第6章微生物生態(tài)

生態(tài)學(xué)（ecology）是一門研究生物系統(tǒng)與其環(huán)境條件間相互作用規(guī)律性的科學(xué)。

生態(tài)系統(tǒng)(ecosystem)

在一定的空間內(nèi)生物的成分和非生物的成分通過物質(zhì)循環(huán)和能量流動互相作用、互相依存而構(gòu)成的一個(gè)生態(tài)學(xué)功能單位。第一節(jié)基本概念1當(dāng)前1頁，總共36頁。

微生物生態(tài)學(xué)(microbialecology)

是研究微生物與環(huán)境間相互作用的規(guī)律及其適應(yīng)機(jī)理的學(xué)科。

研究內(nèi)容包括：1.微生物在自然界的分布、結(jié)構(gòu)、功能；2.研究微生物間及其與他種生物間的相互關(guān)系。有助于進(jìn)一步認(rèn)識微生物在土壤、水、空氣、食品等環(huán)境中的消長、分布、對環(huán)境的影響以及對人體可能造成的危害。2當(dāng)前2頁，總共36頁。微生物生態(tài)系統(tǒng)(microbialecosystem)

是微生物系統(tǒng)及其環(huán)境組成的具有一定結(jié)構(gòu)和功能的開放系統(tǒng)。

微生物生態(tài)系統(tǒng)可分為：1.陸生微生物生態(tài)系統(tǒng)2.水生微生物生態(tài)系統(tǒng)3.大氣微生物生態(tài)系統(tǒng)4.根系微生物生態(tài)系統(tǒng)5.腸道微生物生態(tài)系統(tǒng)6.極端環(huán)境微生物生態(tài)系統(tǒng)7.活性污泥微生物生態(tài)系統(tǒng)8.生物膜微生物生態(tài)系統(tǒng)3當(dāng)前3頁，總共36頁。種群（population）一定時(shí)間內(nèi)生活在同一環(huán)境中的同一個(gè)體細(xì)胞生長形成的生物群體。群落（community）同一環(huán)境中兩個(gè)以上種群由于生活繁殖上的聯(lián)系而構(gòu)成相互依賴和制約的生物集團(tuán)。耐受限度（limitoftolerance）生物對生態(tài)因子所能耐受的最大量和最小量之間的范圍。概念4當(dāng)前4頁，總共36頁。第二節(jié)微生物在自然界中的分布微生物的特點(diǎn)個(gè)體微小代謝營養(yǎng)類型多樣適應(yīng)能力強(qiáng)微生物在自然界中分布廣泛5當(dāng)前5頁，總共36頁。1、為微生物提供了良好的營養(yǎng)。2、土壤覆蓋阻擋了紫外線對微生物的殺傷。4、土壤pＨ值范圍5.5－8.5之間。5、溫度、季節(jié)與晝夜溫差不大。6、土壤顆?？障堕g充滿著空氣和水分。7、適宜的滲透壓。3、滿足了微生物對水分的要求。（一）土壤中的微生物6當(dāng)前6頁，總共36頁。土壤是微生物的“大本營”；土壤是人類最豐富的“菌種資源庫”。土壤具備了各種微生物生長發(fā)育所需要的營養(yǎng)、水分、空氣、酸堿度、滲透壓和溫度等條件，所以土壤是微生物生活的良好環(huán)境。土壤中的微生物：細(xì)菌、放線菌、真菌、藻類、原生動物、病毒

7當(dāng)前7頁，總共36頁。細(xì)菌（～108）＞放線菌（～107）＞霉菌（～106）＞酵母菌（～105）＞藻類（～104）＞原生動物（～103）土壤中各種微生物含量（按種類遞減）耕作層(15cm)土壤中的微生物數(shù)量和生物量﹡單位體積內(nèi)活細(xì)胞的重量微生物類群菌數(shù)(cfu/g)生物量﹡

(g/m3）細(xì)菌108160真菌105200放線菌105-106160藻類104-10532原生動物104388當(dāng)前8頁，總共36頁。（二）水體中的微生物水體中含有機(jī)物、無機(jī)物、O2、毒物以及光照、pH、溫度、水壓、流速、滲透壓和生物群體等的明顯差別，在自然界的江、河、湖、海等各種淡水與咸水水域中都生存著相應(yīng)的微生物。9當(dāng)前9頁，總共36頁。特點(diǎn)：1）嗜鹽：的含鹽量3%左右，能在其中生活的微生物為嗜鹽菌。海洋細(xì)菌在缺少氯化鈉的情況下是不能生長的，如，一些藻類以及細(xì)菌中的芽孢桿菌屬、假單孢菌屬、弧菌屬及一些發(fā)光細(xì)菌等。2）嗜冷：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。3）耐壓：在深海或超深海的超高水壓只有少數(shù)耐壓菌才可生長，少數(shù)微生物甚至可在600個(gè)大氣壓下生長。如水活微球菌和浮游植物弧菌等。1、海水型水體微生物10當(dāng)前10頁，總共36頁。2、淡水型水體的微生物江、河、湖和水庫等，根據(jù)其中有機(jī)物含量的多少及其與微生物的關(guān)系還可分為兩類。（1）清水型水生微生物

在深層水、潔凈的湖泊、山泉水中，因有機(jī)物含量低，故微生物數(shù)量很少（10～103／ml）。

典型的清水型微生物以化能自養(yǎng)微生物和光能自養(yǎng)微生物為主，如硫細(xì)菌、鐵細(xì)菌和衣細(xì)菌等，以及含有光合色素的藍(lán)細(xì)菌、綠硫細(xì)菌和紫細(xì)菌等。霉菌中水霉屬和綿霉屬的一些種可生長于腐爛的有機(jī)殘?bào)w上。藻類以及一些原生動物在水面生長。11當(dāng)前11頁，總共36頁。清水由于流入了大量的人畜排泄物、生活污物和工業(yè)廢水等，因此有機(jī)物的含量大增，同時(shí)也夾入了大量外來的腐生細(xì)菌.

腐敗型水生微生物尤其是細(xì)菌和原生動物大量繁殖，每毫升污水的微生物含量達(dá)到107～108個(gè)。其中主要為各種腸道桿菌、芽孢桿菌、弧菌和螺菌等。

（2）腐敗型水生微生物

進(jìn)入水體的動植物致病菌，一般難以長期生存，但由于水體的流動，也會造成病原菌的傳播甚至疾病的流行。12當(dāng)前12頁，總共36頁。我國標(biāo)準(zhǔn)GB5749-2006:生活飲水不得檢出大腸菌群

標(biāo)準(zhǔn)：（1）細(xì)菌總數(shù)≤100個(gè)/mL。（2）生活飲水大腸菌群數(shù)≤3個(gè)/L3.飲用水的微生物學(xué)標(biāo)準(zhǔn)樣品受糞便污染嚴(yán)重，可能存在腸道病原菌。大腸菌群超標(biāo)提示13當(dāng)前13頁，總共36頁。（三）空氣中的微生物空氣中不含微生物生長繁殖所必須的營養(yǎng)物、充足的水分和其他條件，且日光中的UV還具強(qiáng)烈的殺菌作用，因而不宜于微生物的生存。

1、來源塵埃、飛沫

2、種類主要為真菌和細(xì)菌，一般與其所在環(huán)境的微生物種類有關(guān)。

3、數(shù)量取決于塵埃數(shù)量。凡含塵埃越多的空氣，其中所含的微生物種類和數(shù)量也就越多。因此，灰塵可被稱作“微生物的飛行器”。14當(dāng)前14頁，總共36頁?？諝獾膬艋c消毒紫外線照射：手術(shù)室、病房等濾過除菌：多用于食品與發(fā)酵工業(yè)?；瘜W(xué)方法：福爾馬林等藥物的熏蒸等。15當(dāng)前15頁，總共36頁。（四）生物體內(nèi)外的微生物1．人體的正常菌群在人類的皮膚、粘膜以及一切與外界環(huán)境相通的腔道，如口腔、鼻咽腔、消化道和泌尿生殖道中經(jīng)常有大量的微生物存在著。生活在人體各部位，數(shù)量大、種類較穩(wěn)定且一般是有益無害的微生物，稱為正常菌群.

正常菌群與人體的關(guān)系：一般能維持平衡，菌群內(nèi)部的各種微生物之間，也相互制約而維持相對穩(wěn)定。

16當(dāng)前16頁，總共36頁。

外耳道葡萄球菌、類白喉?xiàng)U菌、綠膿桿菌、非致病性分枝桿菌表皮葡萄球菌口腔甲型及丙型鏈球菌類白喉?xiàng)U菌、肺炎鏈球菌、奈氏菌、乳桿菌、梭桿菌、螺旋體、放線菌、念珠菌

腸道大腸埃希菌、產(chǎn)氣桿菌、變形桿菌、假單胞菌、葡萄球菌、厭氧芽胞梭菌、無芽胞厭氧菌、念珠菌、病毒

陰道

大腸埃希菌、乳桿菌、念珠菌、類白喉?xiàng)U菌、非致病性分枝桿菌等人體常見正常菌群及其分布

尿道表皮葡萄球菌、類白喉?xiàng)U菌、非致病性分枝桿菌

眼結(jié)膜白色葡萄球菌、結(jié)膜干燥桿菌

鼻咽腔葡萄球菌、甲型及丙型鏈球菌肺炎鏈球菌、奈氏菌、類桿菌等

皮膚葡萄球菌、綠膿桿菌、念珠菌、丙酸桿菌、類白喉?xiàng)U菌、非致病性分枝桿菌17當(dāng)前17頁，總共36頁。18當(dāng)前18頁，總共36頁。條件致病菌：由于正常菌群失調(diào)，原先某些不致病的正常菌群成員就會乘機(jī)轉(zhuǎn)移或大量繁殖，成為致病菌。微生態(tài)制劑：根據(jù)微生態(tài)學(xué)理論而制成的含有有益菌的活菌制劑。益生菌劑：一類分離自正常菌群，以高含量活菌為主體，以口服或粘膜途徑投入，以改善宿主特定部位微生態(tài)平衡并有其他有益生理活性的生物制劑?；靖拍?9當(dāng)前19頁，總共36頁。1.工業(yè)產(chǎn)品的霉腐大量的工業(yè)產(chǎn)品都是直接或間接用動、植物作原料制成的，含有微生物需要的各種營養(yǎng)物。因此，其上分布大量的、種類各異的微生物。一旦遇適宜的溫度、濕度時(shí)會大量生長繁殖，引起嚴(yán)重霉腐、變質(zhì)。

（五）工農(nóng)業(yè)產(chǎn)品上的微生物3.農(nóng)產(chǎn)品上的微生物20當(dāng)前20頁，總共36頁。

極端環(huán)境：高溫、低溫、高酸、高堿、高鹽、高毒、高滲、高壓、干旱或高輻射強(qiáng)度等絕大多數(shù)生物都無法生存的環(huán)境。

極端微生物（嗜極菌）：凡依賴于這些極端環(huán)境才能正常生長繁殖的微生物。（六）極端環(huán)境下的微生物21當(dāng)前21頁，總共36頁。1.嗜熱微生物（嗜熱菌）嗜熱菌：最適生長溫度65-70℃，最低40℃；超嗜熱菌：最高生長溫度113℃，最適80～110℃，最低～55℃。22當(dāng)前22頁，總共36頁。2.嗜冷微生物（嗜冷菌）

最適生長溫度<15oC，最高生長溫度<20oC，最低生長溫度<0oC的細(xì)菌、真菌和藻類等微生物。雪地藻類23當(dāng)前23頁，總共36頁。3.嗜酸微生物（嗜酸菌）只能生活在低pH（<4）條件下，在中性pH下即死亡的微生物。pH2，甚至pH0.5的酸性條件下也有生活，如：硫化葉菌屬、硫細(xì)菌屬、熱原體屬。4.嗜堿微生物（嗜堿菌）能專性生活在pH10-11的堿性條件下而不能生活在中性條件下的微生物。5.嗜壓微生物（嗜壓菌）必須生長在高靜水壓環(huán)境中的微生物。均為原核微生物。24當(dāng)前24頁，總共36頁。6.嗜鹽微生物（嗜鹽菌）必須在高鹽濃度下才能生長的微生物。一般Nacl濃度3%左右，鹽桿菌等極端嗜鹽菌必須生活在12-30%Nacl中。7.抗輻射微生物對輻射這一不良環(huán)境因素有抗性的微生物。25當(dāng)前25頁，總共36頁。第三節(jié)微生物與生物環(huán)境間的關(guān)系

自然環(huán)境中的微生物一般都不是單獨(dú)存在的。生物間的關(guān)系既多樣又復(fù)雜。微生物與生物環(huán)境間的關(guān)系分為：26當(dāng)前26頁，總共36頁。一、互生

兩種可單獨(dú)生活的微生物，當(dāng)它們在一起時(shí)，通過各自代謝活動而有利于對方，或偏利于一方的生活方式。

固氮菌纖維素分解菌

固氮碳源保加利亞桿菌嗜熱鏈球菌氨基酸甲酸27當(dāng)前27頁，總共36頁。二、拮抗（抗生）指由某種生物所產(chǎn)生的特定的代謝產(chǎn)物可抑制它種生物的生長繁殖甚至殺死它們的一種相互關(guān)系。典型例子：抗生素（抗菌素）、乳酸。28當(dāng)前28頁，總共36頁。三、共生兩種微生物緊密生活在一起，彼此依賴，相互為對方創(chuàng)造有利條件，有的達(dá)到了難以分離的程度。生理上相互分工，組織上形成了新的結(jié)構(gòu)，彼此分離各自就不能很好地生活。地衣:子囊菌---藻類地衣:真菌---藍(lán)細(xì)菌29當(dāng)前29頁，總共36頁。四、寄生

一種小型生物生活在另一種較大型生物的體內(nèi)（包括細(xì)胞內(nèi)）或體表，從中奪取營養(yǎng)并生長繁殖，同時(shí)使后者蒙受損害甚至被殺死的一種相互關(guān)系。30當(dāng)前30頁，總共36頁。蛭弧菌的生活史示意圖（蛭弧菌能寄生在大腸桿菌等許多Ｇ-菌體內(nèi)。）31當(dāng)前31頁，總共36頁。冬蟲夏草32當(dāng)前32頁，總共36頁。五、捕食一種大型的生物直接捕捉、吞食另一種小型生物以滿足其營養(yǎng)需要的一種相互關(guān)系。原生動物捕食水體和土壤中的細(xì)菌，放線菌，真菌的孢子及單細(xì)胞藻類（凈化污水）。捕食性真菌捕食土壤線蟲對生物防治具有一定意義。33當(dāng)前33頁，總共36頁。食品原料在運(yùn)輸、貯藏、加工、成品以及銷售等一系列過程中，都有可能會遭受微生物的污染。第四節(jié)微生物污染食品的途徑1．通過水而污染2．通過空氣而污染3．通過人及動物而污染4．通過用具及雜物而污染內(nèi)源性污染外源性污染34當(dāng)前34頁，總共36頁。由于污染源和污染途徑的不同，在食品中出現(xiàn)的微生物的種類也是復(fù)雜的。食品中的微生物不論在數(shù)量上和種類上都隨著食品所處環(huán)境的變動和食品性狀的變化而不斷變化，這種變化所表現(xiàn)的主要特征就是：食品中微生物的數(shù)量出現(xiàn)增多或減少。

食品中微生物在數(shù)