第八章+微生物生态

Chap.8微生物的生态

微生物生态学研究微生物群体与周围生物及非生物环境间相互关系的科学。微生物在生态系统中的作用微生物:生产者分解者§.1微生物在自然界中的分布与菌种资源的开发一、微生物在自然界中的分布(一)微生物的多样性(可培养）现有估计细菌4,700130,000真菌69,0001,500,000病毒5,000130,000藻类3,000100,000线虫15,000500,000合计96,7002,363,000

1.在生物体上的微生物

人体肠道的微生物分布

●微生态学：研究动植物界面微生物与宿主相互关系的科学。

●正常菌群:健康动物身体各部位稳定的微生物类群。●条件致病菌：宿主防御能力下降后，某些正常菌群成为致病菌，称之~。●益生菌剂：用于改善特定位置微生物生态平衡的微生物活体制剂。●菌根：真菌与植物根部形成的共生体，包括外生菌根和内生菌根。内生菌根：VA菌根；外生菌根：哈蒂网●豆科植物—●非豆科植物—

Rhizobium

Frankia●根瘤：豆科植物与根瘤菌、非豆科植物与Frankia放线菌形成的共生体。当代土壤微生物研究重大课题：1）土壤微生物参与的地球化学过程2）根际植物促生细菌（PGPR）3）土壤有害物质的降解4）土壤微生物的共生体系建议读物

3．水体中微生物

●海洋微生物

海岸带:

浅海带:藻类;光合微生物;化能异养菌;化能自养菌;

深海带：200-6000M

深渊带:6000-11000M嗜特异生境微生物

●贫营养细菌

也称寡营养菌，可在可溶性有机碳1-15mg/L的条件下生长的细菌。●饮用水微生物大肠菌群:发酵乳糖产酸产气的无芽孢

革兰氏阴性菌，包括大肠杆菌等一些肠道细菌。计数:滤膜培养法;多管发酵法

4.空气中的微生物

●微生物种类和数量：

●微生物的采样和计数：

培养皿沉降法、空气采样器

5、极端环境微生物（嗜极菌）----嗜热菌:最适生长（Topt）温度约45ºC●极端嗜热菌Topt：70~105ºC●超嗜热菌Topt：80~110ºC●耐热菌Tmax>45ºC，室温可生长----嗜冷菌：0~20ºC，Topt<20ºC----耐冷菌：在0ºC可生长，Topt20ºC以上嗜温菌：Topt20－45ºC

嗜冷微生物－－雪地藻类极端嗜热细菌（来自黄石公园热泉）深海热泉嗜极端环境微生物●深海热泉附近存在的管形蠕虫—细菌的共生体(线状物为自养细菌:在丙酮酸存在时以硫化物为电子受体)●嗜酸菌;嗜碱菌：pH<4；pH>9；pH7不生长●耐酸菌;耐碱菌：pH7可生长●嗜极酶----嗜盐菌●微生物与盐份的关系类型最适NaCl代表非嗜盐菌＜0.2M多数陆生微生物低度嗜盐菌0.2~0.5M海洋微生物中度嗜盐菌0.5~2.5M副溶血性弧菌极端嗜盐菌2.5~5.2M古细菌极端嗜盐菌引起的生态景观----嗜压菌●嗜压：POPT

>1atm●耐压：POPT

=1atm，>1atm可生长----抗辐射微生物§.2微生物与生物环境间的相互关系一、互生：互利或偏利●固氮微生物----纤维素分解菌●混菌发酵

二、共生：共居、相互依存

1．微生物间的共生关系：

●地衣:子囊菌----藻类

2．微生物与植物间的共生关系

●外生菌根:哈蒂网●内生菌根:泡囊(vesicle)丛枝状(arbuscule)（VA菌根）

植物菌根形态（外生菌根）3．微生物与动物间的共生

●瘤胃微生物与牛的共生关系

三、寄生

1．微生物间的寄生关系

(蛭弧菌)

2．微生物与植物间的寄生关系

●专性寄生：白粉菌、锈菌、植物病毒-植物宿主（活的组织/细胞）●兼性寄生：以腐生为主,也可营寄生生活。

3．微生物与动物间的寄生关系

●病原菌、昆虫寄生M（苏云金杆菌、白僵菌、病毒杀虫剂）、冬虫夏草（真菌）●蛭弧菌●虫草四、拮抗

某种生物产生的代谢产物抑制或杀灭它种生物的相互关系。●拮抗试验:拮抗菌,敏感菌

五、捕食

●真菌捕食线虫和其它原生动物

-----菌网、菌环

●微生物的抗菌测定方法

§.3微生物在自然界物质循环中的作用

●生物地球化学循环：生物参与的自然界的物质转化过程。●细菌、真菌：分解者----参与地球化学循环----应用微生物生态学

一、碳素循环1）光合细菌2）无氧下的发酵3）沼气发酵4）有氧降解二、氮素循环1)生物固氮2）硝化作用（亚硝化细菌、硝化细菌）3）硝酸盐同化作用4）氨化作用（蛋白的水解和脱氨）5）氨盐同化作用6）硝酸的异化还原7）反硝化作用（硝酸盐还原为氮气）●Dissimilatorynitratereduction:TheprocessinwhichsomebacteriausenitrateaselectronacceptorattheendoftheirelectrontransportchinatoproduceATP.Thenitrateisreducedtonitriteornitrogengas.●Denitrification:ThereductionofnitratetogasProducts,primarilynitrogengas,duringanaeriobicrespiration.三、硫素循环与金属的细菌冶金1．自然界中的硫素循环1）硫酸盐的同化还原2）脱硫作用（含硫蛋白的分解）3）硫化作用（H2S或S氧化为S或硫酸）4）硫酸盐的异化还原（无氧呼吸）5）硫的异化还原（无氧呼吸）

2．细菌冶金（细菌沥滤）：利用细菌从矿砂中回收金属的技术。包括溶矿、置换和浸矿剂[Fe2(SO4)3,H2SO4]再生过程。

1）溶矿（氧化还原作用）2）置换3）浸矿剂再生:微生物氧化硫化物产生H2SO4和Fe（SO4)3的过程

细菌治矿工地（铜矿生物冶炼）

§.4微生物与环境保护

一.水体的污染富营养化：水体中N、P含量过高而引起水体表面藻类过度生长的现象。1)有机、无机物的大量排入2)异养微生物的大量繁殖3)藻类过度生长4)溶解氧降低，水生生物死亡5)湖泊沼泽化

二、用微生物处理污水●BOD（生化需氧量）：

在一定条件下，微生物分解水中有机物生化过程所需溶解氧

的量，以mg/L表示。●COD（化学需氧量）：

用K2Cr2O7和KMnO4强氧化剂使水中有机物氧化所需溶解氧的量，以mg/L表示。●污水污染指标及三级处理微生物处理污水（好氧）的基本过程：

高BOD5污水

M区系

充分供O2

分层

废气（CO2、NH3、H2S、CH4H2、CO）

废渣（活性污泥、生物膜等）

厌氧处理

沼气

废渣（有机肥料）清水（SO42-、NO3-、PO43-）●污水的生化处理方法－－活性污泥法

活性污泥：微生物与悬浮物、胶体等组成的絮状物。－－生物转盘法●生物膜污水处理厂●微生物处理污水的原理充分利用活性污泥（生物膜）特点:----高的吸附能力----强的氧化分解能力----良好的食物链关系----良好的沉淀性能活性污泥Xenobiotic(异生素）

Asyntheticproductnotformedbynaturalbiosynthetic;aforeignsubstanceorpoison.Cometabolism（共代谢）原本不能被代谢的物质在外界提供碳源和能源的情况下被代谢的现象，包括对二级基质的共同氧化和微生物协同作用等类型。●Pseudomonassp.Usingcometabolism