第9章微生物生態(tài)2015

第9章

微生物生態(tài)本章主要內(nèi)容第一節(jié)自然界中的微生物第二節(jié)微生物與生物環(huán)境間的相互關(guān)系第三節(jié)微生物在生態(tài)系統(tǒng)中的作用第四節(jié)微生物與環(huán)境保護(hù)

在一定的空間內(nèi)生物的成分和非生物的成分通過(guò)物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)互相作用、互相依存而構(gòu)成的一個(gè)生態(tài)學(xué)功能單位。生態(tài)系統(tǒng)：生態(tài)學(xué)：研究生物與其周?chē)锖头巧锃h(huán)境之間相互關(guān)系的一門(mén)科學(xué)。微生物生態(tài)學(xué)：研究微生物與其周?chē)锖头巧锃h(huán)境之間相互關(guān)系。

各種環(huán)境中的微生物的種類(lèi)、分布；

微生物和其它生物的關(guān)系；

微生物與物質(zhì)循環(huán)；第一節(jié)自然界中的微生物微生物的特點(diǎn)：個(gè)體微小、代謝營(yíng)養(yǎng)類(lèi)型多樣，適應(yīng)能力強(qiáng)微生物在自然界中分布廣泛微生物的分布生境的特征微生物的分布是生境各種物理、化學(xué)、生物因素對(duì)微生物的限制、選擇的結(jié)果。在某些生境中，高度專(zhuān)一性的微生物存在并僅限于這種生境中，并成為特定生境的標(biāo)志。一、空氣中的微生物1）無(wú)原生的微生物區(qū)系；2）來(lái)源于土壤、水體及人類(lèi)的生產(chǎn)、生活活動(dòng)；3）種類(lèi)主要為真菌和細(xì)菌，一般與其所在環(huán)境的微生物種類(lèi)有關(guān)；4）數(shù)量取決于塵埃數(shù)量；5）停留時(shí)間和塵埃大小、空氣流速、濕度、光照等因素有關(guān)；6）與人類(lèi)的關(guān)系：傳播疾病、造成食品等的污染制備微生物氣溶膠實(shí)現(xiàn)群體免疫表11-2不同地點(diǎn)空氣中的微生物數(shù)量地點(diǎn)微生物數(shù)量（CFu/m3空氣）北極（北緯80°）0海洋上空1-2市區(qū)公園200城市街道5，000宿舍20，000畜舍1，000，000--2，000，000二、水體中的微生物一）江河水1）數(shù)量和種類(lèi)與接觸的土壤有密切關(guān)系；2）分布上更多的是吸附在懸浮在水中的有機(jī)物上及水底；3）多能運(yùn)動(dòng)，有些具有很異常的形態(tài)（例如柄細(xì)菌）；4）靠近城市或城市下游水中的微生物多，并且有很多對(duì)健康不利的細(xì)菌，因此不宜作為飲用水源；5）水體自身存在自我凈化作用：a）致病菌一般對(duì)營(yíng)養(yǎng)要求苛刻，因此在一般的水中只能存活2-3天；b）水表微生物會(huì)受輻射等作用而被殺滅；c）原生動(dòng)物等的吞噬作用；d）由固形物吸附再沉積到水底；水中的病原微生物會(huì)對(duì)水質(zhì)產(chǎn)生重要影響飲用水的微生物指標(biāo)：總菌數(shù)：<100個(gè)/ml大腸桿菌：<3個(gè)/L嚴(yán)重污染的水會(huì)通過(guò)食物鏈的生物放大作用危害人類(lèi)健康（二）海水1）嗜鹽，真正的海洋細(xì)菌在缺少氯化鈉的情況下是不能生長(zhǎng)的。2）低溫生長(zhǎng)，除了在熱帶海水表面外，在其它海水中發(fā)現(xiàn)的細(xì)菌多為嗜冷菌。4）耐高壓（特別是生活在深海的細(xì)菌）。3）大多數(shù)海洋細(xì)菌為G-細(xì)菌，并具有運(yùn)動(dòng)能力。Micrococcusaquivivus（水活微球菌）最適生長(zhǎng)條件：600個(gè)大氣壓?！翱茖W(xué)家們下海去！”德國(guó)科學(xué)家H.N.Schulz等1999年在納米比亞海岸的海底沉積物中發(fā)現(xiàn)的一種硫磺細(xì)菌（sulfurbacterium），其大小可達(dá)0.75mm，Thiomargarita

namibiensis，---------“納米比亞硫磺珍珠”從永凍冰層分離微生物南極Vostok湖冰芯樣品中的微生物（三）水體的富營(yíng)養(yǎng)化作用和“水花”、“赤潮”水資源污染日益嚴(yán)重P262（三）水體的富營(yíng)養(yǎng)化作用和“水花”、“赤潮”水資源污染日益嚴(yán)重（三）水體的富營(yíng)養(yǎng)化作用和“水花”、“赤潮”水體大量的有機(jī)物或無(wú)機(jī)物，特別是磷酸鹽和無(wú)機(jī)氮化合物水的富營(yíng)養(yǎng)化藻類(lèi)等過(guò)量生長(zhǎng)，產(chǎn)生大量的有機(jī)物異養(yǎng)微生物氧化這些有機(jī)物，耗盡水中的氧，使厭氧菌開(kāi)始大量生長(zhǎng)和代謝分解含硫化合物，產(chǎn)生H2S，從而導(dǎo)致水有難聞的氣味，魚(yú)和好氧微生物大量死亡，水體出現(xiàn)大量沉淀物和異常顏色上述過(guò)程又稱(chēng)富營(yíng)養(yǎng)化作用，它是水體受到污染并使水體自身的正常生態(tài)失去平衡的結(jié)果?！八ā被颉八A”（waterbloom）：藻類(lèi)（主要是微藻）的大量繁殖使水體出現(xiàn)顏色，并變得渾濁，許多藻類(lèi)團(tuán)塊漂浮在水面上形成。赤潮或紅潮（redtides）：在海洋中，某些甲藻類(lèi)大量繁殖也可也可以形成水花，從而使海水出現(xiàn)紅色或褐色。引起水體富營(yíng)養(yǎng)化的藻類(lèi)除通過(guò)消耗水中的氧氣危害養(yǎng)殖業(yè)外，很多藻類(lèi)還能產(chǎn)生各種毒素，使動(dòng)物得病或死亡，因此由于富營(yíng)養(yǎng)化作用致死的魚(yú)等水產(chǎn)品不能食用三、土壤中的微生物土壤是固體無(wú)機(jī)物(巖石和礦物質(zhì))、有機(jī)物、水、空氣和生物組成的復(fù)合物，是微生物的合適生境。土壤微生物種類(lèi)多、數(shù)量多、代謝潛力巨大，是主要的微生物源，是微生物的大本營(yíng)。1）土壤微生物的數(shù)量和分布主要受到營(yíng)養(yǎng)物、含水量、氧、溫度、

pH等因子的影響，并隨土壤類(lèi)型的不同而有很大變化。2）土壤微生物的數(shù)量和分布受季節(jié)影響；3）微生物的數(shù)量也與土層的深度有關(guān)，一般土壤表層微生物最多，隨著土層的加深，微生物的數(shù)量逐步減少。表11-1：典型花園土壤不同深度每克土壤的微生物菌落數(shù)（CFU）深度/cm細(xì)菌放線(xiàn)菌*真菌藻類(lèi)3-89，750，0002，080，000119，00025，00020-252，179，000245，00050，000500035-40570，00049，00014，00050065-7511，00050006000100135-1451400--3000--*絲狀細(xì)菌20世紀(jì)80年代，美國(guó)能源部-----地下科學(xué)計(jì)劃（DeepSubsurtaceProgram）地下的微生物在陸地可達(dá)4公里深（每下降1公里溫度上升20℃），在海底則可深達(dá)7公里（每下降1公里溫度上升15℃）。目前已知微生物的最高生長(zhǎng)溫度：113℃（海底火山口）目前的采樣深度：2.8公里四、工農(nóng)業(yè)產(chǎn)品上的微生物1．微生物引起的工業(yè)產(chǎn)品的霉腐大量工業(yè)制品都是用用動(dòng)植物產(chǎn)品作原料來(lái)制造的纖維制品、木制品、革制品、橡膠制品、油漆、卷煙、化妝品等有些工業(yè)產(chǎn)品如塑料、建筑涂料等也有很多微生物可以分解、利用光學(xué)儀器上的鏡頭，建筑泥漿、鋼纜、地下管道、金屬材料等，各種電訊器材、文物、書(shū)畫(huà)等也可被多種特殊微生物所破壞。微生物在各類(lèi)工業(yè)產(chǎn)品上的生長(zhǎng)所造成的產(chǎn)品的霉腐給人類(lèi)造成了巨大的損失!而另一方面，有時(shí)也努力想開(kāi)發(fā)并推廣使用可被微生物降解的產(chǎn)品，或利用微生物的降解特性。---------生物可降解塑料---------開(kāi)發(fā)、利用纖維素（能源、飼料）---------苧麻脫膠2．食品、農(nóng)副產(chǎn)品上的微生物

很多微生物在食品、農(nóng)產(chǎn)品上生長(zhǎng)后會(huì)產(chǎn)生對(duì)人有害的毒素；肉毒毒素、黃曲霉素等不利影響：由于微生物的生長(zhǎng)繁殖而腐爛、變質(zhì)，不能再食用或使用；病原微生物進(jìn)入人體的重要途徑，引起傳染性疾?。豢刹捎枚喾N方法防止微生物對(duì)食品等的破壞2．食品、農(nóng)副產(chǎn)品上的微生物

利用特定的微生物制備風(fēng)味食品，如醬制品、米酒、腌酸菜等；有利影響：五、極端環(huán)境下的微生物1、嗜熱微生物2、嗜冷微生物3、嗜酸微生物4、嗜堿微生物5、嗜鹽微生物6、嗜壓微生物P304-3077、抗輻射微生物對(duì)輻射僅有抗性或耐受性,而不是“嗜好”。與微生物有關(guān)的輻射有可見(jiàn)光、紫外線(xiàn)、X射線(xiàn)和γ射線(xiàn),其中生物接觸最多、最頻繁的是太陽(yáng)光中的紫外線(xiàn)。生物具有多種防御機(jī)制,或能使它免受放射線(xiàn)的損傷,或能在損傷后加以修復(fù)?？馆椛涞奈⑸锟勺鳛樯锟馆椛錂C(jī)制研究的極好材料。1956年,Anderson從射線(xiàn)照射的牛肉上分離到了耐放射異常球菌(Deinococcus

radiodurans)。此后,又從以殺菌為目的進(jìn)行放射線(xiàn)照射的食品、醫(yī)療器具或飼料等樣品中,分離到了多種抗輻射細(xì)菌。耐放射異常球菌在一定的照射劑量范圍內(nèi),雖已發(fā)生相當(dāng)數(shù)量DNA鏈的切斷損傷,但都可準(zhǔn)確無(wú)誤地被修復(fù),使細(xì)胞幾乎不發(fā)生突變,其存活率可達(dá)100%。研究意義：(1)開(kāi)發(fā)利用新的微生物資源，包括特異性的基因資源；

(2)為微生物生理、遺傳和分類(lèi)乃至生命科學(xué)及相關(guān)學(xué)科許多領(lǐng)域，如：功能基因組學(xué)、生物電子器材等的研究提供新的課題和材料；(3)為生物進(jìn)化、生命起源的研究提供新的材料。六、未培養(yǎng)的微生物

從環(huán)境中直接分離并克隆rRNA并分析其序列和在分子進(jìn)化樹(shù)上的位置等方法而發(fā)現(xiàn)的的目前尚不能在人工條件下獲得培養(yǎng)的微生物。（unculturedmicroorganisms）利用特異性rRNA探針進(jìn)行熒光原位雜交（Fluorescenceinsituhybridization,FISH），或進(jìn)行原位PCR（InSituPCR）后再進(jìn)行熒光原位雜交的技術(shù)對(duì)環(huán)境中的這些未培養(yǎng)微生物進(jìn)行定位、計(jì)數(shù)和進(jìn)行形態(tài)觀察。六、未培養(yǎng)的微生物研究意義：生物多樣性和系統(tǒng)發(fā)生的多樣性（BiodiversityandPhylogeneticdiversity）“Taxonomists'countssuggestthatinsectsdominatethediversitygame,butnewanalysesrevealthatmicrobesaretherealwinners.”AMolecularViewofMicrobialDiversityandtheBiosphere.

Scienec,2May1997,276(734-740)六、未培養(yǎng)的微生物研究意義：生物多樣性和系統(tǒng)發(fā)生的多樣性（BiodiversityandPhylogeneticdiversity）微生物生態(tài)學(xué)的研究提出新的要求六、未培養(yǎng)的微生物研究意義：生物多樣性和系統(tǒng)發(fā)生的多樣性（BiodiversityandPhylogeneticdiversity）微生物生態(tài)學(xué)的研究提出新的要求尋找新的致病微生物TheSearchforUnrecognizedPathogens.Science,21May1999,284(1308-1310)六、未培養(yǎng)的微生物研究意義：生物多樣性和系統(tǒng)發(fā)生的多樣性（BiodiversityandPhylogeneticdiversity）微生物生態(tài)學(xué)的研究提出新的要求尋找新的致病微生物從未培養(yǎng)微生物中尋找新的基因、新的蛋白據(jù)報(bào)道，美國(guó)recombianant

biocatalysisInc公司目前已從未培養(yǎng)微生物中獲得了約300個(gè)與工業(yè)生產(chǎn)相關(guān)的新蛋白小結(jié)認(rèn)識(shí)自然界不同環(huán)境中微生物的分布特點(diǎn)第二節(jié)微生物與生物環(huán)境間的相互關(guān)系自然環(huán)境中的微生物一般都不是單獨(dú)存在的個(gè)體、種群、群落和生態(tài)系統(tǒng)從低到高的組織層次種群（population）：具有相似特性和生活在一定空間內(nèi)的同種個(gè)體群，是組成群落的基本組分。群落（community）：在一定區(qū)域或一定生態(tài)環(huán)境內(nèi)，各種生物種群相互松散結(jié)合的一個(gè)生態(tài)學(xué)結(jié)構(gòu)單位，群落中各生物群體之間存在各種相互作用。P251生態(tài)系統(tǒng)（ecosystems）：生物群落和它們所生活的非生物環(huán)境結(jié)合起來(lái)的一個(gè)整體，是生物圈的組成單元。生物圈（biosphere）：地球上所有生物及其所生活的非生命環(huán)境的總稱(chēng)。個(gè)體種群群落+非生物環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)生物圈任何一個(gè)相對(duì)完整的自然整體都可以被看作為一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)，如一個(gè)池塘，一片森林，一個(gè)污水處理池，等等。微生物生態(tài)的研究特點(diǎn)：以微生物群體，即種群作為主要研究單位。生態(tài)系統(tǒng)中生物之間的相互關(guān)系：

有利關(guān)系：一種生物的生長(zhǎng)和代謝對(duì)另一種生物的生長(zhǎng)產(chǎn)生有利的影響，或相互有利；

有害關(guān)系：一種生物的生長(zhǎng)對(duì)另一種生物的生長(zhǎng)產(chǎn)生有害的影響，或相互有害；

中性關(guān)系：二種生物生活在一起時(shí)，彼此對(duì)對(duì)方的生長(zhǎng)代謝無(wú)明顯的有利或有害影響；微生物間的相互作用(MicrobialInteractions)互利共棲初級(jí)合作（協(xié)同作用）偏利共棲捕食作用寄生偏害共棲(拮抗作用)競(jìng)爭(zhēng)中性關(guān)系（中立生活）P251主要介紹微生物間及微生物與其它生物間最常見(jiàn)的幾種相互關(guān)系：一、互生二種可以單獨(dú)生活的生物，當(dāng)它們生活在一起時(shí)，通過(guò)各自的代謝活動(dòng)而有利于對(duì)方，或偏利于一方的一種生活方式?！翱煞挚珊?，合比分好”一）微生物間的互生關(guān)系ExamplesofProtocooperativeProcesses脫硫弧菌屬著色菌屬固氮菌屬纖維單胞菌屬一）微生物間的互生關(guān)系纖維素分解細(xì)菌固氮菌一）微生物間的互生關(guān)系金黃色葡萄球菌的生長(zhǎng)為本來(lái)在平板上不能生長(zhǎng)的嗜血流感菌提供生長(zhǎng)因子，后者在其菌苔周?chē)纬尚l(wèi)星菌落。一）微生物間的互生關(guān)系本來(lái)不能在含青霉素的平板上生長(zhǎng)的受體菌在轉(zhuǎn)化子（含有Ampr質(zhì)粒）周?chē)纬尚l(wèi)星菌落（b-內(nèi)酰胺酶分泌到胞外所致）二）人體腸道正常菌群互生關(guān)系（正常情況）寄生關(guān)系（某些特殊條件下）人腸道內(nèi)的菌群：60-400種不同的微生物，占糞便干重1/3的是細(xì)菌，其中厭氧菌占了絕大多數(shù)。

正常菌群通過(guò)腸道獲取營(yíng)養(yǎng)；

通過(guò)排阻、抑制外來(lái)致病菌；提供許多人體所必不可少的維生素、氨基酸等營(yíng)養(yǎng)物對(duì)人體作出貢獻(xiàn)；環(huán)境條件改變或著生部位改變：正常菌群致病菌

濫用抗生素；

人身體虛弱抵抗力下降；

吃了不潔凈的食物；腸道中的正常菌群，大腸桿菌，一旦進(jìn)入泌尿系統(tǒng)，引起尿路感染。人體表面的正常菌群，一旦它們進(jìn)入傷口也會(huì)引起感染。條件致病菌：人體的正常微生物菌群一旦進(jìn)入非正常聚居部位，或生態(tài)結(jié)構(gòu)發(fā)生改變而引起人類(lèi)疾病的微生物?？梢酝ㄟ^(guò)口服某些活的微生物制劑來(lái)治療由于正常菌群失調(diào)而導(dǎo)致的腹瀉，例如，含蠟狀芽胞桿菌（Bcereus）的“促菌生”，含地衣芽胞桿菌的“整腸生”等，它們都是通過(guò)芽孢桿菌的生長(zhǎng)，為腸道重新創(chuàng)造良好的厭氧環(huán)境，促使腸道內(nèi)正常的厭氧菌的生長(zhǎng)繁殖，這類(lèi)活微生物制劑又稱(chēng)微生態(tài)制劑。微生態(tài)制劑一般用于恢復(fù)腸道內(nèi)的正常生態(tài)環(huán)境，若腸道功能正常，一般不需要服用！二、共生二種生物共居在一起，相互分工協(xié)作、相依為命，甚至形成在生理上表現(xiàn)出一定的分工，在組織和形態(tài)上產(chǎn)生了新的結(jié)構(gòu)的特殊的共生體。互惠共生：二者均得利偏利共生：一方得利，但另一方并不受害一）微生物間的共生關(guān)系地衣-----藻類(lèi)和真菌的共生體形成有固定形態(tài)的葉狀結(jié)構(gòu)：真菌無(wú)規(guī)則地纏繞藻類(lèi)細(xì)胞，或二者組成一定的層次排列。地衣繁殖時(shí)，在表面上生出球狀粉芽，粉芽中含有少量的藻類(lèi)細(xì)胞和真菌菌絲，粉芽脫離母體散布到適宜的環(huán)境中，發(fā)育成新的地衣結(jié)構(gòu)上的共生：生理上的共生：共生菌從基質(zhì)中吸收水分和無(wú)機(jī)養(yǎng)料；共生藻進(jìn)行光合作用，合成有機(jī)物；

使地衣能在十分貧瘠的環(huán)境中生存。一）微生物間的共生關(guān)系細(xì)菌與原生動(dòng)物間的共生關(guān)系：細(xì)菌棲息于原生動(dòng)物細(xì)胞內(nèi)，獲得營(yíng)養(yǎng)和保護(hù)環(huán)境，并且這些細(xì)菌在原生動(dòng)物細(xì)胞外都不能生長(zhǎng)；原生動(dòng)物通過(guò)共生菌獲得生長(zhǎng)所需要的維生素及其它生長(zhǎng)因子二）微生物和植物間的共生關(guān)系根瘤菌與豆科植物間的共生------形成根瘤共生體

根瘤菌固定大氣中的氣態(tài)氮為植物提供氮素養(yǎng)料；

豆科植物的根的分泌物能刺激根瘤菌的生長(zhǎng)，同時(shí)，還為根瘤菌提供保護(hù)和穩(wěn)定的生長(zhǎng)條件。P253菌根（Mycorrhiza）

一些真菌和植物根以互惠關(guān)系建立起來(lái)的共生體稱(chēng)為菌根。菌根共生體可以促進(jìn)磷、氮和其他礦物質(zhì)的吸收。根為真菌的生長(zhǎng)提供能源。菌根菌為植物提供礦物質(zhì)和水，產(chǎn)生的植物之間的抑制物質(zhì)使生長(zhǎng)植物對(duì)其它植物存在偏害關(guān)系，削弱外來(lái)者的競(jìng)爭(zhēng)，以保持占據(jù)的生境。菌根分為兩大類(lèi)，外生菌根和內(nèi)生菌根

內(nèi)生菌根又分為兩種類(lèi)型，一種是由有隔膜真菌形成的菌根，另一種是無(wú)隔膜真菌所形成的菌根，這后一種一般稱(chēng)為VA菌根，即“泡囊--叢枝菌根”(vesilular-Arbuscular

mycorrhizae)。外生菌根主要見(jiàn)于森林樹(shù)木，內(nèi)生菌根存在于草、林木和各種作物中。P253三）微生物與動(dòng)物的共生關(guān)系1.與昆蟲(chóng)的共生關(guān)系

外共生：例如白蟻與其腸道內(nèi)的微生物之間的共生食木質(zhì)的白蟻?zhàn)陨聿⒉荒芊纸馄谕侠w維素，必須依賴(lài)腸道中共生的原生動(dòng)物和細(xì)菌通過(guò)厭氧發(fā)酵過(guò)程來(lái)分解纖維素?；ダ矖?a)散白蟻的工蟻在吃木頭(b)白蟻消化道中的一種多鞭毛原生動(dòng)物,披發(fā)蟲(chóng)P253

內(nèi)共生：昆蟲(chóng)與其細(xì)胞內(nèi)的共生性細(xì)菌這些細(xì)胞內(nèi)的共生性細(xì)菌能為宿主提供B族維生素，使昆蟲(chóng)能以缺乏維生素的植物為生。1.與昆蟲(chóng)的共生關(guān)系2.與反芻動(dòng)物的共生關(guān)系

反芻動(dòng)物，如牛、羊、駱駝、長(zhǎng)頸鹿等以植物的纖維素為主要食物，它們?cè)诹鑫钢薪?jīng)微生物發(fā)酵變成有機(jī)酸和菌體蛋白再供動(dòng)物吸收利用。

瘤胃也為里面居住的微生物提供了必要的營(yíng)養(yǎng)和生長(zhǎng)條件----食物和嚴(yán)格的厭氧環(huán)境▲瘤胃中的微生物:細(xì)菌(產(chǎn)甲烷菌、纖維素分解菌、淀粉分解菌、乳酸分解菌、果膠分解菌)、原生動(dòng)物（纖毛蟲(chóng)）、真菌和噬菌體P2543、深?；鹕娇诩?xì)菌與蠕蟲(chóng)的共生關(guān)系熱水孔微生物-動(dòng)物互利共棲群叢的基本結(jié)構(gòu)三、寄生一種小型生物生活在另一種相對(duì)較大型生物的體內(nèi)或體表，從中取得營(yíng)養(yǎng)和進(jìn)行生長(zhǎng)繁殖，同時(shí)使后者蒙受損害甚至被殺死的現(xiàn)象。寄生物（parasite）寄主或宿主（host）一）微生物間的寄生

噬菌體—細(xì)菌

蛭弧菌—細(xì)菌

真菌—真菌

真菌、細(xì)菌—原生動(dòng)物二）微生物與動(dòng)植物間的寄生關(guān)系各種各樣的致病菌多是行寄生生活擇生生物，或稱(chēng)為悉生生物或定菌生物（Gnotobiote）：-------------整個(gè)個(gè)體不攜帶或只攜帶已知微生物的生物干擾因素少，操作易控制，既可進(jìn)行定性分析，也可進(jìn)行定量分析，實(shí)驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確、可靠，對(duì)于了解微生物與宿主之間復(fù)雜的關(guān)系及其機(jī)理具有十分重要的作用。

用于科學(xué)研究：P250四、拮抗某種生物產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物可抑制它種生物的生長(zhǎng)發(fā)育甚至將后者殺死。

微生物間的“化學(xué)戰(zhàn)術(shù)”非特異性拮抗:產(chǎn)酸、產(chǎn)乙醇、改變氧分壓特異性拮抗:細(xì)菌素和抗生素五、競(jìng)爭(zhēng)兩個(gè)種群因需要相同的生長(zhǎng)基質(zhì)或其它環(huán)境因子，致使增長(zhǎng)率和種群密度受到限制時(shí)發(fā)生的相互作用，其結(jié)果對(duì)兩種種群都是不利的。六、捕食一種種群被另一種種群完全吞食，捕食者種群從被食者種群得到營(yíng)養(yǎng)，而對(duì)被食者種群產(chǎn)生不利影響。微生物間的捕食現(xiàn)象：

原生動(dòng)物吞食細(xì)菌和藻類(lèi)；

粘細(xì)菌吞食細(xì)菌和其它微生物；

真菌捕食線(xiàn)蟲(chóng)和其它原生動(dòng)物；捕蟲(chóng)菌目（Zoopagales）在長(zhǎng)期的自然進(jìn)化中形成的特化結(jié)構(gòu)，特化菌絲構(gòu)成巧妙的網(wǎng)，可以捕捉小型原生動(dòng)物或無(wú)脊椎動(dòng)物，捕獲物死后，菌絲伸入體內(nèi)吸收營(yíng)養(yǎng)。第三節(jié)微生物在生態(tài)系統(tǒng)中的作用一、微生物在生態(tài)系統(tǒng)中的地位生態(tài)系統(tǒng)：生物群落所生活的非生物環(huán)境物質(zhì)循環(huán)能量流動(dòng)生產(chǎn)者：從無(wú)機(jī)物合成有機(jī)物消費(fèi)者：利用有機(jī)物進(jìn)行生活，一般不能將有機(jī)物直接分解成有機(jī)物分解者：分解有機(jī)物成無(wú)機(jī)物參見(jiàn)沈萍P297微生物可以在多個(gè)方面但主要作為分解者而在生態(tài)系統(tǒng)中起重要作用一、微生物在生態(tài)系統(tǒng)中的地位1、微生物是有機(jī)物的主要分解者；微生物最大的價(jià)值也在于其分解功能。它們分解生物圈內(nèi)存在的動(dòng)物和植物殘?bào)w等復(fù)雜有機(jī)物質(zhì)，并最后將其轉(zhuǎn)化成最簡(jiǎn)單的無(wú)機(jī)物，再供初級(jí)生產(chǎn)者使用。2、微生物是物質(zhì)循環(huán)中的重要成員；微生物參與所有的物質(zhì)循環(huán)，大部分元素及其化合物都受到微生物的作用。在一些物質(zhì)的循環(huán)中，微生物是主要的成員，起主要作用；而一些過(guò)程只有微生物才能進(jìn)行，起獨(dú)特作用；而有的是循環(huán)中的關(guān)鍵過(guò)程，起關(guān)鍵作用。3、微生物是生態(tài)系統(tǒng)中的初級(jí)生產(chǎn)者；光能營(yíng)養(yǎng)和化能營(yíng)養(yǎng)微生物是生態(tài)系統(tǒng)的初級(jí)生產(chǎn)者，它們具有初級(jí)生產(chǎn)者所具有的二個(gè)明顯特征，即可直接利用太陽(yáng)能、無(wú)機(jī)物的化學(xué)能作為能量來(lái)源，另一方面其積累下來(lái)的能量又可以在食物鏈、食物網(wǎng)中流動(dòng)。4、微生物是物質(zhì)和能量的貯存者；微生物和動(dòng)物、植物一樣也是由物質(zhì)組成和由能量維持的生命有機(jī)體。在土壤、水體中有大量的微生物生物量，貯存著大量的物質(zhì)和能量。5、微生物在地球生物演化中的作用；微生物是最早出現(xiàn)的生物體，并進(jìn)化成后來(lái)的動(dòng)、植物。藻類(lèi)的產(chǎn)氧作用，改變大氣圈中的化學(xué)組成，為后來(lái)動(dòng)、植物出現(xiàn)打下基礎(chǔ)。二、微生物與生物地球化學(xué)循環(huán)

碳循環(huán)

大氣中的CO2的蓄積：化石燃料的燃燒；微生物對(duì)動(dòng)植物殘?bào)w的分解；陸地和海洋中動(dòng)植物的呼吸作用；碳酸鹽和珊湖礁的分解。

大氣中CO2的利用：植物的光合作用；溶入水中轉(zhuǎn)變?yōu)樘妓猁}。

微生物在碳素循環(huán)中作用：

二氧化碳合成有機(jī)物；將含碳有機(jī)物分解為二氧化碳。碳循環(huán)

氮循環(huán)

N2的固定：工業(yè)固N(yùn)、大氣固N(yùn)、微生物固N(yùn)N2的釋放：

有機(jī)N化物─→NH3─→NO3－─→N2

微生物分解硝化作用反硝化作用微生物在N循環(huán)中作用：

固N(yùn)作用；硝化作用；反硝化作用；氨化作用氮循環(huán)硫的循環(huán)自然界的S循環(huán)

微生物在S素循環(huán)中的作用:

分解含S有機(jī)物，釋放出SO4和H2S同化硫酸鹽為含S有機(jī)物氧化So

、H2S和S2O32－為SO42－

還原SO42－為H2S或S。

磷循環(huán)

自然界的P循環(huán)微生物在P素循環(huán)中的作用:

分解含P有機(jī)物釋放出PO43-

。同化磷酸鹽為含P有機(jī)物。產(chǎn)生有機(jī)酸、HNO3

、H2CO3，溶解土壤中難溶性P為可溶性P，供植物吸收。第四節(jié)微生物與環(huán)境保護(hù)

污水處理

好氧處理系統(tǒng)活性污泥法

生物膜法氧化塘法參閱沈萍P319曝氣法厭氧消化法氮、磷去除技術(shù)氮和磷是兩種造成水體富營(yíng)養(yǎng)化的