25微生物的生態(tài)2

1、微生物的生態(tài)微生物的生態(tài)本章內(nèi)容本章內(nèi)容第一節(jié)第一節(jié) 自然界中的微生物自然界中的微生物第二節(jié)第二節(jié) 微生物生態(tài)學(xué)的研究方法微生物生態(tài)學(xué)的研究方法第三節(jié)第三節(jié) 微生物活性的測(cè)定方法微生物活性的測(cè)定方法第四節(jié)第四節(jié) 微生物在自然界物質(zhì)循環(huán)中的作用微生物在自然界物質(zhì)循環(huán)中的作用第五節(jié)第五節(jié) 微生物之間的關(guān)系微生物之間的關(guān)系第六節(jié)第六節(jié) 微生物與環(huán)境治理微生物與環(huán)境治理第七節(jié)第七節(jié) 瘤胃微生物生態(tài)系統(tǒng)瘤胃微生物生態(tài)系統(tǒng)第八節(jié)第八節(jié) 產(chǎn)甲烷作用和互養(yǎng)共棲產(chǎn)甲烷作用和互養(yǎng)共棲第五節(jié)第五節(jié) 微生物之間的關(guān)系微生物之間的關(guān)系有利關(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)生有利一種生物的生長(zhǎng)和代謝

2、對(duì)另一種生物的生長(zhǎng)產(chǎn)生有利的影響，或相互有利；即的影響，或相互有利；即“利人利已利人利已”（共生，互生）（共生，互生）t 有害關(guān)系：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；即影響，或相互有害；即“損人利己損人利己”（拮抗，寄生，捕食）（拮抗，寄生，捕食）t 中性關(guān)系：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；即無(wú)明顯的有利或有害影響；即“不利人不利己不利人不利己”（種間共生）（種間共生）微生物間及微生物與其它生物間的關(guān)系（微生物間及微生物與其它生物

3、間的關(guān)系（5種）：種）： 1. 互生：互生：可分可合，合比分好；可分可合，合比分好； 2. 共生：共生：難分難解，合二為一；難分難解，合二為一； 3. 寄生：寄生：以小吃大，內(nèi)部攻擊；以小吃大，內(nèi)部攻擊； 4. 拮抗：拮抗：產(chǎn)生毒物，傷害對(duì)方；產(chǎn)生毒物，傷害對(duì)方； 5. 捕食：捕食：以大吃小，仗勢(shì)欺人以大吃小，仗勢(shì)欺人.一、一、 互生互生 二種可獨(dú)立生活的生物，當(dāng)它們生活在一起時(shí)，通過(guò)各自二種可獨(dú)立生活的生物，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。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?，合比分好可分可合，合比分好”1. 微生物間

4、的互生關(guān)系微生物間的互生關(guān)系纖維素分解細(xì)菌纖維素分解細(xì)菌固氮菌固氮菌(1) 土壤中的纖維素分解菌分解纖維素形成有機(jī)酸是固氮菌生長(zhǎng)的能源和碳源物質(zhì);(2) 固氮菌固氮作用固定的氮素除滿足自身需要外，還可分泌到土壤中作為纖維素分解菌的氮源，同時(shí)解除了有機(jī)酸對(duì)纖維素分解菌的抑制作用。土壤中氨化細(xì)菌把有機(jī)氮化合物轉(zhuǎn)化為nh4+，后者是亞硝化細(xì)菌生長(zhǎng)的能源物質(zhì)，而亞硝化細(xì)菌轉(zhuǎn)化形成的亞硝酸是硝化細(xì)菌生長(zhǎng)的能源物質(zhì) 氨化細(xì)菌氨化細(xì)菌亞硝化細(xì)菌亞硝化細(xì)菌硝化細(xì)菌硝化細(xì)菌利用微生物間利用微生物間互生關(guān)系互生關(guān)系的原理，進(jìn)行的原理，進(jìn)行混合培養(yǎng)混合培養(yǎng)或或混合發(fā)酵混合發(fā)酵成功例子是成功例子是“二步發(fā)酵法生產(chǎn)維生

5、素二步發(fā)酵法生產(chǎn)維生素c”：反應(yīng)反應(yīng)采用采用氧化葡糖酸桿菌（氧化葡糖酸桿菌（gluconobacter oxydans）和和條紋假單條紋假單胞菌（胞菌（pserdomonas striata）進(jìn)行混菌發(fā)酵，能將進(jìn)行混菌發(fā)酵，能將l-山梨糖轉(zhuǎn)化成山梨糖轉(zhuǎn)化成2-酮基酮基-l-古龍酸。而如果單用前一種菌，不僅生長(zhǎng)差且產(chǎn)酸能力古龍酸。而如果單用前一種菌，不僅生長(zhǎng)差且產(chǎn)酸能力微弱；單用后一種菌時(shí)，根本不產(chǎn)酸。微弱；單用后一種菌時(shí)，根本不產(chǎn)酸。二、二、 共生共生二種生物共居在一起，相互二種生物共居在一起，相互分工協(xié)作、相依為命分工協(xié)作、相依為命，甚至，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

6、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。了新的結(jié)構(gòu)的特殊的共生體?；セ莨采夯セ莨采憾呔美呔美采浩采阂环降美硪环讲⒉皇芎σ环降美?，但另一方并不受害地衣：地衣：藻類（綠藻或藍(lán)細(xì)菌）藻類（綠藻或藍(lán)細(xì)菌）和和真菌（子囊菌）真菌（子囊菌）的共生體的共生體真菌無(wú)規(guī)則地纏繞藻類細(xì)胞，形成一個(gè)牢固的聯(lián)合體。真菌無(wú)規(guī)則地纏繞藻類細(xì)胞，形成一個(gè)牢固的聯(lián)合體。（真菌為藻類提供一個(gè)穩(wěn)定的生長(zhǎng)基質(zhì)，免受風(fēng)雨侵蝕；并促進(jìn)水的吸收，以（真菌為藻類提供一個(gè)穩(wěn)定的生長(zhǎng)基質(zhì)，免受風(fēng)雨侵蝕；并促進(jìn)水的吸收，以防止藻類干枯；提供藻類生長(zhǎng)所需的無(wú)機(jī)鹽，這些無(wú)機(jī)鹽來(lái)自產(chǎn)

7、生地衣酸對(duì)巖防止藻類干枯；提供藻類生長(zhǎng)所需的無(wú)機(jī)鹽，這些無(wú)機(jī)鹽來(lái)自產(chǎn)生地衣酸對(duì)巖石的分解）石的分解）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細(xì)胞地衣繁殖時(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：結(jié)構(gòu)上的共生：生理上的共生：生理上的共生：真菌：真菌：代謝中產(chǎn)生的有機(jī)酸分解巖石，從基質(zhì)中吸收代謝中產(chǎn)生的有機(jī)酸分解巖石，從基質(zhì)中吸收水分和無(wú)機(jī)養(yǎng)料水分和無(wú)機(jī)養(yǎng)料；藻類（綠藻或藍(lán)細(xì)菌）藻類（綠藻或藍(lán)細(xì)菌）：通過(guò)：通過(guò)光合作用光合作用合成有機(jī)物；合成有機(jī)物

8、； 使使地衣地衣能在十分貧瘠的環(huán)境中生存。能在十分貧瘠的環(huán)境中生存。微生物和植物間的共生微生物和植物間的共生根瘤菌與豆科植物間的共生根瘤菌與豆科植物間的共生-形成形成根瘤根瘤共生體共生體微生物與動(dòng)物的共生關(guān)系微生物與動(dòng)物的共生關(guān)系2） 與反芻動(dòng)物的共生關(guān)系與反芻動(dòng)物的共生關(guān)系 1） 與昆蟲(chóng)的共生關(guān)系與昆蟲(chóng)的共生關(guān)系 外共生：外共生：例如白蟻與其腸道內(nèi)的微生物之間的共生例如白蟻與其腸道內(nèi)的微生物之間的共生 內(nèi)共生：內(nèi)共生：昆蟲(chóng)與其細(xì)胞內(nèi)的共生性細(xì)菌昆蟲(chóng)與其細(xì)胞內(nèi)的共生性細(xì)菌三、三、 寄生寄生 一種小型生物生活在另一種相對(duì)較大型生物的體內(nèi)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

9、營(yíng)養(yǎng)和進(jìn)行生長(zhǎng)繁殖，同時(shí)使后者或體表，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。蒙受損害甚至被殺死的現(xiàn)象。寄生物（寄生物（parasite）寄主或宿主（寄主或宿主（host）微生物間的寄生微生物間的寄生t 噬菌體噬菌體細(xì)菌細(xì)菌t 蛭弧菌蛭弧菌細(xì)菌細(xì)菌t 真菌真菌真菌真菌t 真菌、細(xì)菌真菌、細(xì)菌原生動(dòng)物原生動(dòng)物四、四、 拮抗拮抗 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。甚至將后者殺死。t 微生物間的微生物間的“化學(xué)戰(zhàn)術(shù)化學(xué)戰(zhàn)術(shù)”抗生菌產(chǎn)生能抑制其它生物生長(zhǎng)發(fā)育的抗生菌產(chǎn)生能抑制其它生物生長(zhǎng)發(fā)育的抗生素抗生素

10、；t 微生物間的生長(zhǎng)抑制微生物間的生長(zhǎng)抑制 因某種微生物的生長(zhǎng)而引起的其它因某種微生物的生長(zhǎng)而引起的其它條件的改變條件的改變，從而抑制它種生物的生長(zhǎng)從而抑制它種生物的生長(zhǎng)五、五、 捕食捕食 某一種群被另一種群完全吞食，捕食者種群從被食某一種群被另一種群完全吞食，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。者種群得到營(yíng)養(yǎng)，而對(duì)被食者種群產(chǎn)生不利影響。t 原生動(dòng)物吞食細(xì)菌和藻類；原生動(dòng)物吞食細(xì)菌和藻類；t 粘菌吞食細(xì)菌和其它微生物；粘菌吞食細(xì)菌和其它微生物；t 真菌捕食線蟲(chóng)和其它原生動(dòng)物真菌捕食線蟲(chóng)和其它原生動(dòng)物.捕蟲(chóng)菌目（捕蟲(chóng)菌目（zoopagales）在長(zhǎng)期的自然進(jìn)化中形成的特

11、化結(jié)構(gòu)，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，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)。捕獲物死后，菌絲伸入體內(nèi)吸收營(yíng)養(yǎng)。第六節(jié)第六節(jié) 微生物與環(huán)境保護(hù)微生物與環(huán)境保護(hù) 物理法物理法 化學(xué)法化學(xué)法 生物法生物法（效率高，費(fèi)用低，簡(jiǎn)單方便）（效率高，費(fèi)用低，簡(jiǎn)單方便）污水處理的階段：污水處理的階段： 一級(jí)處理（物理法：用篩子除去大塊物體）一級(jí)處理（物理法：用篩子除去大塊物體） 二級(jí)處理（生物法：處理的水可以排放到自然水域中）二級(jí)處理（生物法：處理的水可以排放到自然水域中） 三級(jí)處理（物理化學(xué)過(guò)程：

12、沉淀、過(guò)濾、加氯消毒）三級(jí)處理（物理化學(xué)過(guò)程：沉淀、過(guò)濾、加氯消毒）一、污水的微生物處理方法一、污水的微生物處理方法 1. 污水處理的微生物學(xué)原理：污水處理的微生物學(xué)原理： 利用微生物的催化作用和代謝活性，好氧或厭氧利用微生物的催化作用和代謝活性，好氧或厭氧分解和轉(zhuǎn)化污水中的污染物。分解和轉(zhuǎn)化污水中的污染物。 一系列微生物間的協(xié)同作用（混合培養(yǎng)）。一系列微生物間的協(xié)同作用（混合培養(yǎng)）。 廢氣（廢氣（co2,nh3,h2s,ch4,h2,co） 微生物區(qū)系微生物區(qū)系 分層分層 高高bod5污水污水 清水（含清水（含so42-,no3-,po43-等）等） （充分供氧）（充分供氧） 廢渣（活性污泥

13、，生物膜等）廢渣（活性污泥，生物膜等） 厭氧處理厭氧處理 沼氣沼氣 廢渣（有機(jī)肥料）廢渣（有機(jī)肥料）名詞概念：名詞概念：bod5(biological oxygen demand) ，“五日生化需氧量五日生化需氧量”： 一般指在特定時(shí)間（一般指在特定時(shí)間（5天）和溫度（天）和溫度（20 ）下，微生物氧化）下，微生物氧化1l污水中所含的有機(jī)物所消耗的水中溶解氧毫克數(shù)。污水中所含的有機(jī)物所消耗的水中溶解氧毫克數(shù)。 我國(guó)規(guī)定：一級(jí)水我國(guó)規(guī)定：一級(jí)水1mg/l，二級(jí)水，二級(jí)水3mg/l，三級(jí)水，三級(jí)水10mg/l，魚(yú)類無(wú)法生存。，魚(yú)類無(wú)法生存。cod(chemical oxygen demand) ，

14、 “化學(xué)需氧量化學(xué)需氧量”：水中有機(jī)物含量簡(jiǎn)便的間接指標(biāo)。水中有機(jī)物含量簡(jiǎn)便的間接指標(biāo)。 指使用強(qiáng)氧化劑使指使用強(qiáng)氧化劑使1l污水中所含的有機(jī)物迅速進(jìn)行化學(xué)氧化時(shí)所污水中所含的有機(jī)物迅速進(jìn)行化學(xué)氧化時(shí)所消耗的氧量（常用氧化劑：消耗的氧量（常用氧化劑：kmno4或或使用使用k2cr2o7測(cè)得數(shù)值稱為測(cè)得數(shù)值稱為codcr ）。）。 （ 能在短時(shí)間內(nèi)測(cè)得，便于現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)能在短時(shí)間內(nèi)測(cè)得，便于現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)）do (dissolbed oxygen) 溶解氧量,指溶于水體中的分子態(tài)氧的濃度,是評(píng)價(jià)水質(zhì)優(yōu)劣的重要指標(biāo)。天然水的do值一般為510mg/l，我國(guó)規(guī)定地面水質(zhì)的合格標(biāo)準(zhǔn)4mg/l。tod (tota

15、l oxygen demand) 總需氧量，指污水中能氧化的物質(zhì)在高溫下燃燒變成穩(wěn)定的氧化物時(shí)所需的氧量。共代謝共代謝(co-metabolism) 指一些人工合成的化學(xué)物質(zhì)不能直接被微生物降解，必須添加一些有機(jī)物作為初級(jí)能源后才能被降解的現(xiàn)象。頑拗物：頑拗物：一些很難被微生物降解的化合物，即使采用共代謝的方式也很難被降解。2. 2. 污水處理的主要裝置污水處理的主要裝置 從能量角度分類：從能量角度分類： 節(jié)能型節(jié)能型 氧化塘法氧化塘法 灑水濾床法灑水濾床法好氧處理好氧處理 推流式曝氣法推流式曝氣法 活性污泥法活性污泥法 完全混合曝氣法完全混合曝氣法 耗能型耗能型 生物轉(zhuǎn)盤(pán)法生物轉(zhuǎn)盤(pán)法 生物膜

16、法生物膜法 塔式濾池法塔式濾池法厭氧處理厭氧處理 產(chǎn)能型：產(chǎn)能型： 厭氧消化法（即沼氣發(fā)酵）厭氧消化法（即沼氣發(fā)酵）（1）活性污泥法（又稱）活性污泥法（又稱“曝氣法曝氣法”） 利用含有好氧微生物的利用含有好氧微生物的活性污泥活性污泥，在，在通氣通氣條件下，使污水條件下，使污水得到凈化的生物學(xué)方法。得到凈化的生物學(xué)方法?；钚晕勰啵ɑ钚晕勰啵?activated sludge）：）： 指由菌膠團(tuán)形成細(xì)菌、原生動(dòng)物和其它微生物群聚集在一起指由菌膠團(tuán)形成細(xì)菌、原生動(dòng)物和其它微生物群聚集在一起形成的凝絮團(tuán)，在污水處理中具有很強(qiáng)的吸附、分解有機(jī)物和形成的凝絮團(tuán)，在污水處理中具有很強(qiáng)的吸附、分解有機(jī)物和毒物

17、的能力。毒物的能力。（活性污泥中細(xì)菌占（活性污泥中細(xì)菌占9095%，常見(jiàn)的有，常見(jiàn)的有生枝動(dòng)膠菌、假單胞生枝動(dòng)膠菌、假單胞菌屬、無(wú)色桿菌屬、黃桿菌屬、節(jié)桿菌屬菌屬、無(wú)色桿菌屬、黃桿菌屬、節(jié)桿菌屬等）等）這種方法對(duì)生活污水的這種方法對(duì)生活污水的bod5去除率可達(dá)去除率可達(dá)95%凈化過(guò)程包括兩種作用：凈化過(guò)程包括兩種作用： 生化作用，污水中的有機(jī)物被微生物分解；生化作用，污水中的有機(jī)物被微生物分解； 物理吸附、化學(xué)分解等作用；物理吸附、化學(xué)分解等作用；（2）生物膜法）生物膜法生物膜與活性污泥中的微生物基本相同。生物膜與活性污泥中的微生物基本相同。菌膠團(tuán)是活性污泥和生物膜的主體。菌膠團(tuán)是活性污泥和生

18、物膜的主體。生物轉(zhuǎn)盤(pán)由一組串聯(lián)在同一橫軸上的圓盤(pán)組成。每片圓盤(pán)的下半部侵在污水槽生物轉(zhuǎn)盤(pán)由一組串聯(lián)在同一橫軸上的圓盤(pán)組成。每片圓盤(pán)的下半部侵在污水槽中，上半部暴露在空氣中，整個(gè)轉(zhuǎn)盤(pán)由電動(dòng)機(jī)緩慢驅(qū)動(dòng)。隨著轉(zhuǎn)盤(pán)的不停轉(zhuǎn)動(dòng)，中，上半部暴露在空氣中，整個(gè)轉(zhuǎn)盤(pán)由電動(dòng)機(jī)緩慢驅(qū)動(dòng)。隨著轉(zhuǎn)盤(pán)的不停轉(zhuǎn)動(dòng)，污水中的有機(jī)物被生物膜上的微生物吸附、氧化和分解。污水中的有機(jī)物被生物膜上的微生物吸附、氧化和分解。第七節(jié)第七節(jié) 瘤胃微生物生態(tài)系統(tǒng)瘤胃微生物生態(tài)系統(tǒng) 一、瘤胃中的微生物發(fā)酵草食動(dòng)物進(jìn)食后，由纖維素分解菌和原生動(dòng)物纖維素分解菌和原生動(dòng)物將纖維素分解為纖維二糖，最終降解為葡萄糖，葡萄糖經(jīng)過(guò)微生物發(fā)酵產(chǎn)生乙酸、丙酸

19、、丁酸、乙酸、丙酸、丁酸、co2和和ch4，小分子的有機(jī)酸通過(guò)瘤胃壁進(jìn)入血液，進(jìn)一步氧化，為動(dòng)物的生命活動(dòng)提供能量來(lái)源，瘤胃中的這些反應(yīng)大約需要912小時(shí)完成。瘤胃微生物不僅為反芻動(dòng)物提供能量來(lái)源，而且提供氨基酸和維生素，這些都是動(dòng)物必須的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。二、瘤胃細(xì)菌種類革氏染色形狀發(fā)酵產(chǎn)物纖維素分解菌纖維素分解菌產(chǎn)琥珀酸絲狀菌陰性桿狀琥珀酸、乙酸、甲酸溶纖維丁酸弧菌陰性彎曲桿狀乙酸、乳酸、丁酸、甲酸、h2、co2白色瘤胃球菌陰性球形乙酸、甲酸、h2、co2clostridium lochheadii陰性球形乙酸、丁酸、甲酸、h2、co2淀粉分解菌淀粉分解菌拉氏擬桿菌陰性桿狀乙酸、甲酸、琥珀酸嗜淀粉

20、瘤胃桿菌陰性桿狀乙酸、甲酸、琥珀酸反芻月形單胞菌陰性彎曲桿狀乙酸、丙酸、乳酸溶淀粉琥珀酸單胞菌陰性卵圓形乙酸、丙酸、琥珀酸牛鏈球菌陽(yáng)性球形乳酸乳酸分解菌解乳月形單胞菌陰性彎曲桿狀乙酸、琥珀酸埃氏巨球形菌陽(yáng)性球形乙酸、丁酸、丙酸、戊酸、己酸、h2、co2果膠分解菌果膠分解菌多對(duì)毛螺菌陽(yáng)性彎曲桿狀乙酸、甲酸、乳酸、h2、co2產(chǎn)甲烷菌產(chǎn)甲烷菌瘤胃甲烷短桿菌陽(yáng)性桿狀ch4運(yùn)動(dòng)甲烷微球菌陰性桿狀ch4三、瘤胃原生動(dòng)物和真菌的作用瘤胃中特有的原生動(dòng)物群落（約106/ml）主要由專性厭氧的纖毛蟲(chóng)專性厭氧的纖毛蟲(chóng)組成，雖然它們不是瘤胃發(fā)酵所必須的生物種群，但它們捕食瘤胃細(xì)菌，起著控制瘤胃細(xì)菌密度的重要作用。

21、另外原生動(dòng)物還參與纖維素和淀粉的分解以及葡萄糖的發(fā)酵，產(chǎn)生同細(xì)菌發(fā)酵一樣的有機(jī)酸。瘤胃真菌是嚴(yán)格厭氧的真菌嚴(yán)格厭氧的真菌類群，其作用主要是：參與控制瘤胃細(xì)菌的密度、參與發(fā)酵纖維素的過(guò)程和降解其它植物多糖如木質(zhì)素、半纖維素和果膠。 四、瘤胃生態(tài)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)瘤胃生態(tài)系統(tǒng)的一個(gè)主要特征是其恒定性。l不同反芻動(dòng)物含有同樣主要的瘤胃細(xì)菌種群，但隨著飲食的略有不同，每個(gè)種群的比例也略有變化；l產(chǎn)生的揮發(fā)性脂肪酸的性質(zhì)和比例以及瘤胃co2和ch4的水平在不同種的反芻動(dòng)物中是相對(duì)恒定的。瘤胃中微生物的組成改變可引起動(dòng)物生病甚至死亡，如牛的飲食突然從纖維飼料改為谷物，則其瘤胃中牛鏈球菌大量生長(zhǎng)，從正常的107細(xì)

22、胞/ml，快速增長(zhǎng)到1010細(xì)胞/ml以上，牛鏈球菌進(jìn)行乳酸發(fā)酵產(chǎn)生大量的乳酸，酸化瘤胃（即酸中毒）殺死正常的瘤胃菌群。嚴(yán)重的酸中毒可以引起動(dòng)物的死亡。為了避免酸中毒，動(dòng)物需要一段時(shí)間逐漸地從飼料轉(zhuǎn)變成谷物，在飲食中緩慢地添加淀粉，選擇產(chǎn)生揮發(fā)性脂肪酸的淀粉降解者來(lái)替代牛鏈球菌。 一、甲烷生成的環(huán)境l甲烷的產(chǎn)生菌是專性厭氧產(chǎn)甲烷細(xì)菌.l自然界有三個(gè)基本環(huán)境產(chǎn)生甲烷:l第一是水體的沉積物、沼澤、凍土、水稻田、厭氧污水處理消化池等常見(jiàn)水體環(huán)境。l第二是動(dòng)物腸胃系統(tǒng)，尤其是反芻動(dòng)物。l第三是高溫的地?zé)釡厝?第八節(jié)第八節(jié) 產(chǎn)甲烷作用和互養(yǎng)共棲產(chǎn)甲烷作用和互養(yǎng)共棲二、產(chǎn)甲烷作用和微生物的互養(yǎng)共棲l產(chǎn)甲

23、烷過(guò)程大致可以分為三個(gè)階段:l第一階段第一階段主要由擬桿菌屬、月形單胞菌屬、丁酸梭菌屬、丁酸弧菌和一些腐敗菌利用胞外酶將碳水化合物、蛋白、脂肪等多聚物水解成氨基酸、單糖和脂肪酸，并發(fā)酵這些中間產(chǎn)物成各種低級(jí)脂肪酸和低級(jí)脂肪酸和醇類醇類。l第二階段第二階段是由產(chǎn)醋酸的細(xì)菌把低級(jí)脂肪酸如丙酸鹽、丁酸鹽、琥珀酸鹽和乙醇轉(zhuǎn)化為醋酸、co2和h2。l第三階段第三階段由產(chǎn)甲烷細(xì)菌利用h2還原co2生成甲烷，另外一些產(chǎn)甲烷細(xì)菌還可以把乙酸轉(zhuǎn)化為甲烷。 甲烷發(fā)酵中, 將有機(jī)物轉(zhuǎn)化為甲烷的主要細(xì)菌是將低級(jí)脂肪酸轉(zhuǎn)化為乙酸、co2和h2的次級(jí)發(fā)酵者產(chǎn)醋酸細(xì)菌，尤其是產(chǎn)生氫的脂肪酸氧化細(xì)菌，這類細(xì)菌以小分子的脂肪酸

24、或乙醇為能源，只有它們與耗氫的生物（如產(chǎn)甲烷菌或硫酸鹽還原菌）聯(lián)合時(shí)，才能旺盛生長(zhǎng)， 沼氣又稱生物氣，是一種混合可燃的氣體，主要成分為甲烷，另有少量的h2、n2和co2。 沼氣發(fā)酵的化學(xué)本質(zhì)是產(chǎn)甲烷細(xì)菌在厭氧條件下，利用h2還原co2等碳源營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)以產(chǎn)生細(xì)胞物質(zhì)、能量和代謝廢物ch4的過(guò)程。 沼氣發(fā)酵的三大功能： 飼料、能源、肥料三、沼氣發(fā)酵與環(huán)境保護(hù) 沼氣發(fā)酵意義：沼氣發(fā)酵意義： 燃燒燃燒 放熱：利用率放熱：利用率10% 秸桿等秸桿等 一步利用：秸桿一步利用：秸桿 草木灰：低效肥草木灰：低效肥(土壤退化土壤退化) 生物量生物量（植物殘?bào)w）（植物殘?bào)w） 梯級(jí)利用：秸桿梯級(jí)利用：秸桿 飼料飼料

25、禽畜糞便禽畜糞便 沼氣發(fā)酵沼氣發(fā)酵 有機(jī)肥料有機(jī)肥料 ch4 （改良土壤）（改良土壤） （能量能量90%）四、微生物生態(tài)系統(tǒng)與產(chǎn)品質(zhì)量實(shí)例：茅臺(tái)傳統(tǒng)醬香型白酒微生態(tài)及微生物研究 茅臺(tái)酒至高的品質(zhì)乃至茅臺(tái)鎮(zhèn)生產(chǎn)的優(yōu)質(zhì)醬香白酒，其品質(zhì)來(lái)源于該地域的微生物資源，其核心競(jìng)爭(zhēng)力也是該地域的微生物資源。離開(kāi)了茅臺(tái)生產(chǎn)不出茅臺(tái)酒來(lái)源華夏酒報(bào)，其核心內(nèi)涵也就是離開(kāi)了茅臺(tái)的微生物種群資源，生產(chǎn)不出茅臺(tái)酒。因此，離開(kāi)了茅臺(tái)鎮(zhèn)的微生態(tài)微生物資源，自然生產(chǎn)不出茅臺(tái)鎮(zhèn)優(yōu)質(zhì)的醬香白酒。茅臺(tái)微生態(tài)環(huán)境中的微生物：經(jīng)過(guò)幾十年的研究，已分離、鑒定、保藏了329種微生物，其中，來(lái)源華夏酒報(bào)細(xì)菌有134種、酵母有59種、霉菌98種

26、、放線菌38種。1 茅臺(tái)制酒發(fā)酵過(guò)程中的微生物 據(jù)范光先等人報(bào)道，從制酒堆積發(fā)酵及發(fā)酵過(guò)程酒醅中分離得到微生物85種，其中細(xì)菌41種、酵母28種、霉菌16種。其主要是枯草芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌、環(huán)壯芽孢桿菌、短小芽孢桿菌、凝結(jié)芽孢桿菌、蠟狀芽孢桿菌、巨大芽孢桿菌、遲緩芽孢桿菌、粟褐芽孢桿菌、堅(jiān)強(qiáng)芽孢桿菌、蘇云金芽孢桿菌、來(lái)源中國(guó)酒業(yè)新聞網(wǎng)芽孢桿菌、釀酒酵母、克魯斯假絲酵母、漢遜酵母、異常漢遜酵母、絲孢酵母、假絲酵母、白地霉、毛霉、根霉、梨頭霉、構(gòu)巢曲霉、煙曲霉、叢梗孢霉、亮白曲霉、擬青霉、黃曲霉、紅曲霉、紫紅曲霉、紅色紅曲霉、monascus pilosus、thermomyces lanug

27、inosus等。茅臺(tái)酒廠技術(shù)中心從制曲發(fā)酵過(guò)程分離得到97種微生物。其中，細(xì)菌40種、酵母18種、霉菌35種、放線菌有4種。其細(xì)菌主要是枯草芽孢桿菌、嗜熱脂肪芽孢桿菌等，酵母主要是酒精酵母、假絲酵母、絲孢酵母、漢遜酵母、異常漢遜酵母、畢赤酵母等，霉菌主要為溫特曲霉、紫紅曲霉、紅色紅曲霉、monascus pilosus、byssochlamys nivea、byssochlfrom:amys fulva、ilmaniella sp.、eurotium herbariorum、rizomucor pusillus、moniliella acetoabuten、chrysosporium farinicola、chrysosporium fastidium等。其主要作用是產(chǎn)生淀粉酶、糖化酶、液化酶、蛋白酶、纖維素酶、酯化酶等水解酶類，并形成氨基酸、香草酸、阿魏酸、丁香酸等香味物質(zhì)。2 茅臺(tái)制曲發(fā)酵過(guò)程中的微生物茅臺(tái)酒廠技術(shù)中心分別對(duì)廠區(qū)生產(chǎn)環(huán)境、人居生態(tài)環(huán)境、自然生態(tài)環(huán)境的土壤、空氣中的微生物進(jìn)行了分離、鑒