微生物学 生态

第八章微生物的生态,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。,微生物生态学就是研究微生物群体与其周围的生物和非生物环境条件相互作用关系的科学。,微生物分布开发菌种资源微生物与其他生物的关系制药、农药、肥料微生物之间的关系混菌发酵、污水处理微生物在自然界物质循环中的作用揭开地球环境变迁、生物进化之谜。同时有助于探矿、冶金、环保等,第一节微生物在自然界的分布与菌种资源的开发第二节微生物与生物环境间的关系第三节微生物与自然界物质循环第四节微生物与环境保护,第一节微生物在自然界的分布与菌种资源的开发,一、微生物在自然界的分布二、菌种资源的开发,（一）土壤中的微生物土壤具备了各种微生物生长发育所需要的营养、水分、空气、酸碱度、渗透压和温度等条件，所以土壤是微生物生活的良好环境。,土壤是微生物的“大本营”；土壤是人类最丰富的“菌种资源库”。,一、微生物在自然界的分布,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。,3、满足了微生物对水分的要求。,细菌（108）放线菌（107）霉菌（106）酵母菌（105）藻类（104）原生动物（103）若按生物量（单位体积内活细胞的重量）计算则各种微生物的生物量基本相当。,通过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.,土壤中各种微生物含量（按种类递减）,据估计每亩耕作层土壤中，约有微生物250kg，其中：霉菌150kg、细菌75kg、原生动物15kg、藻类7.5kg、酵母菌7.5kg。,（二）土壤中微生物的分布2、土壤团聚体与微生物的分布土壤团聚体（土壤团粒）：由土壤矿物质颗粒（黏粒）、微生物、植物残体以及腐殖质构成的微团聚体经过多次复合和团聚而成的结构。,不同的团聚体微生物的分布不同。同一团聚体内外微生物的分布不同。,土壤颗粒表面的微生物,微生物的数量也与土层的深度有关，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。,水体中含有机物、无机物、O2、毒物以及光照、pH、温度、水压、流速、渗透压和生物群体等的明显差别，在自然界的江、河、湖、海等各种淡水与咸水水域中都生存着相应的微生物.,（二）水体中的微生物,1不同水体中的微生物种类,（1）淡水型水体的微生物,江、河、湖和水库等，根据其中有机物含量的多少及其与微生物的关系还可分为两类。,1）清水型水生微生物,在洁净的湖泊和水库蓄水中，因有机物含量低，故微生物数量很少（10103ml),可认为是水体环境中“土生土长”的土居微生物或土著种.,典型的清水型微生物以化能自养微生物和光能自养微生物为主，如硫细菌、铁细菌和衣细菌等，以及含有光合色素的蓝细菌、绿硫细菌和紫细菌等。,2）腐败型水生微生物流经城市的河水、港口附近的海水、滞留的池水以及下水道的沟水中，富营养化的湖水，由于流入了大量的人畜排泄物、生活污物和工业废水等，因此有机物的含量大增，同时也夹入了大量外来的腐生细菌.,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。其中主要为各种肠道杆菌、芽孢杆菌、弧菌和螺菌等。这些微生物在污水环境中大量繁殖，逐渐把水中的有机物分解成简单的无机物污水也就逐步净化变清。,包括：好氧菌对有机物的分解作用，原生动物对细菌等的吞噬作用，噬菌体对宿主的裂解作用，藻类对无机元素的吸收利用，以及浮游动物和一系列后生动物通过食物链对有机体的摄取和浓缩作用等。,水体的自净作用流水不腐,在自然水体尤其是快速流动的水体中，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，虽有物理性的稀释、沉降、吸附等作用和化学性的氧化作用，但更重要的却是各种生物学和生物化学作用。,（三）水体自净及污染水体的微生物生态,1）海水的含盐量3%左右，能在其中生活的微生物为嗜盐菌。真正的海洋细菌在缺少氯化钠的情况下是不能生长的，为：一些藻类以及细菌中的芽孢杆菌属、假单孢菌属、弧菌属及一些发光细菌等。2）除了在热带海水表面外，在其它海水中发现的细菌多为嗜冷菌。3）在深海或超深海由于黑暗、寒冷和超高压只有少数耐压菌才可生长，少数微生物甚至可在600个大气压下生长。如水活微球菌和浮游植物弧菌等。,(2)海水型水体微生物,（三）空气中的微生物,1、无原生的微生物区系空气中不含微生物生长繁殖所必须的营养物、充足的水分和其他条件，且日光中的UV还具强烈的杀菌作用，因而不宜于微生物的生存。2、来源土壤、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。,测定空气中微生物的数目可用培养皿沉降法或液体阻留法等方法进行.,凡须进行空气消毒的场所，例如医院的手术室、病房、微生物接种室或培养室等处可以用紫外线消毒、福尔马林等药物的熏蒸或喷雾消毒等方法进行。,为防止空气中的杂菌对微生物培养物或发酵罐内的纯种培养物的污染，可用棉花、纱布（8层以上）、石棉滤板、活性炭或超细玻璃纤维过滤纸进行空气过滤.,极端环境：高温、低温、高酸、高碱、高盐、高毒、高渗、高压、干旱或高辐射强度等绝大多数生物都无法生存的环境。极端微生物（嗜极菌）：凡依赖于这些极端环境才能正常生长繁殖的微生物。,（五）极端环境下的微生物,极端环境,不同生物的pH极限,红色为古细菌，蓝色为细菌，浅绿色为藻类，棕色为真菌，黄色为原生动物，绿色为植物，紫色是动物。,不同生物的温度极限,红色为古细菌，蓝色为细菌，浅绿色为藻类，棕色为真菌，黄色为原生动物，绿色为植物，紫色是动物。,Lifeinextremeenvironments.LynnJ.Rothschildb.Methanobrivebactersp.;c.AstrainofMethanosarcinamazaii;d.astrainofMethanosarcinabarkeri;e.astrainofMethanosarcinavacuolata;f.Methanococcusjannaschii;g.Methanothrixsp.;h.Methanococcusigneus.,甲烷形成的三个阶段,1、水解阶段水解性（发酵性）细菌包括：（1）专性厌氧菌：梭菌属、拟杆菌属、丁酸弧菌属、真杆菌属、双歧杆菌属等。（2）兼性厌氧菌：链球菌属、一些肠道杆菌。2、产酸阶段厌氧的产氢产乙酸细菌群：奥氏甲烷杆菌，为两种细菌的共生体。包括：产氢产乙酸细菌S菌：G-，厌氧、运动，杆状，乙醇乙酸+H2。MOH菌：革氏染色可变，厌氧，杆状，不能利用乙醇，但能利用H2产甲烷。,3、产气阶段严格厌氧的产甲烷菌群利用一碳化合物（CO2、甲醇、甲酸、甲基胺、CO）、二碳化合物（乙酸）和H2产生甲烷。,内容串讲,微生物在自然界中的分布（土壤，水，空气）微生物在物质循环中作用（碳，氮，硫，磷）相互关系（互生，共生，寄生，拮抗，捕食）实例污水处理方法：特点，比较,基本要求,一.掌握的内容1.生物体内正常菌群,土壤,空气,水中微生物分布2.微生物间及它生物间的互生关系3.碳素与氮素循环.4.水污染源及指标和污水的微生物处理法,二.熟悉的内容1.工农业产品中的微生物共生与寄生关系2.微生物在硫素循环中作用3.微生物对污染