第八章微生物生態(tài)

第八章微生物生態(tài)第一節(jié)生態(tài)系統(tǒng)的基本概念及特征第二節(jié)生態(tài)因子對(duì)微生物的影響第三節(jié)自然界的物質(zhì)循環(huán)及污染物質(zhì)的生物轉(zhuǎn)化第四節(jié)污染水體的微生物生態(tài)及水體污染的生物評(píng)價(jià)第一節(jié)生態(tài)系統(tǒng)的基本概念及特征一、種群、群落、生態(tài)系統(tǒng)和生物圈二、生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)三、生態(tài)系統(tǒng)的特征四、微生物在生態(tài)系統(tǒng)中的作用

一、種群、群落、生態(tài)系統(tǒng)和生物圈種群：一個(gè)物種在一定空間范圍內(nèi)的所有個(gè)體的總和在生態(tài)學(xué)中稱為種群。群落：所有不同種的生物的總和稱為群落。生態(tài)系統(tǒng)：生物群落及其生存環(huán)境共同組成的動(dòng)態(tài)平衡系統(tǒng)就是生態(tài)系統(tǒng)。生物圈：地球上所有生物及其生活的那部分非生命環(huán)境的稱稱為生物圈。生態(tài)系統(tǒng)的概念雖然在20世紀(jì)30年代就已提出了，但直到1971年大坂先生才給了一個(gè)普通的定義，生態(tài)系統(tǒng)具有互相聯(lián)系的多種因素，而又是達(dá)到整體共同目的集合體。這就是我們常說(shuō)的，生態(tài)系統(tǒng)是研究生物群落和生活環(huán)境的綜合體。也就是說(shuō)，自然界一定空間的生物與環(huán)境之間相互作用、相互制約，不斷演變，達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡、相對(duì)穩(wěn)定的統(tǒng)一整體。這是一種具有一定結(jié)構(gòu)和功能的自然界的基本單位。生物圈就是適合生物生存的地球表面由大氣圈、水圈和土壤巖圈所組成。生物圈為自然界最大的、最完整的、最精美的生態(tài)系統(tǒng)，包含了非生物的無(wú)機(jī)環(huán)境系統(tǒng)和生物系統(tǒng)，兩個(gè)巨大系統(tǒng)之間經(jīng)常不停地進(jìn)行著物質(zhì)循環(huán)，也就是所謂的生物地球化學(xué)循環(huán)。這種物質(zhì)和能量流動(dòng)是生物圈的蘑要功能，是存長(zhǎng)期演化過(guò)程中逐步形成的，其中對(duì)人類和生物意義最大的三大物質(zhì)循環(huán)是二氧化碳、水和氮循環(huán)，生物圈就是在這種功能促使下保持了生機(jī)，并不停地變化和發(fā)展，使整個(gè)地球萬(wàn)象更新，充滿生機(jī)。生態(tài)系統(tǒng)是研究自然界任何…部分的自然實(shí)體，例如森林、草原、凍原、荒漠、，湖泊、河流、灘涂、海灣、河口、農(nóng)田、城市、礦山，油田和水庫(kù)等，它們都可作為生態(tài)系統(tǒng)的研究對(duì)象，這些自然實(shí)體都有自己特有的結(jié)構(gòu)和功能，生態(tài)系統(tǒng)的中心任務(wù)就是研究它們的結(jié)構(gòu)和功能。生態(tài)系統(tǒng)的組成成分可以分為生命和非生命兩大類，任何一個(gè)態(tài)系統(tǒng)都是由以下四部分組成的。(l)非生命環(huán)境包括無(wú)機(jī)物，如氧、氮、二氧化碳、礦物質(zhì)水等；有機(jī)物，如蛋白質(zhì)、碳水化合物、脂類和腐殖質(zhì)等；太陽(yáng)射能。(2)生產(chǎn)者主要是綠笆植物與光合細(xì)菌。它們?cè)谏鷳B(tài)系統(tǒng)中起初級(jí)生產(chǎn)的作用，、所以又稱之為初級(jí)生產(chǎn)者。，生產(chǎn)者以水、二氧碳為原料，由葉綠素吸收太陽(yáng)光能制造有機(jī)物。只有生產(chǎn)者才能太陽(yáng)能固定在地球上成為一切生物生命活動(dòng)的能源。(3)消費(fèi)者．主要是動(dòng)物，又分為一級(jí)消費(fèi)者、二級(jí)消費(fèi)者……草食動(dòng)物直接以植物為食，是一級(jí)消費(fèi)者；以草食動(dòng)物為食的肉食動(dòng)物，稱為二級(jí)消費(fèi)者；以二級(jí)消費(fèi)者為食的動(dòng)物，稱為三級(jí)消費(fèi)……消費(fèi)者雖不是有機(jī)物的最初生產(chǎn)者，但在生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)與量的轉(zhuǎn)化過(guò)程中，也是一個(gè)極為重要的環(huán)節(jié)。另外，寄生者是特殊的叫類消費(fèi)者。人類也屬于消費(fèi)者。(4)分解者分解者則將動(dòng)、植物尸體及其排泄物分解為無(wú)機(jī)物，達(dá)到還原為非生物環(huán)境的效果的生物群，它為異養(yǎng)生物，包括大部分細(xì)菌、1i霉菌。，分解者從有機(jī)營(yíng)養(yǎng)來(lái)看，也是消費(fèi)者的一員，而從有機(jī)物無(wú)機(jī)化的作用來(lái)看，分解者在生態(tài)系統(tǒng)中的作用是非常重要的。生態(tài)系統(tǒng)的組成二、生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)構(gòu)成生態(tài)系統(tǒng)的各組成部分，各種生物的種類、數(shù)量和空間配置，在一定時(shí)期均處于相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)，使生態(tài)系統(tǒng)能夠各自保持一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特征，一般從形態(tài)和營(yíng)養(yǎng)關(guān)系兩個(gè)角度進(jìn)行研究。（一）形態(tài)結(jié)構(gòu)（二）營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)（一）形態(tài)結(jié)構(gòu)從形態(tài)結(jié)構(gòu)上講，生態(tài)系統(tǒng)的生物種類、種群數(shù)量、種的空間配置．（水平分布、垂直分布）、種的時(shí)間變化（發(fā)育、季相）等構(gòu)成了生態(tài)系統(tǒng)的形態(tài)結(jié)構(gòu)。如，一個(gè)森林生態(tài)系統(tǒng)，其中動(dòng)物、植物和微生物的種類和數(shù)量基本上是穩(wěn)定的。在空間分布上，自上而下具有明顯的成層現(xiàn)象，地上有喬木、灌木、草本、苔蘚，地下有淺根系、深根系及其根際微生物。在森林中棲息的各種動(dòng)物，也都有其相對(duì)的空間位置，。許多鳥(niǎo)類在樹(shù)上營(yíng)巢，許多獸類在地面筑窩，許多鼠類在地下掘洞，在水平分布上，林緣、林內(nèi)植物和動(dòng)物的分布也有明顯不同。植物的種類、；數(shù)量及其空間位置是生態(tài)系統(tǒng)的骨，是各個(gè)生態(tài)系統(tǒng)形態(tài)結(jié)構(gòu)的主要標(biāo)志。（二）營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)生態(tài)系統(tǒng)各組成部分之間建立起來(lái)的營(yíng)養(yǎng)關(guān)系，構(gòu)成了營(yíng)養(yǎng)結(jié)。營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)的模式可用圖6-1來(lái)表示。由于各個(gè)生態(tài)系統(tǒng)中的環(huán)境、生產(chǎn)者、消費(fèi)者和還原者不同，就構(gòu)成了各自的營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)。營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)是生態(tài)系統(tǒng)中能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)的基礎(chǔ)。圖6-2是一個(gè)典型的水生生態(tài)系統(tǒng)的正常營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)和功能情況；圖中的生產(chǎn)者可分為兩類：一類是可以扎根于水底的大型植物，另一類是自由漂浮著的微小植物c通常是藻類，我們稱箕為浮游植物Phytoplankton)。浮游植物雖然使水體呈綠色，但通常肉眼觀察不到，它們是生態(tài)系中的主要生產(chǎn)者，通過(guò)光合作用貯藏能量和釋放出氧氣。初級(jí)消費(fèi)者是指水底動(dòng)物和浮游動(dòng)物(Zooplankton)浮游動(dòng)物是一些只有很弱或沒(méi)有游泳能力的微小動(dòng)物，生態(tài)系統(tǒng)中其他消費(fèi)是魚(yú)、昆蟲(chóng)、蛙、人以及以有機(jī)碎屑為生的食屑類生物。腐爛的生物、細(xì)菌和真菌，使?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)經(jīng)過(guò)循環(huán)又重新回到生系，這是個(gè)閉合循環(huán)。在這種平衡生態(tài)系中，只要沒(méi)有過(guò)量的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和廢物，無(wú)須人類的幫助，生態(tài)系能夠自動(dòng)保持水體的清潔和健康。不幸的是，當(dāng)城市變得越來(lái)越大和技術(shù)變得更現(xiàn)代化之后，這種平衡的水生生態(tài)系統(tǒng)受到嚴(yán)重破壞而喪失了正常功能。四、生態(tài)系統(tǒng)的特征生態(tài)系統(tǒng)是自然界的基本功能單元，其功能主要表現(xiàn)在生物生產(chǎn)、能量流、物質(zhì)循環(huán)和信息傳遞，它們是通過(guò)生態(tài)系統(tǒng)的核心生物群落實(shí)現(xiàn)的。在生物生產(chǎn)過(guò)程中，能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)兩者缺一不可，是緊密聯(lián)系、相輔相成、、子共同進(jìn)行的。生物生產(chǎn)是生態(tài)系統(tǒng)的基本功能之一，只要有太陽(yáng)輻射、水、二氧化碳及無(wú)機(jī)物，植物、、藻類及光合細(xì)菌等就利用太陽(yáng)能，將二化碳和水合成碳水化合物：進(jìn)而合成蛋白質(zhì)和脂肪廣構(gòu)成植物體。能量流動(dòng)是太陽(yáng)將能鬃供給植物、藻類和光合細(xì)菌等進(jìn)行光合作用合成有機(jī)物，：并將光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能而貯存植物體內(nèi)，能量再通過(guò)食物鏈由一種生物體轉(zhuǎn)移到另一生物體內(nèi)。例如，植物一草食物一肉食動(dòng)物，植物（生產(chǎn)者）和動(dòng)物（消費(fèi)者）．“尸體及代謝產(chǎn)物被微生物分解，一部分能量在微生物中流動(dòng)，另一部分能量以熱形式被散發(fā)至自然界。能量在流動(dòng)過(guò)程中不斷消耗，并由太陽(yáng)連不斷地補(bǔ)充和更新。物質(zhì)循環(huán)是生態(tài)系統(tǒng)中生物群落所需的各種營(yíng)養(yǎng)物在環(huán)境、生產(chǎn)、消費(fèi)者和分解者（各營(yíng)養(yǎng)級(jí)）之間傳遞，處于不斷循環(huán)之中形成的物質(zhì)流。大氣、水域或土壤中的物質(zhì)，例如，二氧化碳、水及無(wú)機(jī)通過(guò)植物吸收進(jìn)入食物鏈，就轉(zhuǎn)移給草食動(dòng)物，再轉(zhuǎn)給肉食動(dòng)物，最后被微生物分解與轉(zhuǎn)化回到環(huán)境中。回到環(huán)境的物質(zhì)又一次被植物收利用，重新進(jìn)入食物鏈，如此不斷地參加生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)。當(dāng)生態(tài)系統(tǒng)的能量和物質(zhì)的輸入輸出，生物種類的組成和各個(gè)種群的例處于較長(zhǎng)時(shí)期的相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，這種狀態(tài)稱為生態(tài)平衡。當(dāng)自然和人為干預(yù)因素的影響超過(guò)了生態(tài)系統(tǒng)的自動(dòng)調(diào)節(jié)能力（即生態(tài)閾限）時(shí)，則引起結(jié)構(gòu)及功能失調(diào)。此即生態(tài)平衡破壞或失調(diào)。生態(tài)系統(tǒng)的信息傳遞在茍同生物群落與其生活環(huán)境之間、生物群落內(nèi)個(gè)種群生物之間的關(guān)系上具有重要意義。生態(tài)系統(tǒng)的信息包括營(yíng)養(yǎng)信息、化學(xué)信息、物理信息和行為信息。生態(tài)系統(tǒng)具有自動(dòng)恢復(fù)穩(wěn)定態(tài)的能力。系統(tǒng)的組成成分愈多樣，能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)的途徑愈復(fù)雜，這種調(diào)節(jié)能力就愈強(qiáng)。反之，成分愈單調(diào)，結(jié)構(gòu)域愈簡(jiǎn)單，則調(diào)節(jié)能力愈小。然而這種調(diào)節(jié)能力有一定的幅度，超過(guò)這個(gè)幅度就不再能起調(diào)節(jié)作用，從而使生態(tài)環(huán)境遭到破壞。在同一環(huán)境內(nèi)，原有的生物群落可暫時(shí)或永久消失，有新生的群落所代替，這種交替現(xiàn)象稱為生態(tài)演替或生態(tài)消長(zhǎng)。四、微生物在生態(tài)系統(tǒng)中的作用微生物是生態(tài)系統(tǒng)的重要成員，特別是作為分解者分解系統(tǒng)中的有機(jī)物，對(duì)生態(tài)系統(tǒng)乃至整個(gè)生物圈的能量流動(dòng)、物質(zhì)循環(huán)發(fā)揮著獨(dú)特的不可替代的作用。1、有機(jī)物的主要分解者2、物質(zhì)循環(huán)中的重要成員3、生態(tài)系統(tǒng)中的初級(jí)生產(chǎn)者4、物質(zhì)和能量的蓄存者5、地球生物演化中的先鋒種類第二節(jié)微生物在環(huán)境中的分布一、土壤中的微生物二、水體中的微生物三、空氣中的微生物四、極端環(huán)境中的微生物一、土壤中的微生物（一）土壤的環(huán)境條件具有絕大多數(shù)微生物生活所需的各種條件。土壤中含有豐富的動(dòng)植物和微生物殘?bào)w，可供微生物作為碳源、氮源和能源。土壤中含有大量而全面的礦質(zhì)元素。土壤中的水分可供微生物所需水分。土壤的pH范圍與微生物生長(zhǎng)十一的pH范圍相一致。（二）土壤中微生物的類群、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、土壤深度和層次等不同而有很大差異。1、細(xì)菌：土壤中細(xì)菌可占微生物總量的70%~90%，占土壤有機(jī)質(zhì)的1%左右。它們數(shù)量大、個(gè)體小，與土壤接觸的表面積特別大，是土壤最大的生物活動(dòng)面。2.放線菌土壤中放線菌的數(shù)量?jī)H次于細(xì)菌，他們以分支絲狀營(yíng)養(yǎng)體纏繞于有機(jī)物或土粒表面，并伸展與土壤孔隙中。1g土壤中的放線菌孢子可達(dá)10^7-10^8個(gè)，占土壤微生物總數(shù)的5%-30%,在有機(jī)物含量豐富和偏堿性土壤中這個(gè)比例更高。放線菌對(duì)干燥條件抗性比較大，并能在沙漠土壤中生存。目前已知的放線菌種大多是分離自土壤。放線菌主要分布于耕作層中，歲土壤深度增加其數(shù)量、種類減少。3.土壤中可以找到大多數(shù)真菌，并廣泛分布與土壤耕作層，在30cm處一下很難找到真菌。真菌中霉菌的菌絲體像放線菌一樣，發(fā)育纏繞在有機(jī)物碎片和土粒表面，向四周伸展，蔓延于土壤孔隙中，并形成有性或無(wú)性孢子。土壤中酵母菌含量較少，每克土壤在10-10^3個(gè)，但在果園、養(yǎng)蜂場(chǎng)土壤中含量較高大部分土壤真菌可以代謝碳水化合物，包括多糖，甚至進(jìn)入土壤的外來(lái)真菌也可以生長(zhǎng)并講解植物殘?bào)w的大部分組分，少數(shù)幾種真菌還會(huì)講解木質(zhì)素。4.藻類土壤中藻類的數(shù)量遠(yuǎn)比其他微生物類群少，在土壤微生物總量中不足1%。在超市的土壤表面和近表土層中，發(fā)育有許多大多為單細(xì)胞的硅藻或呈絲狀的綠藻和裸藻，偶見(jiàn)有金藻和黃藻。在溫暖季節(jié)的積水土面可發(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，水田中還有水網(wǎng)藻和水綿等絲狀綠藻。土層表面的土著藻類可以進(jìn)入土壤的亞表層，這是這些藻類又稱為外來(lái)藻類，并有可能被其他微生物吞噬。5.原生生物大部分原生生物往往只存在于土壤的表層15cm處，因?yàn)橥撩嫘枰鄬?duì)高濃度的氧氣。土壤中原生動(dòng)物的數(shù)量變化很大，每克有10-10^5個(gè)。在復(fù)函有機(jī)物質(zhì)的土壤中含量較高。種類有纖毛蟲(chóng)、鞭毛蟲(chóng)和根足蟲(chóng)等單細(xì)胞能運(yùn)動(dòng)的原生動(dòng)物。我們形態(tài)和大小差異都很大，主要以分列方式進(jìn)行無(wú)性繁殖。原生動(dòng)物的生存數(shù)量往往會(huì)影響土壤中其他微生物的生物量。原生動(dòng)物對(duì)于土壤有機(jī)物質(zhì)的分解具有顯著作用。（三）土壤微生物區(qū)系土壤微生物區(qū)系是指在某一特定環(huán)境和生態(tài)條件下，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(dòng)強(qiáng)度。土壤微生物區(qū)系中的微生物種類數(shù)量以及活動(dòng)強(qiáng)度等特點(diǎn)隨著季節(jié)變化（包括溫度、濕度和有機(jī)物質(zhì)的進(jìn)入等）而發(fā)生顯著的年周期變化。根據(jù)土壤微生物各類群在土壤中的發(fā)育特點(diǎn)，可以分為土著性區(qū)系和發(fā)酵性區(qū)系兩類土著性微生物區(qū)系是那些對(duì)新鮮有機(jī)物質(zhì)不很敏感、常年維持在某一數(shù)量水平上，及時(shí)由于有機(jī)物質(zhì)的加入或溫度、濕度變化而引起數(shù)量變化，其變化幅度也較小的那些微生物。如革蘭氏陽(yáng)性球菌類、色桿菌、芽孢桿菌、節(jié)桿菌、分支桿菌、放線菌、青霉、曲霉、叢霉等。發(fā)酵性微生物區(qū)系是那些對(duì)新鮮有機(jī)物質(zhì)很敏感，在有新鮮動(dòng)植物殘?bào)w存在時(shí)可爆發(fā)性地旺盛發(fā)育，而在新鮮殘?bào)w消失后又很快消退的微生物區(qū)系。包括各類革蘭氏陰性無(wú)芽孢桿菌、酵母菌、以及芽孢桿菌、鏈霉菌、根霉、曲霉、木霉、鐮刀霉等。二、水體中的微生物水體微生物主要來(lái)自土壤、空氣、動(dòng)植物殘?bào)w及分泌排泄物、工業(yè)生產(chǎn)廢物、廢水及市政生活污水等。許多土壤微生物在水體中也可見(jiàn)到。水中溶有或懸浮著各種有機(jī)和有機(jī)物質(zhì)，可供微生物生命活動(dòng)之需。但由于各水體中所含的有機(jī)物和無(wú)機(jī)物種類和數(shù)量以及酸堿度、滲透壓、溫度等的差異，個(gè)水域中發(fā)育的微生物種類和數(shù)量各部相同。

水體也常稱為人力和動(dòng)植物病原微生物的重要傳播途徑（一）淡水中的微生物自然界的水泉可以分為淡水生境和海水生境，淡水生境包括湖水、池塘、沼澤地、溫泉、溪流和河流。海水生境就是海洋。在淡水中具有代表性的細(xì)菌有：無(wú)色細(xì)菌、黃桿菌、短桿菌、微球菌、芽孢桿菌、假單胞菌、諾卡氏菌、鏈霉菌、小單胞菌、噬纖維菌、螺旋菌和弧菌。許多有柄細(xì)菌，例如柄桿菌和生絲微菌生長(zhǎng)在水中的一些固體表面上。在淡水生態(tài)系統(tǒng)中真菌和細(xì)菌是重要的外來(lái)有機(jī)物的講解著名單植物碎片進(jìn)入水生態(tài)時(shí)，微生物開(kāi)始媳婦在這些碎片上，并進(jìn)行有機(jī)物的再循環(huán)。這樣微生物就介入了外來(lái)有機(jī)碳的轉(zhuǎn)移，使有機(jī)碳轉(zhuǎn)化成淡水生態(tài)系統(tǒng)中土著微生物的細(xì)胞生物碳，在淡水生態(tài)系統(tǒng)中微生物對(duì)許多其他元素的轉(zhuǎn)化和循環(huán)也起著關(guān)鍵作用。（二）海水中的微生物海水中微生物的分布以近海岸和海底污泥表層為最多，海洋中心部位水體中數(shù)量較少。從垂直分布來(lái)看，10m-50m深處為光合作用帶，浮游藻類生長(zhǎng)旺盛，也帶動(dòng)力腐生細(xì)菌的繁殖，再往下則數(shù)量大為減少。海洋原生動(dòng)物可以適應(yīng)有鹽環(huán)境，有事土面可以忍受10%的NaCl濃度。海洋原生動(dòng)物是以細(xì)菌、水生植物和形態(tài)更系哦啊的水生動(dòng)物作為食物，這樣就在初級(jí)生產(chǎn)者和海洋食物網(wǎng)的高等生物之間建立起海洋食物網(wǎng)的連接點(diǎn)。三、空氣中的微生物空氣并不具備微生物生長(zhǎng)所必須的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和生存條件，因此空氣并不是微生物生長(zhǎng)繁殖的良好場(chǎng)所。但空氣仍存在有細(xì)菌、病毒、放線菌、真菌、藻類、原生動(dòng)物等各類微生物。他們來(lái)源于被封吹起的地面塵土和水綿小水滴以及人、動(dòng)物體表的干燥脫落物、呼吸道分泌物和排泄物等。。室外空氣中的微生物主要是真菌孢子?？諝庵谐Ｒ?jiàn)的真菌有半知菌類、枝孢屬和擔(dān)子菌屬綱的擲孢酵母。另外，空氣中擔(dān)子菌孢子濃度也非常大。霉菌有曲霉、青霉、木霉、根霉、毛霉、白地霉等，酵母有圓球酵母、紅色圓球酵母等。細(xì)菌主要來(lái)自，如芽孢桿菌屬的許多種。室外空氣中也有真菌，但不如室外的多。室內(nèi)空氣中主要真菌有腐生菌，如青霉、曲霉和其他能在食物和潮濕墻壁上生長(zhǎng)的微生物。在農(nóng)村的干草房、動(dòng)物飼養(yǎng)房，真菌和放線菌的數(shù)目是相當(dāng)多的，長(zhǎng)時(shí)間待在這些房間會(huì)引起人的肺部發(fā)生過(guò)敏反應(yīng)。在正常生活條件下，室內(nèi)的細(xì)菌來(lái)源主要有兩個(gè)方面：一是呼吸道表面；二是皮膚的小鱗片。所以室內(nèi)空氣中存在的細(xì)菌群落可以用來(lái)說(shuō)明皮膚和呼吸道新軍群落。主要的細(xì)菌有葡萄球菌，另外還有芽孢桿菌，產(chǎn)氣莢膜梭菌四、極端環(huán)境中的微生物在高溫環(huán)境、低溫環(huán)境、高壓環(huán)境。高堿環(huán)境、高酸環(huán)境。高鹽環(huán)境，還有高鹵環(huán)境、高輻射環(huán)境和厭氧環(huán)境中，一般生物難以生存而只有某些特殊生物和特殊微生物才能生存，這些環(huán)稱為極端環(huán)境。（一）高溫環(huán)境中微生物溫度對(duì)微生物有廣泛的影響；次多，數(shù)細(xì)菌生長(zhǎng)適茬的流度在20～40℃之間，但有的細(xì)菌喜歡高溫，適宜的繁殖溫度是50-60℃，有機(jī)污泥的高溫厭氧處理就是利用這一類細(xì)菌來(lái)完成的。按照溫度的不同，，可將微生物（主要是細(xì)菌）分為低溫、中溫和高溫三類，如表6-2所示。高溫能使細(xì)菌死亡，只要加熱超過(guò)細(xì)菌致死的最高溫度，細(xì)菌就不能活了，溫度愈高，死得愈快。此外，細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)所含水分愈少，使細(xì)菌死亡所需的溫度愈高。例如，許多沒(méi)有芽孢的細(xì)菌在水中加熱到70℃經(jīng)10～15min就能至死，而100℃時(shí)很快就死去，但有芽孢的細(xì)菌細(xì)胞由于其含水量較少，在100℃沸水中需煮幾十分鐘，有時(shí)甚至一二小時(shí)才會(huì)死去。在干熱的情況下，細(xì)菌不容易被殺死。一般細(xì)菌在100℃左右干熱，要1—2h才死去，而芽孢即使被加熱到140℃，還需2～3h才能被殺死。高溫為什么會(huì)殺細(xì)菌呢？細(xì)菌細(xì)胞的基本組成是蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)對(duì)高溫有不耐熱性。而菌營(yíng)養(yǎng)與呼吸過(guò)程中必不可少的生物催化劑酶也是蛋白質(zhì)，也具有不耐熱性。蛋白質(zhì)一旦受到高溫，，，其結(jié)構(gòu)會(huì)受到嚴(yán)重破壞發(fā)生凝固，細(xì)菌就死去了。為什么濕熱比干熱容易殺死細(xì)菌呢？這是因?yàn)榈鞍踪|(zhì)的含水量愈多，加熱時(shí)愈容易凝固，而且濕熱聽(tīng)用的水蒸汽的傳導(dǎo)力與穿透力都比較強(qiáng)，更容易破壞蛋白質(zhì)，因此更容易殺死細(xì)菌。至于低溫，當(dāng)?shù)偷搅愣?，?xì)菌也不致死亡，只有在頻繁的反復(fù)冰如解凍，才會(huì)使細(xì)胞受到破壞而死去。但是低溫將降低細(xì)菌的代謝活力，通常在5℃以下，細(xì)菌的代謝作用就大大受阻，成休眠狀態(tài)，只能維持生命而不發(fā)育，所以在實(shí)驗(yàn)室中利用冰箱保存菌種，一般以4℃左右為保存菌種的適宜溫度。（二）高鹽環(huán)境中的微生物（三）高酸。高堿環(huán)境中的微生物（四）高壓環(huán)境中的微生物三、生物因素對(duì)微生物的影響微生物在自然界生長(zhǎng)和繁殖除受上述物理、化學(xué)因素影響外，還受生物因素的影響。生物因素包括微生物之間、，微生物與動(dòng)、植物之間的關(guān)系，它們彼此相互制約，、相互影響，共同促進(jìn)了整個(gè)生物界的發(fā)展和進(jìn)化。它們之間的相互關(guān)系歸納起來(lái)基本上可分為互生、共生、招抗、寄生四種。（一）微生物之間的互生關(guān)系（二）共生關(guān)系（三）拮抗關(guān)系1.非特異性拮抗關(guān)系2.特異性拮抗關(guān)系（四）寄生關(guān)系（一）微生物之間的互生關(guān)系互生關(guān)系是兩種可以單獨(dú)生活的生物，當(dāng)其共同生活在一起時(shí)，可以相互有利，或者一種生物生命活動(dòng)的結(jié)果為另一種生物創(chuàng)造了有利的生活條件，這種關(guān)系稱為互生關(guān)系。自然界中，互生關(guān)系是很普遍的；例如，天然水體、污水生物構(gòu)筑物中和土壤中的氨化細(xì)菌、亞硝酸細(xì)菌和硝酸細(xì)菌之間存在著互生關(guān)系。氨化細(xì)菌分解含氮有機(jī)物產(chǎn)生氨，為亞硝酸細(xì)菌提供營(yíng)養(yǎng)，亞硝酸細(xì)菌將氨氧化為亞硝酸，為硝酸細(xì)菌提供營(yíng)養(yǎng)。旺硝酸對(duì)于各種生物都有害，由于硝酸細(xì)菌將亞硝酸氧化為硝酸，硝酸鹽可被植物利用。又如，石油煉油廠的廢水中含有酚、氨、H2S、硫等，E廢水生物處理過(guò)程中存在食酚細(xì)菌、硫細(xì)菌，食酚菌分解酚后為硫細(xì)菌提供碳源；硫細(xì)菌氧化H：S為元素硫進(jìn)而氧化成硫酸鹽，為食酚細(xì)菌提供硫元素。氧化塘中的細(xì)菌與藻類之間也為互生關(guān)系。廢水中有機(jī)物被細(xì)菌分解為；C02、H2S；.P04-、S04-、NH3等。為藻類提供碳源、氮源、磷源和硫源等營(yíng)養(yǎng)。藻類得到上述物質(zhì)，利用光能合成有物組成自身細(xì)胞。同時(shí)放出氧氣，氧氣可供細(xì)菌利用于有機(jī)物的分解。（二）共生關(guān)系共生關(guān)系是指兩種生物共居在一起，彼此依賴，—一種類型脫離了另一種類型，就不易獨(dú)立生活，，在生理上形成了一定的分工，在組織和形態(tài)上產(chǎn)生了新的結(jié)構(gòu)。例如，地衣是藻類和真菌形成的一共生體。藻類能利用光能將C02和H20合成有機(jī)物既供自身營(yíng)養(yǎng)又供真菌的碳素營(yíng)養(yǎng)，真菌能從基質(zhì)中吸收水分和無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)供兩者生活。（三）拮抗關(guān)系拮抗關(guān)系是指一種微生物在其生命活動(dòng)過(guò)程中，產(chǎn)生某種代謝物或改變其他條件，從而抑制其他微生物的生長(zhǎng)繁殖，，甚至殺死其他微生物的現(xiàn)象。根據(jù)拮抗作用的選擇性，微生物間的拮抗關(guān)系可分為非特異性拮抗關(guān)系和特異性拮抗關(guān)系。1.非特異性拮抗關(guān)系如酸菜、泡菜和青貯飼料在制作過(guò)程中由于乳酸細(xì)菌的旺盛繁殖，產(chǎn)生大量乳酸，使環(huán)境中pH值下降而抑制腐敗細(xì)菌的生長(zhǎng)。這種抑制作用沒(méi)有一定的專一性；在一定條件下，不耐酸的細(xì)菌都可被產(chǎn)酸的細(xì)菌所抑制，所以這種關(guān)系稱為非特異性括抗關(guān)系