具备微生物生长所必需的营养物质和生活条件，因此空气并不是微生物生长繁殖的良好场所。,.空气中微生物的种类及分布,存在状态：漂浮，短暂停留，以吸附于尘埃微粒上的形式存在。空气中的尘埃颗粒数与微生物数量有直接关系。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。种类：球菌、芽孢杆菌、产色素细菌、真菌孢子。空气中微生物的杀灭与去除：,空气中微生物的地域分布,空气中的病原菌,它们来源于被风吹起的地面尘土和水面小水滴以及人、动物体表的干燥脱落物、呼吸道分泌物和排泄物等等。飞沫传染种类：结核杆菌白喉杆菌葡萄球菌链球菌肺炎双球菌炭疽杆菌等,四、土壤、水、空气的细菌学检验,进行土壤、水和空气的细菌学检查，测定细菌对土壤、水和空气污染的性质和程度，对于传染病预防与控制以及环境的卫生学监督与保护，均具有重要的意义。常以测定细菌总数和大肠菌群数等作为细菌学指标细菌总数是指于固体培养基上，在一定条件下培养后单位重量(g)、容积(ml)、表面积(cm2)或体积(m3)的被检样品所生成的细菌菌落总数。它只反映一群在普通营养琼脂中生长的、嗜温的、需氧和兼性厌氧的细菌菌落总数，常作为被检样品受污染程度的标志，用作土壤、水、空气和食品等卫生学评价的依据。,大肠菌群,大肠菌群是指一群在37培养24h能分解乳糖产酸产气、需氧和兼性厌氧的革兰氏阴性无芽孢杆菌。这一群细菌包括大肠杆菌属、枸橼酸菌属、肠杆菌属、克雷伯菌属中的一部分和沙门氏菌属肠道亚种的细菌，它们主要来自人和温血动物的粪便，故以此作为土壤、水和食品等受粪便污染的标志，以其含量多少来判定卫生质量。大肠菌群数是指100g(或100ml)检样内所含大肠菌群的最可能数(mostprobablenumber，MPN)。,土壤土壤的细菌学检查，主要是测定细菌总数、大肠菌值和产气荚膜梭菌值(也作为粪便污染的指标)三项指标。比较清洁的土壤，每克细菌总数在一万左右；严重污染的土壤，细菌总数可达数百万。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)。,水及空气的细菌学检查,水的细菌学检查，主要是测定细菌总数和大肠菌群数。我国规定，生活饮用水(自来水)的卫生指标为细菌总数不得超过100个/ml，总大肠菌群数不得超过3个/L，大肠杆菌指数不得大于3，大肠杆菌价应大于300。大肠杆菌指数是指每1000ml水中检出的大肠杆菌数。大肠杆菌价是指能检出大肠杆菌的最小水量(ml)。空气的细菌学检查，主要是测定每1m3空气中的细菌总数、链球菌数。我国1988年颁布的公共场所室内空气卫生指标中，规定细菌总数不得超过4000个/m3，三级以上的旅馆不得超过2000个/m3，商店、火车站、航运站、汽车站、火车车箱(冬季)不得超过6000个/m3，客机(冬季)不得超过3000个/m3。,五、极端环境中的微生物,高温环境，低温环境、高酸环境、高碱环境、高压环境、高盐环境等，还有高卤环境、高辐射环境和厌氧环境等。一般生物难以生存而只有某些特殊生物或特殊微生物才能生存的环境称为极端环境。能在极端环境中生存的微生物称为极端环境微生物。,1、高温环境中的微生物,高温性微生物有微生物的各个类群，但它们对于高温的适应性很不一样。根据高温微生物的生长与温度之间的关系，可以分为三类：一类是极端嗜热菌，最适6570，最低在40以上，最高在70以上，已分离到能在100以上生存的古细菌。第二类为兼性嗜热菌，最高为5060，但在室温下仍有生长与繁殖能力第三类为耐热细菌，最高为4550，在室温中生长较兼性嗜热细菌好。,各类微生物群的生长上限温度(oC),2、高盐环境中微生物,自然界中高盐环境主要是盐湖、死海、盐场和腌制品。能在这些高盐环境中生存繁殖的微生物称为嗜盐性微生物。,嗜盐微生物的分类,根据嗜盐性微生物对盐浓度的适应性和需要性，可以将它们分为不同的嗜盐类群。,3、高酸环境中的微生物,高酸环境如某些含硫矿的酸性热泉，以及人为有机酸发酵等处，都有一些嗜酸性微生物存在，如氧化硫硫杆菌在氧化S2-为SO42-时可在5%H2SO4和pH1.01.5的环境中进行生命活动。,4、高碱环境中的微生物,高碱环境如某些碱性温泉，也有一些嗜碱的微生物生存。如环状芽孢杆菌可在pH高达11.0的环境中生活。尽管某些调节机能的机理还不很清楚，但分子遗传学的研究表明，嗜碱细菌的嗜碱性仅为少数基因所控制。,5、高压环境中的微生物,高压环境主要是海洋深处和深油井内等。在这些环境中，一般每深10m即可增加一个大气压(101.325kPa)，而且深油井环境中每深10m可提高温度0.14。但仍有少数微生物喜欢在此高压下生存，如专性嗜压菌一种假单胞菌即是在1000(101.325kPa)处分离获得的。从200多米的石油深井中分离到能利用氢和二氧化碳的产甲烷细菌。嗜压菌的最大特点是生长极为缓慢。,第二节正常动物体的微生物,一、概况动物的皮肤、黏膜以及与外界相通的腔道，如呼吸道、消化道和泌尿生殖道等，都存在着很多微生物。在正常情况下，它们对宿主非但无害，而且有益，而且是必需的，所以这些微生物称为正常微生物群。,条件致病菌：有些微生物，如寄生在猪肠道中的大肠杆菌或猪上呼吸道和扁桃体上的巴氏杆菌等，在机体因受外界环境不良因素影响而防御机能减弱时，或当寄居部位改变，或由于某种原因破坏了正常生物群之间的生态平衡时，都可能引起疾病，这些细菌称为条件致病菌。,1.体表的微生物动物的体表由于与外界环境密切接触，常附着有各种各样的微生物，如细菌、放线菌和霉菌等。2.呼吸道的微生物呼吸道上部，特别是在鼻粘膜上，经常存在着由于吸气随空气进入的细菌。呼吸道下段，细菌逐渐减少。支气管末梢及肺泡内是无菌的。寄生在动物上呼吸道中的细菌有葡萄球菌、链球菌、双球菌、巴氏杆菌及其他革兰氏阴性菌等。,3.消化道的微生物胚胎期和新分娩的幼畜，其消化道是无菌的。在出生后数小时的幼畜消化道中即能发现微生物。正常情况下胃内的胃酸有杀菌作用，因而胃内微生物含量极少。但反刍动物瘤胃中微生物的区系却十分复杂，主要有厌氧性细菌和纤毛虫两大类。小肠中由于胆汁及消化液作用，微生物数量较少。消化道中微生物的种类和数量虽多，但也可因饲料的种类、饲养管理条件和机体健康状况而有所变动。,肠道的正常菌群,健康青年粪便涂片,健康壮年粪便涂片,健康中年粪便涂片,4.泌尿生殖道的微生物健康动物的子宫、卵巢、睾丸等是无菌的。但在母畜的阴道黏膜及公畜的尿道黏膜上发现有葡萄球菌、链球菌、抗酸性细菌、大肠杆菌和非病原性螺旋菌等。胃肠道皮肤呼吸道口腔泌尿生殖道鼻眼1000g200g20g20g20g10g1g,二正常菌(微生物)群,1.概念:正常情况下,生物宿主的体表与体内分布着一定种类和数量,形成一个生态系统并保持生态平衡的特定微生物群.,2.正常菌群的生理作用生物拮抗作用正常菌群是机体防止外袭菌侵入的生物屏障。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。合成维生素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，供机体吸收利用。降解食物残渣肠道中正常菌群可互相配合，降解末被人体消化食物残渣，便于机体进一步吸收。,三、菌群失调机体某部位正常菌群中各种细菌的比例关系发生大幅度的变化,超过正常范围的现象，叫菌群失调。主要原因:长期大量应用广谱抗生素.,四、畜产品中的微生物,1.乳汁的微生物乳汁含有多种营养成分，也是微生物最好的培养基。乳汁被微生物污染的主要来源取决于动物的皮肤被毛，挤乳的容器、工具等，饲料、垫草、粪便和空气中微生物的污染也是不可低估的。患乳房炎及其他疾病的动物的乳中有大量的细菌，常可发现葡萄球菌、链球菌、结核杆菌、布氏杆菌。,2.肉类中的微生物健康动物的组织内部一般是无菌的，但实际上普通的鲜肉，往往含有或多或少的微生物。污染鲜肉的微生物，包括细菌、酵母和霉菌。它们常引起鲜肉的腐败、酸败、发霉及肌肉变色，结核杆菌、布氏杆菌、炭疽杆菌等病原微生物，能引起人畜共患传染病的散播。,3.禽蛋中的微生物新鲜禽蛋通常是无菌的，因为新鲜蛋的蛋壳表面有一层胶状物质，蛋壳内有一层薄膜，蛋壳的这种天然屏障能够机械地阻挡微生物的入侵；而蛋白质内含有有杀菌作用的溶菌酶及特有的碱性环境（pH值9.46）等,均有抑制或杀灭微生物的作用。污染鲜蛋的微生物常见有枯草杆菌、变形杆菌、产碱类杆菌及某些霉菌等。,五、悉生动物1无菌动物：（germfreeanimals,GF）：即整个机体内不带有任何微生物的动物。获得方法：产前2天剖腹产无菌取出，饲喂于无菌环境中，饮水和饲料严格灭菌，对接触它们的人员或用具也要进行严格消毒和灭菌，营养上满足同类动物需要。意义：研究消化道微生物与动物营养的关系。研究免疫，肿瘤，病理及根除传染病等方面问题。猪地方性肺炎、猪萎缩性鼻炎等慢性消耗性疾病可通过无菌动物根除。,2无特定病原体动物（specialpathogenfreeanimals,SPF）：体内不含有某种特定的病原体，但可以含有其他一般的微生物的动物。3悉生动物（Gnotobiotesanimals）：无菌动物用某一种微生物感染后即成为悉生动物。悉生动物一般分为单菌（Monoxenie）、双菌（Dixenie）、三菌（Trixenie），或多菌（Polyxenie）动物。4普通动物（Conventioalanimals）是未经积极的微生物学控制，普遍地饲养在开放卫生环境里的动物。,（了解内容）SPF级英系大白种猪指标达100kg日龄158天背膘8.21mm瘦肉率68%料肉比2.48:1窝均产活仔11.4头无七种特定病原无猪喘气病（MPS）病原无猪痢疾（密螺旋体SD）病原无猪萎缩性鼻炎（AR）病原无传染性胃肠炎（TGE）病原无虱和螨病原同时无蓝耳病、细小病毒、猪瘟等绝大多数急慢性传染病原,SPF猪剖腹产手术,SPF实验动物房及SPF鸡隔离器,第三节微生物在自然界物质循环中的作用,生物圈的繁荣发展，能量来源主要依赖于太阳，而元素来源主要依赖于由微生物推动的物质循环。地球进化可分为：化学进化和生物学进化两个阶段。生物学进化分为：单极生态系统、双极生态系统、三极生态系统等三阶段。原始地球大气的组成氢化物气体：水、氨、甲烷、硫化氢等。原始海洋汇集了地壳表面大量可溶性化合物，成为诞生原始生命的摇篮,一、碳素循环,大气中的CO2（0.032%）周转利用最快。大气中的CO2只够绿色植物约20年使用。微生物在碳素循环中的作用：把有机物中的碳元素尽快矿化和释放，从而使生物解处于一种良好的碳平衡循环中。地球上约90%的CO2是由微生物分解作用形成的微生物的分解作用：光合作用固定的CO2中大部分以聚糖形式积累于木本和草本植物躯干中，木材占60%，其中75%是纤维素、约20%是木质素和木聚糖、蛋白质仅占1%左右。在草本植物中多糖含量更高。分解纤维素的任务就是由土壤中的一些特殊微生物来完成的。,1.自然界的碳素循环,2.微生物在碳素循环转化中的作用,光合作用分解作用,二、氮素循环,自然界的氮素循环是各种元素循环的中心，而微生物是整个氮素循环的中心。氮元素的自然形态：（1）铵盐、亚硝酸盐、硝酸盐、（2）有机含氮物、（3）氮气。,1.过程,有机N化合物,动物,M和植物,NH3,NO2,N2,NO3-,固氮作用,反硝化作用,硝化作用,氨化作用,硝化作用,氮素的循环转化过程,2.微生物在氮素循环转化中的作用,固氮作用自然界中只有极少一部分微生物可以将氮气逐步还原为氨而作为氮源。这种分子态氮的生物还原作用称为生物固氮作用。自生固氮：某些微生物在独立生活时即能固定氮素，包括光能自生固氮和化能自生固氮。共生固氮：只有与高等植物或其他生物共生时才能固氮或有效固氮。,氨化作用Ammonification,定义：是指含氮有机物经微生物分解产生氨的过程。这个过程又称为有机氮的矿化作用。,硝化作用,硝化作用(nitrification)是指氨在通气条件下，氧化形成硝酸的微生物学过程。硝化作用分为二个阶段：第一阶段为铵氧化成亚硝酸，称为亚硝化作用；第二个阶段为亚硝酸氧化成硝酸，称为硝化作用。,硝化作用微生物,（1）、化能自养硝化细菌硝化细菌的种类：硝化细菌分为亚硝酸细菌和硝酸细菌。硝化细菌的数量和分布：土壤中亚硝酸细菌种类较多，而硝酸细菌的类型有限。,（2）、化能异养硝化细菌,1948年考斯特尔观察到在土壤渗漏柱中丙酮酸肟可转变为NO2-，并鉴定出几个起作用的细菌为无色杆菌和棒杆菌。斯密德(1954)首次报道了异养菌能形成NO3-，并分离到作用菌为黄曲霉。异养硝化菌的硝化作用的特征：很高且狭窄的pH范围，底物浓度保持在C/N5，生物量与产物之比极高，且完成细胞合成之后才进行硝化作用。,硝化细菌,欧洲亚硝化单胞菌(Nitr