第八章 微生物的生態(tài)學(xué)

1、生生物物圈圈 種群種群l 微生物是有機(jī)物的主要分解者微生物是有機(jī)物的主要分解者;l 微生物是物質(zhì)循環(huán)中的重要成員微生物是物質(zhì)循環(huán)中的重要成員;l 微生物是生態(tài)系統(tǒng)中的初級(jí)生產(chǎn)者微生物是生態(tài)系統(tǒng)中的初級(jí)生產(chǎn)者;l 微生物是物質(zhì)和能量的貯存者微生物是物質(zhì)和能量的貯存者;l 微生物是地球生物演化中的先鋒種類。微生物是地球生物演化中的先鋒種類。l 土壤中微生物的數(shù)量：按種類遞減土壤中微生物的數(shù)量：按種類遞減細(xì)菌放線菌霉菌酵母菌藻類原生動(dòng)物細(xì)菌放線菌霉菌酵母菌藻類原生動(dòng)物 108 107 106 105 104 103個(gè)個(gè)/gl 據(jù)估計(jì)：每畝耕作層土壤中，有霉菌據(jù)估計(jì)：每畝耕作層土壤中，有霉菌150Kg

2、，細(xì)菌，細(xì)菌75Kg，原生動(dòng)物，原生動(dòng)物15Kg，藻類，藻類7.5Kg，酵母菌，酵母菌7.5Kg。l 土壤微生物的代謝活動(dòng)，可改變土壤的理化性質(zhì)，土壤微生物的代謝活動(dòng)，可改變土壤的理化性質(zhì)，進(jìn)行物質(zhì)轉(zhuǎn)化，因此，土壤微生物是構(gòu)成土壤肥力進(jìn)行物質(zhì)轉(zhuǎn)化，因此，土壤微生物是構(gòu)成土壤肥力的重要因素。的重要因素。 l營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量低，細(xì)菌總數(shù)低營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量低，細(xì)菌總數(shù)低, ,較小型球菌較小型球菌和短桿菌經(jīng)常占優(yōu)勢(shì)；和短桿菌經(jīng)常占優(yōu)勢(shì)；l以化能自養(yǎng)微生物和光能自養(yǎng)微生物為主以化能自養(yǎng)微生物和光能自養(yǎng)微生物為主; ;l流動(dòng)的水體中，水的上層只有單細(xì)胞藻類流動(dòng)的水體中，水的上層只有單細(xì)胞藻類和細(xì)菌生長(zhǎng)，在水流緩慢

3、的淺水處，有絲和細(xì)菌生長(zhǎng)，在水流緩慢的淺水處，有絲狀藻類和絲狀細(xì)菌和真菌生長(zhǎng)。狀藻類和絲狀細(xì)菌和真菌生長(zhǎng)。l含有大量有機(jī)營(yíng)養(yǎng)物，細(xì)菌總數(shù)高（可含有大量有機(jī)營(yíng)養(yǎng)物，細(xì)菌總數(shù)高（可達(dá)數(shù)百萬(wàn)至數(shù)千萬(wàn)達(dá)數(shù)百萬(wàn)至數(shù)千萬(wàn)/ /毫升），水體含有大毫升），水體含有大量腐生菌（各種腸道桿菌、芽孢桿菌、量腐生菌（各種腸道桿菌、芽孢桿菌、弧菌和螺菌等）。弧菌和螺菌等）。l有機(jī)物豐富的河水中，特別是有污水流有機(jī)物豐富的河水中，特別是有污水流入的區(qū)域，水中富含高等真菌的孢子，入的區(qū)域，水中富含高等真菌的孢子，它們大多來自陸源。它們大多來自陸源。海洋微生物的垂直分布海洋微生物的垂直分布 陽(yáng)陽(yáng)光光 一一級(jí)級(jí)生生產(chǎn)產(chǎn)者者 原

4、原生生動(dòng)動(dòng)物物 輪輪蟲蟲、浮浮游游甲甲殼殼動(dòng)動(dòng)物物 魚魚 其其他他動(dòng)動(dòng)物物 異異養(yǎng)養(yǎng)細(xì)細(xì)菌菌 廢廢物物、排排泄泄物物 人人 工業(yè)防霉劑篩選的菌種及其特性工業(yè)防霉劑篩選的菌種及其特性 菌菌 名名 破破 壞壞 性性 能能Aspergillus niger（黑曲霉）（黑曲霉）在許多材料上廣泛生長(zhǎng)，抗銅鹽在許多材料上廣泛生長(zhǎng)，抗銅鹽Asp. terreus（土曲霉）（土曲霉）侵蝕多種材料侵蝕多種材料Aureobacidium pullulans（出芽短梗霉）（出芽短梗霉）侵蝕涂漆與噴漆侵蝕涂漆與噴漆Paecilomyces varioti（宛氏擬青霉）（宛氏擬青霉）侵蝕塑料和皮革侵蝕塑料和皮革Peni

5、cillium funiculosum（繩狀青霉）（繩狀青霉）侵蝕織物及多種材料侵蝕織物及多種材料P. ochro-chloron（赭綠青霉）（赭綠青霉）侵蝕塑料與織物，抗銅鹽侵蝕塑料與織物，抗銅鹽Scopularriopsis brevicaulis（短柄帚霉）（短柄帚霉） 侵蝕橡膠侵蝕橡膠Tricoderma viride（綠色木霉）（綠色木霉）侵蝕纖維織物與塑料侵蝕纖維織物與塑料 l 真菌產(chǎn)生的真菌毒素：包括黃曲霉毒素、赭曲霉素、雜色真菌產(chǎn)生的真菌毒素：包括黃曲霉毒素、赭曲霉素、雜色曲霉素、島青霉素、黃天精、環(huán)氯素、展青霉素、桔青霉曲霉素、島青霉素、黃天精、環(huán)氯素、展青霉素、桔青霉素、皺

6、褶青霉素、黃綠青霉素、青霉酸、圓弧青霉素、偶素、皺褶青霉素、黃綠青霉素、青霉酸、圓弧青霉素、偶氮酸、單端孢烯族毒素、二氫雪腐鐮刀菌烯酮和氮酸、單端孢烯族毒素、二氫雪腐鐮刀菌烯酮和T2毒素毒素等。等。l 其中有其中有14種致癌，兩種是劇毒致癌劑，其一為黃曲霉毒素，種致癌，兩種是劇毒致癌劑，其一為黃曲霉毒素，另一種是單端孢烯族毒素另一種是單端孢烯族毒素T2。l 凡是被霉菌嚴(yán)重污染的糧食一般都含有多種真菌毒素，因凡是被霉菌嚴(yán)重污染的糧食一般都含有多種真菌毒素，因此，此，“防癌必先防霉防癌必先防霉”。一份。一份“黃變米黃變米”試樣中試樣中70%米粒米粒污染有產(chǎn)毒真菌，并都含有真菌毒素。污染有產(chǎn)毒真菌，

7、并都含有真菌毒素。l微生物溫度上限的一般規(guī)律：微生物溫度上限的一般規(guī)律： 1.原核生物高于真核生物；原核生物高于真核生物； 2.原核生物中，古生菌高于真細(xì)菌；原核生物中，古生菌高于真細(xì)菌； 3.非光能營(yíng)養(yǎng)細(xì)菌高于光能營(yíng)養(yǎng)細(xì)菌；非光能營(yíng)養(yǎng)細(xì)菌高于光能營(yíng)養(yǎng)細(xì)菌； 4.單細(xì)胞生物高于多細(xì)胞生物。單細(xì)胞生物高于多細(xì)胞生物。l 嗜熱微生物的耐熱機(jī)制：嗜熱微生物的耐熱機(jī)制：1) 酶和蛋白質(zhì)有更強(qiáng)的耐熱性；酶和蛋白質(zhì)有更強(qiáng)的耐熱性；2) 細(xì)胞膜中飽和脂肪酸含量高，更易形成疏水鍵，細(xì)胞膜中飽和脂肪酸含量高，更易形成疏水鍵，以確保在高溫下膜的穩(wěn)定性和正常生理功能；以確保在高溫下膜的穩(wěn)定性和正常生理功能；3) 能

8、產(chǎn)生多胺、熱亞胺及高溫精胺，以穩(wěn)定核糖體能產(chǎn)生多胺、熱亞胺及高溫精胺，以穩(wěn)定核糖體等以及保護(hù)蛋白質(zhì)大分子免受高溫破壞；等以及保護(hù)蛋白質(zhì)大分子免受高溫破壞；4) 其核酸有熱穩(wěn)定性的結(jié)構(gòu)；其核酸有熱穩(wěn)定性的結(jié)構(gòu)；5) 生長(zhǎng)速率快，合成大分子迅速，能及時(shí)彌補(bǔ)高溫生長(zhǎng)速率快，合成大分子迅速，能及時(shí)彌補(bǔ)高溫對(duì)大分子的破壞。對(duì)大分子的破壞。l l機(jī)體防御機(jī)能減弱時(shí)，一部分正常菌群會(huì)成為機(jī)體防御機(jī)能減弱時(shí)，一部分正常菌群會(huì)成為病原微生物；病原微生物；l正常菌群在非正常部位時(shí)也可引起疾病；正常菌群在非正常部位時(shí)也可引起疾??；l由于外界因素的影響，破壞了各種微生物之間由于外界因素的影響，破壞了各種微生物之間的相

9、互制約關(guān)系，正常菌群也會(huì)引起疾?。ň南嗷ブ萍s關(guān)系，正常菌群也會(huì)引起疾病（菌群失調(diào)癥）。群失調(diào)癥）。 l糞腸球菌與阿拉伯糖桿菌；糞腸球菌與阿拉伯糖桿菌；l分解纖維素的細(xì)菌與好氧的自生固氮菌；分解纖維素的細(xì)菌與好氧的自生固氮菌；l人體腸道中的正常菌群與人體腸道中的正常菌群與 人體。人體。l在地球表層生物圈中，在地球表層生物圈中，生物有機(jī)體生物有機(jī)體經(jīng)由生經(jīng)由生命活動(dòng)，從其生存環(huán)境的介質(zhì)中命活動(dòng)，從其生存環(huán)境的介質(zhì)中吸取元素吸取元素及其化合物及其化合物(常稱礦物質(zhì)常稱礦物質(zhì))，通過生物化學(xué)作，通過生物化學(xué)作用轉(zhuǎn)化為用轉(zhuǎn)化為生命物質(zhì)生命物質(zhì)，同時(shí)排泄部分物質(zhì)返，同時(shí)排泄部分物質(zhì)返回環(huán)境，并在其死亡之

10、后又被分解成為回環(huán)境，并在其死亡之后又被分解成為元元素或化合物素或化合物返回環(huán)境介質(zhì)中。這一個(gè)循環(huán)返回環(huán)境介質(zhì)中。這一個(gè)循環(huán)往復(fù)的過程，稱為生物地球化學(xué)循環(huán)。往復(fù)的過程，稱為生物地球化學(xué)循環(huán)。碳、氫、氧元素在自然界中的循環(huán)碳、氫、氧元素在自然界中的循環(huán) l參與自然界硫參與自然界硫S、H2S、FeS2、S2O22-、S4O62- ，SO4-和和有機(jī)硫有機(jī)硫生物體有機(jī)磷磷酸或可溶性磷酸鹽不溶性磷酸鹽產(chǎn)酸微生物的作用或磷肥生產(chǎn)與土壤中的鹽基結(jié)合植被與微生物的吸收同化微生物的分解作用 。好氧處理系統(tǒng)好氧處理系統(tǒng) 1.活性污泥法活性污泥法:由微生物群落與污水中的有機(jī)、由微生物群落與污水中的有機(jī)、無機(jī)固體物混凝交織構(gòu)成絮狀物；無機(jī)固體物混凝交織構(gòu)成絮狀物； 2.生物膜法生物膜法:利用附著在濾材表面的生物膜對(duì)利用附著在濾材表面的生物膜對(duì)污水中有機(jī)物的吸附和氧化分解作用污水中有機(jī)物的吸附和氧化分解作用;厭氧處理系統(tǒng)厭氧處理