微生物生態(tài)00001

1、微 生 物 生 態(tài) 學(xué) 研究處于環(huán)境中的微生物，和與微生物生命活動相關(guān)的物理、化學(xué)和生物等環(huán)境條件，以及它們之間的相互關(guān)系的科學(xué) 第1頁/共27頁第一節(jié)自然環(huán)境中的微生物土壤是微生物生長的良好基地微生物資源的大本營 豐富的碳源和氮源 大量而全面的礦質(zhì)元素 適宜的含水量 不同的通氣狀況 適宜的溫度范圍，變幅小而緩慢 適宜的pH廣泛范圍第2頁/共27頁 土壤中微生物數(shù)量與分布，由于土壤質(zhì)地發(fā)育母質(zhì)、發(fā)育歷史、肥力、季節(jié)、作物種植狀況、土壤深度和層次等等的不同而又很大差異 每克肥沃土壤可有幾億至幾十億個微生物。貧瘠土壤僅有幾百萬至幾千萬個微生物 土壤微生物中，以細(xì)菌最多，作用強(qiáng)度最大，放線菌和真菌次

2、之，藻類和原生動物等數(shù)量較少，影響也小第3頁/共27頁 土壤中的細(xì)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，土壤有機(jī)質(zhì)的1%左右。每ha可有13503375kg細(xì)菌 數(shù)量大、個體小，與土壤接觸的表面積特大，是土壤中最大的生命活動面，最活躍的生物因素 土壤細(xì)菌大多為異養(yǎng)型，少數(shù)為自養(yǎng)型，積極參與著有機(jī)物的分解和腐殖質(zhì)的合成以及各種礦質(zhì)元素的轉(zhuǎn)化 有許多不同的生理類群，如固氮細(xì)菌、氨化細(xì)菌、纖維素分解細(xì)菌、硝化細(xì)菌、反硝化細(xì)菌、硫酸鹽還原細(xì)菌、產(chǎn)甲烷細(xì)菌等等都有存在，但分布不一第4頁/共27頁 數(shù)量僅次于土壤細(xì)菌，每g可達(dá)幾千萬至幾億個，占土壤微生物總數(shù)的5%30%，

3、甚至更高 土壤放線菌以分枝絲狀營養(yǎng)體纏繞于土壤有機(jī)物或土壤顆粒，并伸展于土壤顆粒中。生物量與土壤細(xì)菌相當(dāng) 土壤放線菌的種類十分繁多，目前已知的放線菌種主要分離自土壤。主要是鏈霉菌屬（Streptomyces）的種 在土壤中的分布以耕作層為主，隨土壤深度增加而數(shù)量、種類減少第5頁/共27頁 是第三大類微生物 每g土壤可含幾萬至幾十萬個。數(shù)量較細(xì)菌少，但其菌絲較粗大、長而生物量并不比細(xì)菌和放線菌少。每g土壤中的真菌菌絲可長達(dá)40m，濕重可達(dá)0.6mg左右 一般土壤中酵母菌較少，但在果園土壤中較多 有藻狀菌、子囊菌、擔(dān)子菌和半知菌類，尤以半知菌類居多 真菌在土壤中的分布方式與放線菌相似 好氧性，分布

4、于土壤表層。喜酸土壤，在酸性土壤中有較高的比例第6頁/共27頁 土壤藻類的數(shù)量遠(yuǎn)較其他微生物類群小，占土壤微生物的不足1% 潮濕土表發(fā)育有單細(xì)胞的硅藻、或絲狀綠藻和裸藻，偶見金藻和黃藻。積水土面可發(fā)育有衣藻、原球藻、小球藻、絲藻、綠球藻等綠藻和黃褐色的硅藻。水田中有水網(wǎng)藻和水綿等絲狀綠藻 藻類為光合型微生物，可將二氧化碳轉(zhuǎn)化為有機(jī)質(zhì)，積累于土壤第7頁/共27頁 土壤原生動物的數(shù)量變化很大，每g幾個至幾十萬。在有機(jī)質(zhì)豐富的土壤中較高 種類有鞭毛蟲、纖毛和根足蟲等單細(xì)胞能運(yùn)動的原生動物。形態(tài)大小差異大。無性繁殖以分裂方式 原生動物以吞食有機(jī)物殘片、土壤細(xì)菌、單細(xì)胞藻類、放線菌和真菌孢子 對土壤有機(jī)

5、物的分解有顯著作用第8頁/共27頁 土壤微生物區(qū)系(Soil microbial flora) 是指在某一特定環(huán)境和生態(tài)條件下的土壤中所存在的微生物種類、數(shù)量以及參與物質(zhì)循環(huán)的代謝活動強(qiáng)度 任何一種培養(yǎng)基對于土壤微生物都只是選擇性培養(yǎng)基，僅是選擇范圍和選擇對象不同 土壤微生物區(qū)系反映了土壤的熟化程度和生態(tài)環(huán)境 圓褐固氮菌（Azotobacter chroococcum）是土壤熟化程度的指示微生物。纖維素分解菌的優(yōu)勢種在熟化程度不同的土壤中不一樣第9頁/共27頁 水體時(shí)人類賴以生存的重要環(huán)境 地球表面71%為海洋97%的水 冰川和兩極2% 湖泊0.009% 河流0.00009% 地下水少量 凡有

6、水之處就有微生物存在（尋找火星上水的存在證據(jù)，以證明火星上生命的存在或曾經(jīng)存在）第10頁/共27頁 清水型水生微生物 指能生長在含有機(jī)物不豐富的清水中的化能自養(yǎng)型或光能自養(yǎng)型的微生物。如硫細(xì)菌、鐵細(xì)菌、衣細(xì)菌，藍(lán)細(xì)菌、綠硫細(xì)菌、紫細(xì)菌等。 僅從水域中吸取無機(jī)物或少量有機(jī)物作營養(yǎng) 發(fā)育量一般不大 腐生型水生微生物 指能利用進(jìn)入水體的廢物廢水為作為營養(yǎng)的微生物。如變形桿菌、大腸桿菌、產(chǎn)氣桿菌、產(chǎn)堿桿菌以及芽孢桿菌、弧菌和螺菌等。 能利用腐敗的有機(jī)殘?bào)w、動物和人類排泄物，生活污水和工業(yè)有機(jī)廢物廢水 發(fā)育量大 第11頁/共27頁 空氣不具備微生物生長所必需的營養(yǎng) 物質(zhì)和生活條件，因此空氣并不是微生物

7、生長繁殖的良好場所。 但空氣仍存在有細(xì)菌、病毒、放線菌、真菌、藻類、原生動物等各類微生物。 它們來源于被風(fēng)吹起的地面塵土和水面小水滴以及人、動物體表的干燥脫落物、呼吸道分泌物和排泄物等等。第12頁/共27頁第二節(jié)微生物與生物環(huán)境間的關(guān)系 定義：這種現(xiàn)象是指在一個生態(tài)系統(tǒng)中的兩個微生物群體共棲，一個群體得益而另一個群體無影響。 這種偏利共棲的方式可能不一樣，如：一個群體的生命活動為另一個群體創(chuàng)造適宜的生長環(huán)境；或是一個群體為另一個群體提供生長刺激物質(zhì)；或是一個群體為另一個群體提供營養(yǎng)基質(zhì)。第13頁/共27頁 定義:這是兩個微生物群體共棲時(shí)均為有利的現(xiàn)象。 這種互利可能是由于: 互相提供了營養(yǎng)物質(zhì)

8、 互相提供了生長素物質(zhì) 共同改善了生長環(huán)境 兼而有之第14頁/共27頁 有些具有互利關(guān)系的兩個微生物群體相互更為密切，甚至形成結(jié)構(gòu)特殊的共生物體，兩者絕對互利，分開后有的甚至難以單獨(dú)生活，而且互相之間具有高度專一性，一般不能由其他種群取代共生體中的組成成員。 例如原生動物與藻類的共生；由某些藻類或藍(lán)細(xì)菌與真菌組成的地衣等。第15頁/共27頁第16頁/共27頁 定義：是指在一個自然環(huán)境中存在的兩個或多個微生物群體共同依賴于同一營養(yǎng)基質(zhì)或環(huán)境因素時(shí)，產(chǎn)生的一方或雙方微生物群體在數(shù)量增殖速率和活性等方面受到限制的現(xiàn)象。微生物之間的競爭還表現(xiàn)在對于生存空間的占有上，在一個空間有限的環(huán)境中，生長發(fā)育繁殖

9、快的微生物將優(yōu)先搶占生存空間，而生長速率慢的微生物的生長受到遏制和空間限制。 這種競爭現(xiàn)象普遍存在，結(jié)果造成了強(qiáng)者生存，弱者淘汰。同時(shí)環(huán)境條件的改變，會導(dǎo)致競爭結(jié)果的改變。第17頁/共27頁 定義：由于一種微生物類群生長 時(shí)所產(chǎn)生的某些代謝產(chǎn)物，抑制甚至毒害了同一生境中的另外微生物類群的生存，而其本身卻不受影響或危害的現(xiàn)象。 這種現(xiàn)象可以分為兩種： 一是由于一類微生物的代謝活動改變了環(huán)境條件而使環(huán)境條件不適宜于其他微生物類群的生長和代謝。 二是一類微生物產(chǎn)生某些能抑制，甚至殺死其他微生物類群的代謝產(chǎn)物。第18頁/共27頁 定義：指一種微生物通過直接接觸或代謝接觸，使另一種微生物寄主受害乃至個體

10、死亡，而使它得益并賴以生存的現(xiàn)象。 從寄生菌是否進(jìn)入寄主體內(nèi)來分，可以 分為外寄生和內(nèi)寄生。 一般來說，寄生菌與寄主之間的專一性很強(qiáng)，寄生菌都限定于特定的寄主對象。第19頁/共27頁 定義：指一種微生物以另一種微生物為獵物進(jìn)行呑食和消化的現(xiàn)象。 在自然界中最典型和最大量的捕食關(guān)系是原生動物對細(xì)菌、酵母、放線菌和真菌孢子等的捕食。除此之外，還有藻類捕食其他細(xì)菌和藻，原生動物也捕食其他原生動物，真菌捕食線蟲等。第20頁/共27頁第三節(jié)微生物與自然物質(zhì)循環(huán)C循環(huán)N循環(huán)S、P循環(huán)第21頁/共27頁第四節(jié)微生物與環(huán)保 在不同環(huán)境條件下的微生物生態(tài)系統(tǒng)，其組成分、數(shù)量、活動強(qiáng)度和轉(zhuǎn)化過程等，都很不一樣。

11、在同一個生態(tài)環(huán)境中，由于其中某一因素的變化，也可能會引起微生物生態(tài)系統(tǒng)中組成分或代謝強(qiáng)度，最終產(chǎn)物的改變。第22頁/共27頁 在一個特定環(huán)境中的微生物生態(tài)系統(tǒng)，如果無環(huán)境因子的強(qiáng)烈沖擊和影響，一般總保持大體的穩(wěn)定，即具有穩(wěn)定性。 這種穩(wěn)定性表現(xiàn)在以下幾個方面： 在一定的短時(shí)間內(nèi)，微生物生態(tài)系統(tǒng)面臨外界環(huán)境改變壓力時(shí)能保持自身生存的能力和保持整個生態(tài)系統(tǒng)集體性狀的能力； 對外界環(huán)境壓力具有抵抗性和修補(bǔ)能力； 外界環(huán)境因子出現(xiàn)周期性循環(huán)時(shí)，微生物生態(tài)系統(tǒng)的特性也會呈現(xiàn)周期性表現(xiàn)。第23頁/共27頁 由于 微生物本身結(jié)構(gòu)比較簡單，面對環(huán)境和營養(yǎng)物質(zhì)的不斷改變，微生物生態(tài)系統(tǒng)通過改變自己的群體結(jié)構(gòu)來適應(yīng)新的環(huán)境。這種適應(yīng)性表現(xiàn)在： 原有的微生物類群在新的環(huán)境或新的營養(yǎng)源下誘導(dǎo)生成新的酶或酶系 原有的不適應(yīng)新環(huán)境或營養(yǎng)源的微生物類群衰亡的同時(shí)，原來數(shù)量很少和競爭力相當(dāng)弱的類群發(fā)育為新環(huán)境下的優(yōu)勢種群。 這就是自然界中普遍的微生物種群演替現(xiàn)象。第24頁/共27頁 當(dāng)某種適應(yīng)性特征被導(dǎo)入基因庫時(shí)，由于微生物的高速繁殖而使得導(dǎo)入的基因在微生物種群中迅速而廣泛地分布即稱為微生物遺傳基因的水平漂移。 基因變異、重組