第九章微生物生態(tài)詳解演示文稿

第九章微生物生態(tài)詳解演示文稿當前第1頁\共有81頁\編于星期五\22點優(yōu)選第九章微生物生態(tài)當前第2頁\共有81頁\編于星期五\22點腸道菌群能夠參與機體內(nèi)很多代謝過程，但是在數(shù)以萬計的細菌中究竟是哪一些在發(fā)揮重要的作用，并且具體影響哪些代謝通路，人們對此了解還不夠深入。之所以有這樣的認識局限，是因為在一個活的人體內(nèi)觀察人體與菌群之間細微的相互作用是十分困難的。一方面，腸道菌群不僅數(shù)量巨大、種類繁多，而且其中的絕大部分都尚未被人類培養(yǎng)；另一方面，對于反映人體代謝變化的尿液中大量代謝物的定量檢測也是一個技術(shù)難題。近年來，從基因組到代謝組技術(shù)的發(fā)展，為解決上述難題提供了新的手段。當前第3頁\共有81頁\編于星期五\22點

該項目的研究人員利用細菌DNA指紋圖譜和基因組標記測序等基因組技術(shù)全面深入地刻畫了這7位中國成員腸道菌群的組成結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)他們盡管屬于同一個家庭，遺傳背景彼此相關(guān)、生活環(huán)境相似，但每一個個體仍然具有其特有的腸道菌群結(jié)構(gòu)特征。同時也發(fā)現(xiàn)了，中國人的腸道菌群結(jié)構(gòu)在種的水平和以往報道的5個美國人有明顯的差異，這也提示我們在比較兩個國家各種疾病發(fā)生的風險時，除了考慮遺傳差異，還必須要考慮腸道菌群的差異。

同時，研究人員利用基于核磁共振的代謝組技術(shù)分析志愿者尿液中代謝物的組成，用以反映人體的整體代謝狀況。通過比較志愿者腸道菌群組成變化與他們的代謝特性變化的關(guān)系，初步發(fā)現(xiàn)了腸道內(nèi)某些特定細菌與人體尿液中的某些代謝物呈顯著的相關(guān)關(guān)系，提示這些腸道細菌對人體健康特別重要。例如，研究者發(fā)現(xiàn)人體腸道內(nèi)共有的一種“友好”細菌——屬于厚壁菌門（Firmicutes）梭菌科（Clostridiaceae）的Faecalibacteriumprausnitzii與8種人體的代謝物質(zhì)有統(tǒng)計相關(guān)性；提示這種細菌在參與宿主多種代謝過程中有著很重要的作用。當前第4頁\共有81頁\編于星期五\22點

微生物與環(huán)境間有著極為密切的關(guān)系，微生物的生命活動依賴于環(huán)境，同時也影響著環(huán)境，研究微生物與環(huán)境之間的關(guān)系，了解它們在自然界的分布，可為人們開發(fā)微生物資源提供理論依據(jù)，以使人們利用微生物在自然界中的作用來改造自然，保護自然。微生物之間，微生物與其他微生物之間，也存在著相互依存，相互制約的關(guān)系，研究它們之間的關(guān)系，使人類更好地利用微生物，為防治人和動植物疾病，為工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)服務(wù)。

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生態(tài)系統(tǒng)：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)成的一個生態(tài)學功能單位。生態(tài)學：研究生物與其周圍生物和非生物環(huán)境之間相互關(guān)系的一門科學。微生物生態(tài)學：研究微生物與其周圍生物和非生物環(huán)境之間相互關(guān)系。各種環(huán)境中的微生物的種類、分布；微生物和其它生物的關(guān)系；微生物與物質(zhì)循環(huán)。當前第6頁\共有81頁\編于星期五\22點第一節(jié)自然界中的微生物微生物的特點：個體微小，代謝營養(yǎng)類型多樣，適應(yīng)能力強微生物在自然界中分布廣泛一、微生物在自然界中的分布（一）土壤中的微生物土壤是固體無機物(巖石和礦物質(zhì))、有機物、水、空氣和生物組成的復(fù)合物，是微生物的合適生境。是微生物的大本營。土壤微生物種類多、數(shù)量多、代謝潛力巨大，是主要的微生物源。當前第7頁\共有81頁\編于星期五\22點當前第8頁\共有81頁\編于星期五\22點1）土壤微生物的數(shù)量和分布主要受到營養(yǎng)物、含水量、氧、溫度、pH等因子的影響，并隨土壤類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)量也與于土層的深度有關(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。4）土壤中的微生物以細菌最多，其次位放線菌和霉菌。土壤中的微生物分布特點當前第9頁\共有81頁\編于星期五\22點（二）水體中的微生物1）數(shù)量和種類與接觸的土壤有密切關(guān)系；2）垂直分帶分布3）多是吸附在懸浮在水中的有機物上及水底；4）多能運動，有些具有很異常的形態(tài)（例如柄細菌）；5）靠近城市或城市下游水中的微生物多，并且有很多對健康不利的細菌，因此不宜作為飲用水源；6）水體自身存在自我凈化作用：1、江河水當前第10頁\共有81頁\編于星期五\22點2、海水1）嗜鹽，真正的海洋細菌在缺少氯化鈉的情況下是不能生長的。2）低溫生長，除了在熱帶海水表面外，在其它海水中發(fā)現(xiàn)的細菌多為嗜冷菌。3）大多數(shù)海洋細菌為G－細菌，并具有運動能力。4）耐高壓（特別是生活在深海的細菌）。5）更明顯的垂直分層分布（透光區(qū)、無光區(qū)、深海區(qū)、超深淵海區(qū)）

德國科學家H.N.Schulz等1999年在納米比亞海岸的海底沉積物中發(fā)現(xiàn)的一種硫磺細菌（sulfurbacterium），其大小可達0.75mm，Thiomargaritanamibiensis，------“納米比亞硫磺珍珠”當前第11頁\共有81頁\編于星期五\22點（三）空氣中的微生物1）無原生的微生物區(qū)系，主要以氣溶膠形式存在；2）來源于土壤、水體及人類的生產(chǎn)、生活活動；3）種類主要為真菌和細菌，一般與其所在環(huán)境的微生物種類有關(guān)；4）數(shù)量取決于塵埃數(shù)量；5）停留時間和塵埃大小、空氣流速、濕度、光照等因素有關(guān)；6）與人類的關(guān)系：傳播動、植物疾?。辉斐墒称芳鞍l(fā)酵生產(chǎn)中的污染。當前第12頁\共有81頁\編于星期五\22點（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)制品都是用用動植物產(chǎn)品作原料來制造的：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、書畫等也可被多種特殊微生物所破壞。當前第13頁\共有81頁\編于星期五\22點2．食品、農(nóng)副產(chǎn)品上的微生物不利影響：由于微生物的生長繁殖而腐爛、變質(zhì)，不能再食用或使用；病原微生物進入人體的重要途徑，引起傳染性疾??；很多微生物在食品、農(nóng)產(chǎn)品上生長后會產(chǎn)生對人有害的毒素；肉毒毒素、黃曲霉素等當前第14頁\共有81頁\編于星期五\22點可采用多種方法防止微生物對食品等的破壞當前第15頁\共有81頁\編于星期五\22點利用特定的微生物制備風味食品，如醬制品、米酒、腌酸菜等。有利影響：當前第16頁\共有81頁\編于星期五\22點（五）極端環(huán)境下的微生物1、嗜熱微生物嗜熱微生物是一類生活在高溫環(huán)境中的微生物，如火山口及其周圍區(qū)域、溫泉、工廠高溫廢水排放區(qū)等。兼性嗜熱菌專性嗜熱菌極端嗜熱菌耐熱菌超嗜熱菌

嗜熱菌的類型：當前第17頁\共有81頁\編于星期五\22點隱蔽熱網(wǎng)菌（Pyrodictiumoccultum）嗜酸熱硫化葉菌（Sulfolobusacidocaldarius）水生棲熱菌(Thermusaquaticus)當前第18頁\共有81頁\編于星期五\22點2、嗜冷微生物嗜冷菌：最適生長溫度低于15℃耐冷微生物：最適生長溫度為20-40℃主要分布于極地、深海、高山、冰窖和冷藏庫3、嗜酸微生物只能上生活在低pH（<4）的條件下耐酸微生物：也可在中性環(huán)境中生長

當前第19頁\共有81頁\編于星期五\22點4、嗜堿微生物專性生活在pH10-11的堿性條件下5、嗜鹽微生物在高鹽濃度下才能生長6、嗜壓微生物在高靜水壓環(huán)境中生長7、抗輻射微生物當前第20頁\共有81頁\編于星期五\22點研究意義：(1)開發(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、遺傳和分類乃至生命科學及相關(guān)學科許多領(lǐng)域，如：功能基因組學、生物電子器材等的研究提供新的課題和材料；(3)為生物進化、生命起源的研究提供新的材料。

當前第21頁\共有81頁\編于星期五\22點（六）生物體內(nèi)外的正常菌群1、人體的正常菌群在正常人體皮膚、粘膜及外界相通的各種腔道（如口腔、鼻咽腔、腸道和泌尿道）等部位，存在著對人體無害的微生物群，包括細菌、真菌、螺旋體、支原體等。在長期進化過程中，微生物群的內(nèi)部及其與宿主之間互相依存、互相制約，形成一個能進行物質(zhì)、能量等交流的動態(tài)平衡的微生態(tài)系統(tǒng)，常稱之為正常菌群。當前第22頁\共有81頁\編于星期五\22點

人體各部位常見的正常菌群皮膚：表皮葡萄球菌、類白喉桿菌、綠膿桿菌、恥垢桿菌等口腔：鏈球菌（甲型或乙型）、乳酸桿菌、螺旋體、梭形桿菌、白色念球菌、（真菌）表皮葡萄球菌、肺炎球菌、奈瑟氏球菌、類白喉桿菌等胃：正常一般無菌腸道：類桿菌、雙歧桿菌、大腸桿菌、厭氧性鏈球菌、糞鏈球菌、葡萄球菌、白色念球菌、乳酸桿菌、變形桿菌、破傷風桿菌、產(chǎn)氣莢膜桿菌等鼻咽腔：甲型鏈球菌、奈氏球菌、肺炎球菌、流感桿菌、乙型鏈球菌、葡萄球菌、綠膿桿菌、大腸桿菌、變形桿菌等眼結(jié)膜：皮表葡萄球菌、結(jié)膜干燥桿菌、類白喉桿菌等陰道：乳酸桿菌、白色念球菌、類白喉桿菌、大腸桿菌等尿道：表皮葡萄球菌、類白喉桿菌、恥垢桿菌等當前第23頁\共有81頁\編于星期五\22點正常菌群的生理作用（1）生物拮抗作用。正常菌群通過粘附和繁殖能形成一層自然菌膜，這是一種非特異性的保護膜,可促機體抵抗致病微生物的侵襲及定殖,從而對宿主起到一定程度的保護作用。正常菌群除與病原菌爭奪營養(yǎng)物質(zhì)和空間位置外，還可以通過其代謝產(chǎn)物以及產(chǎn)生抗生素、細菌素等起作用?？梢哉f正常菌群是人體防止外襲菌侵入的生物屏障。（2）刺激免疫應(yīng)答。正常菌群釋放的內(nèi)毒素等物質(zhì)可刺激機體免疫系統(tǒng)保持活躍狀態(tài)，是非特異免疫功能的一個不可缺少的組成部分。（3）合成維生素。有些微生物能合成維生素，如核黃素、生物素、葉酸、吡哆醇及維生素K等，供人體吸收利用。（4）降解食物殘渣。腸道中正常菌群可互相配合，降解末被人體消化食物殘渣，便于機體進一步吸收。當前第24頁\共有81頁\編于星期五\22點條件致病菌在一定條件下，正常菌群中的細菌也能使人患?。海?）由于機體的防衛(wèi)功能減弱,引起自身感染。例如皮膚粘膜受傷（特別是大面積燒傷）、身體受涼、過度疲勞、長期消耗性疾病等，可導(dǎo)致正常菌群的自身感染；（2）由于正常菌群寄居部位的改變，發(fā)生了定位轉(zhuǎn)移，也可引起疾病。例如大腸桿菌進入腹腔或泌尿道，可引起腹膜炎、泌尿道感染。人體表面的正常菌群，一旦它們進入傷口也會引起感染。條件致病菌：人體的正常微生物菌群一旦進入非正常聚居部位，或生態(tài)結(jié)構(gòu)發(fā)生改變而引起人類疾病的微生物。當前第25頁\共有81頁\編于星期五\22點菌群失調(diào)在正常情況下，人體和正常菌群之間以及正常菌群中各細菌之間，保持一定的生態(tài)平衡。如果生態(tài)平衡失調(diào)，以至機體某一部位的正常菌群中各細菌的比例關(guān)系發(fā)生數(shù)量和質(zhì)量上的變化，稱為菌群失調(diào)。

菌群失調(diào)的常見誘因：

主要是使用抗生素、激素、患有慢性消耗性疾病時腸道、呼吸道、泌尿生殖道的功能失常也是重要原因。去除誘因后一般可使菌群復(fù)常，也有長期失調(diào)難于逆轉(zhuǎn)的情況。

當前第26頁\共有81頁\編于星期五\22點常見的菌群失調(diào)癥有：（1）耐藥性葡萄球菌繁殖成優(yōu)勢菌而發(fā)生腹瀉，偶爾發(fā)生致死性葡萄球菌膿毒血癥；（2）變形桿菌和假單胞菌生長旺盛并侵入組織發(fā)生腎炎或膀胱炎；（3）白色念珠菌大量繁殖，引起腸道、肛門或陰道感染，也可發(fā)展成全身感染；可以通過口服某些活的微生物制劑來治療由于正常菌群失調(diào)而導(dǎo)致的腹瀉。例如，含蠟狀芽孢桿菌（Bcereus）的“促菌生”，含地衣芽孢桿菌的“整腸生”等，它們都是通過芽孢桿菌的生長，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繁殖，這類活微生物制劑又稱微生態(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。當前第27頁\共有81頁\編于星期五\22點2、無菌動物和悉生生物無菌動物：是指不能檢出任何活的微生物和寄生蟲的動物。悉生生物：指整個個體不攜帶或只攜帶已知微生物的生物。當前第28頁\共有81頁\編于星期五\22點3、根際微生物和附生微生物根際微生物：生活在植物根系周圍土壤中的微生物，為正常菌群，多為G-

細菌。附生微生物：生活在植物地上部分表面的微生物當前第29頁\共有81頁\編于星期五\22點第二節(jié)微生物與生物環(huán)境之間的關(guān)系

在自然界中，各種微生物極少單獨存在，總是較多地聚在一起，也常常與其他生物出現(xiàn)在一個限定的空間內(nèi)，它們之間可能發(fā)生相互作用，并由此構(gòu)成微生物之間以及微生物與其他生物間非常復(fù)雜而多樣化的關(guān)系。

一、互生定義：兩種生物可以獨立生活。也可以形成相互的聯(lián)合，對一方有利，或?qū)﹄p方都有利。（一）微生物間的互生關(guān)系

固氮菌和纖維素分解菌，兩者互生關(guān)系較為典型，固氮菌可利用纖維素分解菌產(chǎn)生的有機酸作為碳源和能源而大量繁殖，并進行固氮；使纖維素分解菌也避免因為自身代謝產(chǎn)物積累過多而受抑制；同時可利用固氮菌提供的氮素營養(yǎng)物質(zhì)，生長更加旺盛。增強了分解纖維素的能力。由于它們的互生關(guān)系，提高了土壤的肥力。

當前第30頁\共有81頁\編于星期五\22點（二）微生物與人及動物間的互生關(guān)系

人及動物與其正常菌群即是互生關(guān)系。（三）微生物與高等植物之間的互生關(guān)系

根際微生物與高等植物間也為互生關(guān)系。植物根在生長過程中，向周圍土壤中分泌各種有機物質(zhì)，并有些脫落物，都為微生物提供所需的營養(yǎng)物質(zhì)，植物發(fā)達的根系改善了土壤結(jié)構(gòu)，水分和空氣條件，有利于微生物的生長。當前第31頁\共有81頁\編于星期五\22點二、共生定義：兩種微生物緊密地生活在一起，彼此依賴，相互為對方創(chuàng)造有利的生存條件特點：在生理上相互分工，互換代謝活動的產(chǎn)物；在組織上形成了新的結(jié)構(gòu)，一旦彼此分離，各自就不能很好地生活。當前第32頁\共有81頁\編于星期五\22點（一）微生物間的共生典型的例子是地衣。地衣組成：真菌（子囊菌，擔子菌）、單細胞藻類（綠藻，藍藻）地衣的結(jié)構(gòu)：形成有固定形態(tài)的葉狀結(jié)構(gòu)，真菌無規(guī)則地纏繞藻類細胞，或二者組成一定的層次排列。地衣的代謝：地衣中的真菌和藻類形成特殊形態(tài)的整體，在生理上相互依存。真菌營異養(yǎng)生活，藻類制造養(yǎng)料；真菌提供水分、無機鹽供藻類光合作用。

當前第33頁\共有81頁\編于星期五\22點（二）微生物與植物間的共生體1、根瘤：豆科植物與固氮菌共生、非豆科植物與放線菌共生。2、菌根菌和植物菌根：有些真菌能夠在一些植物的根上發(fā)育，菌絲體著生根的表面或侵入根內(nèi)，形成兩種生物的共生體－菌根。能夠與植物共生形成菌根的真菌，稱為菌根菌。菌根菌包括藻狀菌、子囊菌和半知菌。當前第34頁\共有81頁\編于星期五\22點菌根作用：①幫助植物吸收水分和養(yǎng)料；②調(diào)節(jié)植物代謝；③增強植物抗病能力。菌根的種類：（1）外生菌根：主要分布于木本的喬、灌木；可形成菌套；或哈蒂氏網(wǎng)（2）內(nèi)生菌根：菌絲體存在于根皮層薄壁細胞之間，并且進入細胞內(nèi)部，而在根系較少。因此具內(nèi)生菌根的植物，一般都保留著根毛。最常見和最重要的是泡囊-叢枝狀菌根當前第35頁\共有81頁\編于星期五\22點圖9－3植物的內(nèi)生菌根和外生菌根的橫切面的圖解當前第36頁\共有81頁\編于星期五\22點（三）微生物與動物共生

1、微生物與昆蟲的共生：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)的白蟻自身并不能分解纖維素，必須依賴腸道內(nèi)共生的原生動物和細菌通過厭氧發(fā)酵過程來分解纖維素。內(nèi)共生：昆蟲與其細胞內(nèi)的共生性細菌。這些細胞內(nèi)的共生性細菌能為宿主提供B族維生素，使昆蟲能以缺乏維生素的植物為生。當前第37頁\共有81頁\編于星期五\22點2、瘤胃微生物

唾液纖維質(zhì)飼料自然菌源瘤胃內(nèi)微生物大量繁殖CO2，CH4，H2等大量菌體在皺胃中消化排泄物牛奶，牛肉有機酸，乙醇瘤胃吸收從口中嘔氣圖9-4奶牛的瘤胃微生物代謝關(guān)系示意圖當前第38頁\共有81頁\編于星期五\22點三、寄生定義：一種生物侵入另一種生物體內(nèi)吸取自己所需要的營養(yǎng)物質(zhì)進行生長繁殖，在一定的條件下對后者造成損害或死亡的現(xiàn)象。類型：專性寄生（寄生物離開寄主不能生活）兼性寄生（寄生物可離開寄主營腐生生活）或細胞內(nèi)寄生、細胞外寄生當前第39頁\共有81頁\編于星期五\22點（一）微生物間的寄生關(guān)系1、噬菌細菌：一種細菌可以寄生在另一種細菌體內(nèi)，如食菌蛭弧菌能寄生在大腸桿菌等許多Ｇ-菌體內(nèi)。2、真菌間：一種真菌寄生在另一種真菌間較普遍，其方式：（1）寄生物先分泌毒素，引起寄主活力衰退，然后再纏繞致死（2）有些寄生真菌不分泌毒素，由菌絲將寄主的菌絲緊緊地纏繞起來，由接觸部位侵入寄主菌絲內(nèi)，吸收營養(yǎng)使之死亡。（3）還有些寄生真菌將菌絲或吸器伸到寄主真菌絲內(nèi)或寄生菌絲與寄主菌絲接觸，溶解寄主細胞膜，吸取其營養(yǎng)物質(zhì)進行生長繁殖。當前第40頁\共有81頁\編于星期五\22點（二）微生物對植物的寄生微生物對植物的寄生很普遍，這是植物發(fā)生病害的重要原因，能引起植物病害的微生物稱為植物病原微生物。植物發(fā)病后，出現(xiàn)變色，組織壞死，萎蔫和畸形等癥狀，能引起植物病害的有真菌、細菌、病毒等。當前第41頁\共有81頁\編于星期五\22點（三）微生物對人與動物的寄生微生物在人體和動物體內(nèi)寄生引起人與動物的傳染病，這些微生物稱為動物病原微生物。常見的畜禽傳染病有炭疽病，口蹄疫，豬瘟，雞瘟病等。病原微生物寄生在有益的動植物體內(nèi)會給人們造成經(jīng)濟損失，寄生在有害動物體內(nèi)，則對人類是有益的，可以加以利用。如微生物寄生在有害昆蟲體內(nèi)，引起害蟲致病死亡，對農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)是有利的，昆蟲病原菌包括細菌、真菌、病毒等幾類。目前利用微生物消滅農(nóng)業(yè)害蟲已成為微生物防治的一個重要方面?，F(xiàn)被人們利用的微生物有蘇云金芽孢桿菌等細菌、白僵菌等真菌及昆蟲病毒等。冬蟲夏草當前第42頁\共有81頁\編于星期五\22點四、拮抗定義：一種微生物生命活動中，通過產(chǎn)生某些代謝產(chǎn)物或改變環(huán)境條件，能抑制其它微生物的生長繁殖，或毒害殺死其它微生物的現(xiàn)象。類型：1、非特異拮抗關(guān)系如乳酸菌能產(chǎn)生乳酸，能抑制腐敗菌的生長，酸菜泡菜不易腐爛就因如此。這種抑制作用沒有特定專一性，對不耐酸的菌都有抑制作用。

2、特異拮抗關(guān)系一種微生物在生命活動中，能產(chǎn)生某種或某類特殊代謝產(chǎn)物，具有選擇性地抑制或殺死其它種微生物。前種菌稱為抗生菌，后者稱為敏感菌，拮抗性物質(zhì)稱抗生素。如青霉素產(chǎn)生與病原菌之間關(guān)系。

當前第43頁\共有81頁\編于星期五\22點圖9－5微生物之間的拮抗現(xiàn)象（圖A是一種芽孢桿菌產(chǎn)生的細菌素對茄子黃萎病菌的拮抗作用；圖B是五株放線菌的菌絲瓊脂塊對黃瓜枯萎病菌的拮抗作用）當前第44頁\共有81頁\編于星期五\22點五、捕食定義：一種大型的生物直接捕捉、吞食其他小型生物來滿足生存需要的現(xiàn)象。類型：1、原生動物：捕食水體和土壤中的細菌、放線菌、真菌及其孢子及單細胞藻類為食。2、捕食性真菌：捕食線蟲當前第45頁\共有81頁\編于星期五\22點第三節(jié)微生物與自然界物質(zhì)循環(huán)自然界的物質(zhì)處于由無機物轉(zhuǎn)化成有機物，再由有機物轉(zhuǎn)化成無機物的往復(fù)循環(huán)之中。無機物有機物光合作用分解作用生產(chǎn)者：從無機物合成有機物，如植物、微生物消費者：利用有機物進行生活，如動物分解者：分解有機物成無機物，如微生物當前第46頁\共有81頁\編于星期五\22點微生物在生態(tài)系統(tǒng)中的地位1、微生物是有機物的主要分解者；微生物最大的價值也在于其分解功能。它們分解生物圈內(nèi)存在的動物和植物殘體等復(fù)雜有機物質(zhì)，并最后將其轉(zhuǎn)化成最簡單的無機物，再供初級生產(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；而一些過程只有微生物才能進行，起獨特作用；而有的是循環(huán)中的關(guān)鍵過程，起關(guān)鍵作用。3、微生物是生態(tài)系統(tǒng)中的初級生產(chǎn)者；光能營養(yǎng)和化能營養(yǎng)微生物是生態(tài)系統(tǒng)的初級生產(chǎn)者，它們具有初級生產(chǎn)者所具有的二個明顯特征，即可直接利用太陽能、無機物的化學能作為能量來源，另一方面其積累下來的能量又可以在食物鏈、食物網(wǎng)中流動。4、微生物是物質(zhì)和能量的貯存者；微生物和動物、植物一樣也是由物質(zhì)組成和由能量維持的生命有機體。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，并進化成后來的動、植物。藻類的產(chǎn)氧作用，改變大氣圈中的化學組成，為后來動、植物出現(xiàn)打下基礎(chǔ)。當前第47頁\共有81頁\編于星期五\22點一、碳素循環(huán)CO2+H2O化石燃料呼吸作用O2+“CH2O”醇，有機酸，H2+CO2CH4光合作用發(fā)酵作用有氧環(huán)境無氧環(huán)境圖9－7碳、氫、氧元素在自然界中的循環(huán)當前第48頁\共有81頁\編于星期五\22點二、氮素循環(huán)大氣N2生物體有機氮NH4+NO3-NO2-NON2ONH2OHNH4+②硝化作用③硝酸鹽同化作用⑤銨鹽同化作用①生物固氮⑥異化性硝酸鹽還原作用⑦反硝化作用⑧亞硝酸氨化作用②硝化作用④氨化作用圖9－8氮素在自然界的循環(huán)（紅箭頭表示微生物與植物的共同作用；黃箭頭表示生物固氮循環(huán)中的重要環(huán)節(jié)）當前第49頁\共有81頁\編于星期五\22點三、硫素循環(huán)圖9－9硫元素在自然界的循環(huán)（紅箭頭表示植物與微生物共同進行的反應(yīng)）SSO42-H2S生物體有機硫④異化性硫酸鹽還原①同化性硫酸鹽還原②脫硫作用③硫氧化作用⑤異化性硫還原③硫氧化作用當前第50頁\共有81頁\編于星期五\22點四、磷的循環(huán)不溶性磷酸鹽磷酸或可溶性磷酸鹽與土壤中的鹽基結(jié)合產(chǎn)酸微生物的作用或磷肥的生產(chǎn)植物與微生物的吸收同化微生物的分解作用圖9-10微生物在自然界中磷元素的循環(huán)作用生物有機磷當前第51頁\共有81頁\編于星期五\22點五、鐵的循環(huán)Fe2+Fe3+Fe3O4Fe3O4厭氧的湖沼高鐵桿菌、還原金屬地桿菌、還原鐵地弧菌、乙酸氧化脫硫單胞菌、甲醇暗桿菌厭氧紫色光養(yǎng)細菌趨磁水螺菌未知的化學因素圖9-11鐵元素在自然界中的循環(huán)好氧的氧化亞鐵硫桿菌、嗜熱的流化葉菌屬等當前第52頁\共有81頁\編于星期五\22點微生物在自然界物質(zhì)循環(huán)中的作用1、碳素循環(huán)2、氮素循環(huán)3、硫素循環(huán)4、磷素循環(huán)當前第53頁\共有81頁\編于星期五\22點第四節(jié)微生物與環(huán)境保護生物圈內(nèi)的各種物質(zhì)，都是處于不斷地合成，分解和轉(zhuǎn)化的動態(tài)平衡狀態(tài)之中。由此組成一個自我調(diào)節(jié)，自我維持的一個協(xié)調(diào)整體，從而保證了地球上生命的延續(xù)。但是當人們違背了自然界的生態(tài)平衡規(guī)律，將糞便垃圾，污水等生活廢棄物和工業(yè)生產(chǎn)所形成的“三廢”及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的使用的農(nóng)藥殘留物等，大量排入環(huán)境中，這些物質(zhì)超過了環(huán)境所能耐受的容納量，就破壞了自然界的生態(tài)平衡，其結(jié)果造成環(huán)境污染。這樣不僅危及國民經(jīng)濟，而且對人類健康有嚴重危脅，甚至影響到子孫后代的繁衍昌盛。因此保護環(huán)境已成為人們?nèi)找骊P(guān)心的重大問題。當前第54頁\共有81頁\編于星期五\22點一、水體的污染水資源污染日益嚴重當前第55頁\共有81頁\編于星期五\22點富營養(yǎng)化水體中氮、磷等元素含量過高而引起水體表層的藍細菌和藻類過度生長繁殖當前第56頁\共有81頁\編于星期五\22點水花：淡水水體中的富營養(yǎng)化當前第57頁\共有81頁\編于星期五\22點赤潮：咸水水體中的富營養(yǎng)化當前第58頁\共有81頁\編于星期五\22點微生物處理污水原理：主要方法：當前第59頁\共有81頁\編于星期五\22點曝氣池曝氣法當前第60頁\共有81頁\編于星期五\22點當前第61頁\共有81頁\編于星期五\22點生物轉(zhuǎn)盤法當前第62頁\共有81頁\編于星期五\22點當前第63頁\共有81頁\編于星期五\22點好氧菌的降解作用原生動物等的吞噬作用

水體食物鏈的富集作用致病菌一般對營養(yǎng)要求苛刻，因此在一般的水中只能存活2-3天水表微生物會受輻射等作用而被殺滅由固形物吸附再沉積到水底當前第64頁\共有81頁\編于星期五\22點當前第65頁\共有81頁\編于星期五\22點嚴重污染的水會通過食物鏈的生物放大作用危害人類健康當前第66頁\共有81頁\編于星期五\22點當前第67頁\共有81頁\編于星期五\22點飲用水的微生物指標：總細菌數(shù)：

<100個/ml大腸菌群數(shù)：<3個/L當前第68頁\共有81頁\編于星期五\22點當前第69頁\共有81頁\編于星期五\22點當前第70頁\共有81頁\編于星期五\22點當前第71頁\共有81頁\編于星期五\22點當前第72頁\共有81頁\編于星期五\22點當前第73頁\共有81頁\編于星期五\22點當前第74頁\共有81頁\編于星期五\22點微生物在碳素循環(huán)中的作用碳素是生物體最重要的一種元素，它的主要來源是大氣中的CO２，只有通過生物所推動的碳素循環(huán)，特別是微生物的分解作用，使不同形態(tài)的碳素相互轉(zhuǎn)化，大氣中的CO２才不會被耗竭，生命才能維持。（一）自然界中的碳素循環(huán)當前第75頁\共有81頁\編于星期五\22點碳素循環(huán)包括CO２的固定:

綠色植物和微生物通過光合作用固定自然界中的CO２，合成有機物碳化物CO２的再生:

動物、植物和微生