水生微生態(tài)學(xué)

1、水生微生態(tài)學(xué)水生微生態(tài)學(xué)一、水生微生物數(shù)量和生物量的測(cè)定 （一）測(cè)定微生物的數(shù)量 1、顯微鏡直接計(jì)數(shù)： 利用血球計(jì)數(shù)器進(jìn)行。測(cè)定結(jié)果包括活菌數(shù)和死菌數(shù)，稱全菌計(jì)數(shù)法。 2、平板計(jì)數(shù)法：通過計(jì)數(shù)菌落計(jì)算出樣品中的活菌數(shù) 3、薄膜過濾計(jì)數(shù)法 ：將定量樣品通過薄膜，取下薄膜進(jìn)行培養(yǎng)。計(jì)算其上的菌落數(shù)而求出樣品中所含的菌數(shù)。 4、比濁法：用比色計(jì)或分光光度計(jì)測(cè)定培養(yǎng)液的濁度。 （二）測(cè)定微生物的生物量1、稱重法：直接稱量樣品的濕重或干重2、含氮量測(cè)定法：即測(cè)定細(xì)胞的總含氮量乘以6.25，就是該微生物的蛋白質(zhì)量3、DNA含量測(cè)定法 主要來源于土壤、空氣、污水、人和動(dòng)植物排泄物以及動(dòng)植物尸體等。 1、泉水

2、：泉水中含少量細(xì)菌，細(xì)菌總數(shù)在每毫升泉水幾千到十萬個(gè)之間，腐生菌在十到幾百個(gè)之間。由于營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量低，因此較小型球菌和短桿菌常占優(yōu)勢(shì)。溫泉50，藍(lán)細(xì)菌、酵母菌（隱球酵母屬）溫泉80，假絲酵母屬、紅酵母屬、隱球酵母屬 2、河流：微生物變化大，隨季節(jié)和河斷不同而變化。在流動(dòng)水體中，水上層只有單細(xì)胞藻類和細(xì)菌生長(zhǎng)。在水流緩慢的淺水處，常有絲狀藻類和絲狀細(xì)菌和真菌生長(zhǎng)。 在天然湖泊中，細(xì)菌總數(shù)為幾十到幾百萬個(gè)/ml。清潔湖泊和水庫中，以自養(yǎng)菌為主，常見的有硫細(xì)菌、鐵細(xì)菌和含光合色素的綠細(xì)菌、紫色細(xì)菌以及藍(lán)細(xì)菌。此外還有無色桿菌、色桿菌等腐生菌。 有機(jī)質(zhì)豐富的不同深度的水體中，微生物種類有所不同。上層水

3、中氧含量高，主要有假單胞菌屬、柄桿菌屬、噬纖維菌屬和浮游球衣菌等好氧菌、真菌和藻類；在中層水中，主要有著色菌屬和綠菌屬等光合細(xì)菌；在底層水中，主要有脫硫弧菌屬、甲烷桿菌屬和甲烷球菌屬等厭氧性細(xì)菌、原生動(dòng)物和一些鞘細(xì)菌。 在富營(yíng)養(yǎng)湖中，夏季經(jīng)常發(fā)生藍(lán)藻水華。 池塘中細(xì)菌、真菌等微生物種類和數(shù)量一般與富營(yíng)養(yǎng)湖相近。池塘受人為因素影響大。如養(yǎng)魚池施肥和投餌可大幅度提高細(xì)菌種數(shù)、生物量和生產(chǎn)量。 1、與放養(yǎng)的魚類類別有關(guān) 鰱鳙等濾食性魚類的存在，可以起到調(diào)節(jié)細(xì)菌數(shù)量和改善水質(zhì)的作用。僅放養(yǎng)草魚和鯉魚的魚池，細(xì)菌數(shù)量波動(dòng)劇烈；而放養(yǎng)鰱的魚池，細(xì)菌數(shù)量長(zhǎng)期穩(wěn)定。 2、池塘中微生物與季節(jié)變動(dòng)及水平分布和垂直

4、分布有關(guān)（1）與季節(jié)的關(guān)系：魚池浮游細(xì)菌生物量變化的季節(jié)順序是秋 夏春冬。 （2）水平分布：在有風(fēng)天氣，浮游細(xì)菌的水平分布明顯，一般沿岸漲水處細(xì)菌增多；而上風(fēng)處和沿岸消水處相對(duì)少。（3）垂直分布：受季節(jié)影響，因?yàn)椴煌竟?jié)水溫和浮游植物生物量不同?？傏厔?shì)是，春季底層多，夏季底層、中層多，秋季中層、表層多。 海水體積大，微生物的種類和數(shù)量較多，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過陸地微生物的總量。海水中常見細(xì)菌主要有假單胞菌屬、枝動(dòng)菌屬、弧菌屬、螺菌屬、梭菌屬、變形菌屬、硫菌屬、硝化細(xì)菌和藍(lán)細(xì)菌的一些種類。常見酵母菌有色串孢屬和酵母菌屬。此外還有噬菌體、霉菌、藻類和原生動(dòng)物。 湖泥表層有機(jī)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量高，因此棲息了大量的微生

5、物。其不同菌群存在季節(jié)變動(dòng)，幾乎都呈現(xiàn)冬季最小值。 （一）水生動(dòng)物體表上微生物的分布 硬骨魚類體表主要附著革蘭氏陰性無芽孢桿菌，很多魚體上也有真菌；低等水生動(dòng)物如橈足類體表也有細(xì)菌和真菌；海洋細(xì)菌如弧菌能分泌甲殼質(zhì)分解酶，因此易于在甲殼動(dòng)物體表附著，如養(yǎng)殖對(duì)蝦的細(xì)菌性病害主要是弧菌病就與此有關(guān)，一旦對(duì)蝦受到外傷或由甲殼質(zhì)分解的作用，弧菌立即侵入到對(duì)蝦體內(nèi)引起感染。 魚類消化道短，結(jié)構(gòu)機(jī)能多未分化，胃腸道處于酸環(huán)境（pH為2-5），富含膽汁，對(duì)水環(huán)境的許多微生物具抑制作用，形成了與體表和水環(huán)境不同的微生物群落。 1、淡水魚的微生物：以嗜水氣單胞菌、A型擬桿菌、假單胞菌屬和腸桿菌科的細(xì)菌占優(yōu)勢(shì)。2

6、、海水魚的微生物：以弧菌屬細(xì)菌為主 由于對(duì)蝦大部分時(shí)間行底棲生活，屬雜食性水生動(dòng)物，因而其腸道菌落與底棲細(xì)菌和沉積物中的菌群有關(guān)。以假單胞菌屬和弧菌科的細(xì)菌為主。 對(duì)蝦的蚤狀幼體期活菌總數(shù)達(dá)高峰，隨后急劇減少。 蚤狀幼體期以弧菌為主，達(dá)成體期（孵化后126天）則以假單胞菌為主。發(fā)育不良的成體對(duì)蝦則以氣單胞菌居多。 一些藻類體上附有細(xì)菌。當(dāng)形成浮游植物水華時(shí)，沒有細(xì)菌存在；硅藻能主動(dòng)抑制細(xì)菌在其表面附著。 一、物理因素 1、光照：在自然情況下，水的混濁阻止日光進(jìn)入或?yàn)閼腋×Ｗ臃瓷涠?；另一個(gè)因素是水的流動(dòng)，使日光對(duì)菌體的殺傷時(shí)間減少。 2、溫度：各種微生物都有其生長(zhǎng)繁殖的最低溫度、最適溫度、最

7、高溫度和致死溫度，根據(jù)微生物的溫度需要將其分為低溫型、中溫型和高溫型。 3、壓力：一些菌體對(duì)壓力變化表現(xiàn)出形態(tài)變化。 4、渾濁度：由懸浮物所致。懸浮物對(duì)細(xì)菌的生長(zhǎng)繁殖具促進(jìn)作用。也影響水體中微生物區(qū)系的組成。 二、化學(xué)因素 1、PH值：水中細(xì)菌最適PH為6.5-7.5，當(dāng)水質(zhì)的PH低于4 或高于9時(shí)，水中大多數(shù)細(xì)菌的活動(dòng)受到抑制，代之的是一些喜酸的酵母和霉菌或喜堿的硝化細(xì)菌和尿素細(xì)菌。 2、氧化還原電位：它影響微生物細(xì)胞內(nèi)許多酶的活性和細(xì)胞的呼吸作用。氧化還原電位與PH值成反比，與含氧量成正比。3、鹽度4、無機(jī)物：主要是無機(jī)氮和磷化合物 5.有機(jī)物：是腐生菌和真菌生長(zhǎng)的限制因素6、溶解氣體：O

8、2、分子態(tài)氮、CO2、H2S等 三、生物因素 （一）營(yíng)養(yǎng)競(jìng)爭(zhēng)（二）不同微生物的相互作用：即共生和拮抗關(guān)系 （三）細(xì)菌和真菌的濾食者1、原生動(dòng)物可部分濾食細(xì)菌2、濾食動(dòng)物可濾食細(xì)菌和真菌：如海綿、貝類、輪蟲、枝角類、橈足類和一些濾食性魚類。（四）噬菌體、細(xì)菌和真菌對(duì)微生物的侵襲（五）生長(zhǎng)和抑制物質(zhì)：維生素、酶和抗生素 一、微生物與能量流 微生物在生態(tài)系統(tǒng)中作為還原者把綠色植物產(chǎn)生的能量通過食物鏈進(jìn)行傳遞。 二、微生物與食物鏈通過食物鏈和食物網(wǎng)關(guān)系可看出，細(xì)菌在水生動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)上起著極其重要的作用。不僅原生動(dòng)物、輪蟲、甲殼動(dòng)物、軟體動(dòng)物等攝食細(xì)菌，一些魚類也食細(xì)菌。水中細(xì)菌多集聚成絮狀、片狀和塊狀等聚

9、合體，許多動(dòng)物不能吃單個(gè)細(xì)菌但可吃聚合體?？梢娂?xì)菌是一種營(yíng)養(yǎng)豐富的食物，目前光合細(xì)菌已大量培養(yǎng)，已用到水產(chǎn)養(yǎng)殖中，既改善水質(zhì)，防治魚病，又能做為飼料添加劑，能很好地促進(jìn)水產(chǎn)經(jīng)濟(jì)動(dòng)物的生長(zhǎng)。 三、微生物與物質(zhì)循環(huán) （一）物質(zhì)循環(huán)的基本概念：又稱生物地球化學(xué)循環(huán)，即一切生物將所需的化學(xué)元素自非生命物質(zhì)狀態(tài)轉(zhuǎn)變成有生命物質(zhì)狀態(tài)，然后再?gòu)挠猩镔|(zhì)狀態(tài)轉(zhuǎn)變成非生命物質(zhì)狀態(tài)，如此循環(huán)，以致無窮。 （二）水中有機(jī)物質(zhì)的生產(chǎn)量：水中有機(jī)物質(zhì)的生產(chǎn)者主要是藍(lán)細(xì)菌和真核藻類，其次是少量的光能自養(yǎng)菌和化能自養(yǎng)菌。異養(yǎng)細(xì)菌和真菌的次級(jí)產(chǎn)量大。 （三）碳素循環(huán)：CO2、碳酸鹽、有機(jī)碳CO2 初級(jí)生產(chǎn)者 有機(jī)碳化合物

10、食物鏈 水生動(dòng)物 微生物 分泌物及殘?bào)w（四）氮素循環(huán) 1、固氮作用： N2 固氮細(xì)菌和藍(lán)藻 NH3和氮化合物 2、氨化作用（蛋白質(zhì)分解菌和真菌） 含氮有機(jī)物 微生物 氨3、硝化作用 (有氧條件下進(jìn)行） 氨 微生物 硝酸鹽 （硝化細(xì)菌）4、脫氮作用：（無氧條件下進(jìn)行） N2O N2NO3- NO2- NO NH2OH NH35、N轉(zhuǎn)化在水體中的生產(chǎn)意義：施肥增氧促進(jìn)微生物有氮循環(huán)，可促進(jìn)水生動(dòng)物的餌料生物的繁殖，有利于提高水體生產(chǎn)力。 （五）硫循環(huán)1、硫的生物循環(huán)硫酸鹽 綠色植物 有機(jī)含硫化合物 H2S 硫化作用 硫化細(xì)菌、硫磺細(xì)菌 硫磺 2、S循環(huán)對(duì)水體生產(chǎn)力的影響 （1）硫酸鹽可作水生植物和

11、微生物的養(yǎng)料 （2）厭氧時(shí)，H2S累積，引起魚類中毒死亡 （六）磷、鐵等的循環(huán) 磷是微生物生長(zhǎng)的限制因子，也是水體富營(yíng)養(yǎng)化標(biāo)志。 四、微生物與水污染 （一）污水凈化的微生物學(xué)原理 利用微生物群體對(duì)有機(jī)物和毒性物質(zhì)進(jìn)行轉(zhuǎn)化的過程。 （二）污水凈化的方法 1、厭氧處理法：消化和發(fā)酵過程，使有機(jī)物分解。 （1）過程： a.大分子物質(zhì)被胞外酶消化為可溶性物質(zhì) b.微生物產(chǎn)酸發(fā)酵，將可溶性物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)橛袡C(jī)酸和醇類 c.有機(jī)酸、醇類被發(fā)酵為CO2、H2 d.通過甲烷細(xì)菌轉(zhuǎn)變H2、CO2為CH4 （2）應(yīng)用：處理含大量不溶性有機(jī)物質(zhì)的污水 2、好氣處理法；好氣菌的作用 （1）灑滴池法 實(shí)質(zhì)：用生長(zhǎng)在濾池濾石上的細(xì)菌及低等生物形成的一層生物膜進(jìn)行處理。 特點(diǎn)：處理量小，冬季效果差（2）活性污泥法 A.實(shí)質(zhì)：在通氣條件下，微生物進(jìn)行繁殖形成活性污泥絮狀物而對(duì)污水進(jìn)行處理。 B.種類： a.傳統(tǒng)曝氣池法