第八章 微生物生態(tài)課件

第八章微生物生態(tài)第八章微生物生態(tài)

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(dòng)依賴于環(huán)境，同時(shí)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?cè)谧匀唤绲姆植?，可為人們開(kāi)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(lái)改造自然，保護(hù)自然。微生物之間，微生物與其他生物之間，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(dòng)植物疾病，為工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)服務(wù)。第八章微生物生態(tài)生命科學(xué)研究對(duì)象的十層次：生物圈（biosphere）、生態(tài)系統(tǒng)（ecosystem）、群落（community）、種群（population）、個(gè)體（individual）、器官（organ）、組織（tissue）、細(xì)胞（cell）、細(xì)胞器（organelle）和分子（molecule）。其中前4個(gè)層次都是生態(tài)學(xué)的研究?jī)?nèi)容。第八章微生物生態(tài)

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(guò)物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)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。生態(tài)學(xué)：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(xué)。微生物生態(tài)學(xué)：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)。第八章微生物生態(tài)第一節(jié)自然界中的微生物微生物的特點(diǎn)：個(gè)體微小，代謝營(yíng)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(wú)機(jī)物(巖石和礦物質(zhì))、有機(jī)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(yíng)。

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。第八章微生物生態(tài)第八章微生物生態(tài)土壤微生物的數(shù)量和分布主要受到營(yíng)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;土壤微生物的數(shù)量和分布受季節(jié)影響；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；土壤中的微生物以細(xì)菌最多，其次為放線菌和霉菌。土壤中的微生物分布特點(diǎn)第八章微生物生態(tài)

在有機(jī)物含量豐富的黑土、草甸土、磷質(zhì)石灰土和植被茂盛的暗棕壤中，微生物的含量較高；而在西北干旱地區(qū)的棕鈣壤、華中華南地區(qū)的紅壤和磚紅壤以及沿海地區(qū)的濱海鹽土中，微生物的含量最少。第八章微生物生態(tài)

一般來(lái)說(shuō)，每克耕作層土壤中，各類微生物含量之比大體有一個(gè)10倍系列的遞減規(guī)律：細(xì)菌（108）—

放線菌（107）—霉菌（106）—酵母菌（105）—

藻類（104）—

原生動(dòng)物（103）功能：生物地球化學(xué)活性（礦化作用）第八章微生物生態(tài)（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(jī)物上及水底；4）多能運(yùn)動(dòng)，有些具有很異常的形態(tài)（例如柄細(xì)菌）；5）靠近城市或城市下游水中的微生物多，并且有很多對(duì)健康不利的細(xì)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、淡水第八章微生物生態(tài)

①清水型水體微生物：貧營(yíng)養(yǎng)細(xì)菌（1-15mgC/L）化能自養(yǎng)微生物，光能自養(yǎng)微生物

②腐敗型水體微生物：腸道菌群，芽孢桿菌，弧菌。第八章微生物生態(tài)2、海水1）嗜鹽，真正的海洋細(xì)菌在缺少氯化鈉的情況下是不能生長(zhǎng)的。2）低溫生長(zhǎng)，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）大多數(shù)海洋細(xì)菌為G—細(xì)菌，并具有運(yùn)動(dòng)能力。4）耐高壓（特別是生活在深海的細(xì)菌）。5）更明顯的垂直分層分布（透光區(qū)、無(wú)光區(qū)、深海區(qū)、超深淵海區(qū)）

德國(guó)科學(xué)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(xì)菌（sulfurbacterium），其大小可達(dá)0.75mm，Thiomargaritanamibiensis，------“納米比亞硫磺珍珠”第八章微生物生態(tài)水體微生物的作用食物鏈光合微生物（藍(lán)細(xì)菌、藻類、光合細(xì)菌）

（初級(jí)生產(chǎn)者）浮游動(dòng)物無(wú)脊椎動(dòng)物魚(yú)類厭氧微生物生物地球化學(xué)循環(huán)第八章微生物生態(tài)（三）空氣中的微生物1）無(wú)原生的微生物區(qū)系，來(lái)源于土壤、水體及人類的生產(chǎn)、生活活動(dòng)；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；4）停留時(shí)間和塵埃大小、空氣流速、濕度、光照等因素有關(guān)；5）與人類的關(guān)系：

傳播動(dòng)、植物疾病、造成食品及發(fā)酵生產(chǎn)中的污染。第八章微生物生態(tài)（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)制品都是用動(dòng)植物產(chǎn)品作原料來(lái)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(xué)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(shū)畫(huà)等也可被多種特殊微生物所破壞。第八章微生物生態(tài)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(zhǎng)繁殖而腐爛、變質(zhì)，不能再食用或使用；病原微生物進(jìn)入人體的重要途徑，引起傳染性疾?。缓芏辔⑸镌谑称?、農(nóng)產(chǎn)品上生長(zhǎng)后會(huì)產(chǎn)生對(duì)人有害的毒素。

肉毒毒素、黃曲霉素等第八章微生物生態(tài)可采用多種方法防止微生物對(duì)食品等的破壞第八章微生物生態(tài)利用特定的微生物制備風(fēng)味食品，如醬制品、米酒、腌酸菜等。有利影響：第八章微生物生態(tài)（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：第八章微生物生態(tài)隱蔽熱網(wǎng)菌（Pyrodictiumoccultum）嗜酸熱硫化葉菌（Sulfolobusacidocaldarius）水生嗜熱桿菌(Thermusaquaticus)第八章微生物生態(tài)2、嗜冷微生物嗜冷菌：最適生長(zhǎng)溫度低于15℃耐冷微生物：最適生長(zhǎng)溫度為20-40℃主要分布于極地、深海、高山、冰窖和冷藏庫(kù)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(zhǎng)最適生長(zhǎng)溫度低于15℃

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(zhǎng)第八章微生物生態(tài)研究意義：(1)開(kāi)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(xué)及相關(guān)學(xué)科許多領(lǐng)域，如：功能基因組學(xué)、生物電子器材等的研究提供新的課題和材料；(3)為生物進(jìn)化、生命起源的研究提供新的材料。

6、嗜壓微生物

在高靜水壓環(huán)境中生長(zhǎng)7、抗輻射微生物第八章微生物生態(tài)(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(duì)人體無(wú)害的微生物群，包括細(xì)菌、真菌、螺旋體、支原體等。在長(zhǎng)期進(jìn)化過(guò)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(gè)能進(jìn)行物質(zhì)、能量等交流的動(dòng)態(tài)平衡的微生態(tài)系統(tǒng)，常稱之為正常菌群。第八章微生物生態(tài)

1977年，由德國(guó)學(xué)者VolkerRush最早提出微生態(tài)學(xué)：從細(xì)胞和分子水平上研究微觀層次上的生態(tài)學(xué)規(guī)律的科學(xué)。研究正常菌群的本質(zhì)及其與宿主間的關(guān)系；闡明微生態(tài)平衡與失調(diào)的機(jī)制；指導(dǎo)微生態(tài)制劑的研制，以用于調(diào)整人體的微生態(tài)平衡。第八章微生物生態(tài)

人體各部位常見(jiàn)的正常菌群皮膚：表皮葡萄球菌、類白喉?xiàng)U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、表皮葡萄球菌、肺炎球菌、奈瑟氏球菌、類白喉?xiàng)U菌等胃：正常一般無(wú)菌（幽門螺桿菌）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(fēng)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?xiàng)U菌等生殖道：乳酸桿菌、白色念球菌、類白喉?xiàng)U菌、大腸桿菌等尿道：表皮葡萄球菌、類白喉?xiàng)U菌、恥垢桿菌等第八章微生物生態(tài)正常菌群的生理作用（1）生物拮抗作用。正常菌群通過(guò)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(hù)膜,可促機(jī)體抵抗致病微生物的侵襲及定植,從而對(duì)宿主起到一定程度的保護(hù)作用。正常菌群除與病原菌爭(zhēng)奪營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和空間位置外，還可以通過(guò)其代謝產(chǎn)物以及產(chǎn)生抗生素、細(xì)菌素等起作用?？梢哉f(shuō)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(jī)體免疫系統(tǒng)保持活躍狀態(tài)，是非特異免疫功能的一個(gè)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?jiān)?。腸道中正常菌群可互相配合，降解未被人體消化食物殘?jiān)?，便于機(jī)體進(jìn)一步吸收。第八章微生物生態(tài)條件致病菌

在一定條件下，正常菌群中的細(xì)菌也能使人患?。海?）由于機(jī)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(guò)度疲勞、長(zhǎng)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(jìn)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(jìn)入傷口也會(huì)引起感染。條件致病菌：人體的正常微生物菌群一旦進(jìn)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。第八章微生物生態(tài)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(xì)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(jī)體某一部位的正常菌群中各細(xì)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(jiàn)誘因：

主要是因?yàn)槭褂每股?、同位素、激素、患有慢性消耗性疾?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(zhǎng)期失調(diào)難于逆轉(zhuǎn)的情況。

第八章微生物生態(tài)常見(jiàn)的菌群失調(diào)癥有：（1）耐藥性葡萄球菌繁殖成優(yōu)勢(shì)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(zhǎng)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、肛門或生殖道感染，也可發(fā)展成全身感染；（4）艱難梭菌在結(jié)腸內(nèi)大量繁殖，并產(chǎn)生一種腸毒素及細(xì)菌毒素，導(dǎo)致假膜性腸炎。

第八章微生物生態(tài)

可以通過(guò)口服某些活的微生物制劑來(lái)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(guò)芽孢桿菌的生長(zhǎng)，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(zhǎng)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。第八章微生物生態(tài)2、無(wú)菌動(dòng)物和悉生生物無(wú)菌動(dòng)物：是指不能檢出任何活的微生物和寄生蟲(chóng)的動(dòng)物。悉生生物：指已人為接種上某種或某些已知純種微生物的無(wú)菌動(dòng)物或植物。種類飼養(yǎng)方法說(shuō)明附記無(wú)菌動(dòng)物隔離系統(tǒng)以封閉的無(wú)菌技術(shù)取得，用現(xiàn)有方法不能檢出任何微生物和寄生蟲(chóng)的動(dòng)物。

悉生動(dòng)物隔離系統(tǒng)確知所帶的微生物叢（植物的和動(dòng)物的）經(jīng)特殊飼養(yǎng)的動(dòng)物。確知所帶有的微生物無(wú)特定病原體動(dòng)物屏障系統(tǒng)沒(méi)有指定的致病性微生物和寄生蟲(chóng)的動(dòng)物。確知不帶有的微生物通常動(dòng)物開(kāi)放系統(tǒng)不明確所帶的微生物、寄生蟲(chóng)的動(dòng)物，稱普通動(dòng)物，但不得帶有人畜共患的傳染病病原體。對(duì)微生物帶有情況不明確第八章微生物生態(tài)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，為益生的正常菌群，多為G-細(xì)菌。改善植物的營(yíng)養(yǎng)條件；分泌生長(zhǎng)刺激物質(zhì)；分泌抗生素類物質(zhì)。附生微生物：生活在植物地上部分表面的微生物。第八章微生物生態(tài)二、菌種資源的開(kāi)發(fā)1.采集菌樣2.富集培養(yǎng)3.純種分離4.性能測(cè)定第八章微生物生態(tài)第二節(jié)微生物與生物環(huán)境之間的關(guān)系

互利（++）

共生；互利共棲；互養(yǎng)共棲；協(xié)同共棲單利

（+-）寄生；捕食；拮抗（+0）偏利共棲；互生無(wú)利（00）：無(wú)關(guān)共棲互害（--）：競(jìng)爭(zhēng)共棲第八章微生物生態(tài)定義：兩種生物可以獨(dú)立生活，也可以形成相互的聯(lián)合，對(duì)一方有利，或雙方都有利。（一）微生物間的互生關(guān)系

典型：好氧性自生固氮菌和纖維素分解菌

固氮菌可利用纖維素分解菌產(chǎn)生的有機(jī)酸作為碳源和能源而大量繁殖，并進(jìn)行固氮；使纖維素分解菌也避免因?yàn)樽陨泶x產(chǎn)物積累過(guò)多而中毒；纖維素分解菌可利用固氮菌的氮素營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，生長(zhǎng)更加旺盛，并增強(qiáng)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。一、互生第八章微生物生態(tài)氧化乙酸脫硫單胞菌綠硫細(xì)菌供氫體H2S氫受體S衛(wèi)星狀共棲第八章微生物生態(tài)

人及動(dòng)物與其正常菌群即是互生關(guān)系。

腸道菌群可排阻、抑制外來(lái)致病菌提供維生素等營(yíng)養(yǎng)，產(chǎn)生淀粉酶、蛋白酶等有助消化的酶類、分解有毒或致癌物質(zhì)，產(chǎn)生有機(jī)酸、降低腸道pH值和促進(jìn)腸道蠕動(dòng)刺激機(jī)體的免疫系統(tǒng)并提高其免疫力。（二）微生物與人及動(dòng)物間的互生關(guān)系第八章微生物生態(tài)

根際微生物與高等植物間也為互生關(guān)系。

植物根在生長(zhǎng)過(guò)程中，向周圍土壤中分泌各種有機(jī)物質(zhì)，并有些脫落物，都為微生物提供所需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)；

植物發(fā)達(dá)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(zhǎng)。（三）微生物與高等植物之間的互生關(guān)系第八章微生物生態(tài)互生現(xiàn)象與發(fā)酵工業(yè)中的混菌培養(yǎng)

第三步利用氧化葡糖酸桿菌和條紋假單胞菌協(xié)同作用，如單用氧化葡糖酸桿菌進(jìn)行發(fā)酵，則不僅它的生長(zhǎng)很差，且產(chǎn)生2-酮基-L-古龍酸的能力很弱，單用條紋假單胞菌時(shí)，則根本不產(chǎn)酸，兩個(gè)混合發(fā)酵時(shí)，就能將L-山梨糖不斷轉(zhuǎn)化為2-酮基-L-古龍酸。第八章微生物生態(tài)定義：兩種微生物緊密地生活在一起，彼此依賴，相互為對(duì)方創(chuàng)造有利的生存條件。特點(diǎn)：在生理上相互分工，互換代謝活動(dòng)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。二、共生第八章微生物生態(tài)（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(dān)子菌）單細(xì)胞藻類（綠藻，藍(lán)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(wú)規(guī)則地纏繞藻類細(xì)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已形成特殊形態(tài)的整體了，在生理上相互依存。藻類進(jìn)行光合作用為真菌制造有機(jī)養(yǎng)料；真菌吸收水分、產(chǎn)生有機(jī)酸分解巖石提供無(wú)機(jī)鹽供藻類光合作用。第八章微生物生態(tài)（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。以擔(dān)子菌為最多。能與真菌共生的植物有２０００種。第八章微生物生態(tài)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(qiáng)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(xì)胞之間，并且進(jìn)入細(xì)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(jiàn)和最重要的是泡囊-叢枝狀菌根第八章微生物生態(tài)（三）微生物與動(dòng)物共生

1、微生物與昆蟲(chóng)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?zhàn)陨聿⒉荒芊纸饫w維素，必須依賴腸道內(nèi)共生的原生動(dòng)物和細(xì)菌通過(guò)厭氧發(fā)酵過(guò)程來(lái)分解纖維素。內(nèi)共生：昆蟲(chóng)與其細(xì)胞內(nèi)的共生性細(xì)菌這些細(xì)胞內(nèi)的共生性細(xì)菌能為宿主提供B族維生素，使昆蟲(chóng)能以缺乏維生素的植物為生。第八章微生物生態(tài)2、瘤胃微生物

牛羊等反芻動(dòng)物，草是主要飼料，但它們本身沒(méi)有分解纖維素的能力，而是靠瘤胃微生物幫助分解，使纖維素變成能被牛羊吸收的糖類。反芻動(dòng)物有四個(gè)胃，前兩個(gè)胃叫瘤胃和網(wǎng)胃，后兩個(gè)胃叫瓣胃和皺胃，瘤胃和網(wǎng)胃是草料暫時(shí)貯存，分解，加工的場(chǎng)所，pＨ5.8－6.8之間，適宜微生物生長(zhǎng)，有大量的纖維素、淀粉、脂肪分解菌。

第八章微生物生態(tài)

當(dāng)草料到達(dá)瘤胃和網(wǎng)胃時(shí)，首先是纖維素菌將纖維素分解為纖維二糖、葡萄糖被其他微生物吸收利用轉(zhuǎn)化，產(chǎn)生乳酸，丁酸、脂肪酸等有機(jī)酸和ＣＯ２，ＣＨ４等氣體，前兩個(gè)胃沒(méi)有消化完的草料進(jìn)入后兩胃，由其分泌蛋白酶消化分解產(chǎn)生氨基酸、維生素等。被動(dòng)物體吸收利用。第八章微生物生態(tài)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(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)行生長(zhǎng)繁殖，在一定的條件下對(duì)后者造成損害或死亡的現(xiàn)象。專性寄生（寄生物離開(kāi)寄主不能生活）兼性寄生（寄生物可離開(kāi)寄主營(yíng)腐生生活）或細(xì)胞內(nèi)寄生、細(xì)胞外寄生第八章微生物生態(tài)（一）微生物間的寄生關(guān)系1、噬菌細(xì)菌

一種細(xì)菌可以寄生在另一種細(xì)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)。第八章微生物生態(tài)2、真菌間：一種真菌寄生在另一種真菌間較普遍，其方式：寄生物先分泌毒素，引起寄主活力衰退，然后再纏繞致死；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(lái)，由接觸部位侵入寄主菌絲內(nèi)，吸收營(yíng)養(yǎng)使之死亡；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(xì)胞膜，吸取其營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)行生長(zhǎng)繁殖。

第八章微生物生態(tài)（二）微生物對(duì)植物的寄生

微生物對(duì)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。植物或染病微生物發(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(xì)菌、病毒等。第八章微生物生態(tài)1、植物病害中以真菌病害為主，占９５％棉花炭疽病，立枯病，黃萎病，水稻稻瘟病等。藻菌綱可引起馬鈴薯與蕃茄晚疫病。子囊菌綱可引起大麥和蘋(píng)果白粉病等。2、細(xì)菌性植物病害占３％。大多為無(wú)芽孢，具鞭毛Ｇ－菌。如假單胞桿菌屬，黃桿菌屬，土壤桿菌屬，棒桿菌屬和歐文氏菌屬等，這些病原菌主要從植物氣孔等自然孔口和傷口侵入植物體內(nèi)，寄生在組織細(xì)胞間或?qū)Ч苤?，引起傳染病害?/p>

第八章微生物生態(tài)（三）微生物對(duì)人與動(dòng)物的寄生

微生物在人體和動(dòng)物體內(nèi)寄生引起人與動(dòng)物的傳染病，這些微生物稱為動(dòng)物病原微生物。常見(jiàn)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(dòng)植物體內(nèi)會(huì)給人們?cè)斐山?jīng)濟(jì)損失，寄生在有害動(dòng)物體內(nèi)，則對(duì)人類是有益的，可以加以利用。如微生物寄生在有害昆蟲(chóng)體內(nèi)，引起害蟲(chóng)致病死亡，對(duì)農(nóng)產(chǎn)品發(fā)展是有利的，昆蟲(chóng)病原菌包括細(xì)菌、真菌、病毒等幾類。目前利用微生物消滅農(nóng)業(yè)害蟲(chóng)已成為微生物防治的一個(gè)重要方面。現(xiàn)被人們利用的微生物有蘇云金桿菌等細(xì)菌、白僵菌等真菌及昆蟲(chóng)病毒等。冬蟲(chóng)夏草第八章微生物生態(tài)四、拮抗定義：一種微生物生命活動(dòng)中，通過(guò)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(zhǎng)繁殖，或毒害殺死其它微生物的現(xiàn)象。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(zhǎng)，酸菜泡菜不易爛就因如此。這種抑制作用沒(méi)有特定專一性，對(duì)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(dòng)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。第八章微生物生態(tài)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(lái)滿足生存需要的現(xiàn)象。類型：1、原生動(dòng)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)胞藻類為食2、捕食性真菌：捕食線蟲(chóng)第八章微生物生態(tài)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(wú)機(jī)物轉(zhuǎn)化成有機(jī)物，再由有機(jī)物轉(zhuǎn)化成無(wú)機(jī)物的往復(fù)循環(huán)之中。無(wú)機(jī)物有機(jī)物光合作用分解作用生產(chǎn)者：從無(wú)機(jī)物合成有機(jī)物，如植物、微生物消費(fèi)者：利用有機(jī)物進(jìn)行生活，如動(dòng)物分解者：分解有機(jī)物成無(wú)機(jī)物，如微生物生物地球化學(xué)循環(huán)第八章微生物生態(tài)

從物質(zhì)循環(huán)的角度看，自地球起源至今的48億年左右的漫長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)，經(jīng)歷了化學(xué)進(jìn)化和生物進(jìn)化兩大階段。

在生物進(jìn)化中，可分為單極生態(tài)系統(tǒng)、雙極生態(tài)系統(tǒng)和三極生態(tài)系統(tǒng)三個(gè)明顯不同的發(fā)展階段。

化學(xué)進(jìn)化分小分子有機(jī)物的形成、生物大分子的形成、原始生命體的形成三個(gè)階段。第八章微生物生態(tài)1.單極生態(tài)系統(tǒng)階段——由35億年前形成的異養(yǎng)厭氧生物（異養(yǎng)分解者）構(gòu)成2.雙極生態(tài)系統(tǒng)階段——由25-30億年前形成的自養(yǎng)藍(lán)細(xì)菌（生產(chǎn)者）和厭氧性異養(yǎng)原核生物（分解者）構(gòu)成3.三極生態(tài)系統(tǒng)階段——在10-12億年前真核生物的出現(xiàn)，形成了由生產(chǎn)者、消費(fèi)者、分解者組成的生態(tài)系統(tǒng)。第八章微生物生態(tài)微生物在生態(tài)系統(tǒng)中的地位1、微生物是有機(jī)物的主要分解者；微生物最大的價(jià)值也在于其分解功能。它們分解生物圈內(nèi)存在的動(dòng)物和植物殘?bào)w等復(fù)雜有機(jī)物質(zhì)，并最后將其轉(zhuǎn)化成最簡(jiǎn)單的無(wú)機(jī)物，再供初級(jí)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(guò)程只有微生物才能進(jìn)行，起獨(dú)特作用；而有的是循環(huán)中的關(guān)鍵過(guò)程，起關(guān)鍵作用。3、微生物是生態(tài)系統(tǒng)中的初級(jí)生產(chǎn)者；光能營(yíng)養(yǎng)和化能自養(yǎng)營(yíng)養(yǎng)微生物是生態(tài)系統(tǒng)的初級(jí)生產(chǎn)者，它們具有初級(jí)生產(chǎn)者所具有的二個(gè)明顯特征，即可直接利用太陽(yáng)能、無(wú)機(jī)物的化學(xué)能作為能量來(lái)源，另一方面其積累下來(lái)的能量又可以在食物鏈、食物網(wǎng)中流動(dòng)。4、微生物是物質(zhì)和能量的貯存者；微生物和動(dòng)物、植物一樣也是由物質(zhì)組成和由能量維持的生命有機(jī)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(jìn)化成后來(lái)的動(dòng)、植物。藻類的產(chǎn)氧作用，改變大氣圈中的化學(xué)組成，為后來(lái)動(dòng)、植物出現(xiàn)打下基礎(chǔ)。第八章微生物生態(tài)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)第八章微生物生態(tài)其它元素的轉(zhuǎn)化有機(jī)質(zhì)的分解作用；無(wú)機(jī)離子的固定作用或同化作用；無(wú)機(jī)離子和化合物的氧化作用；氧化態(tài)元素的還原作用。第八章微生物生態(tài)第四節(jié)微生物與環(huán)境保護(hù)

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(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)之中。由此組成一個(gè)自我調(diào)節(jié)，自我維持的一個(gè)協(xié)調(diào)整體，從而保證了地球上生命的延續(xù)。但是當(dāng)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(guò)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(guó)民經(jīng)濟(jì)，而且對(duì)人類健康有嚴(yán)重危脅，甚至影響到子孫后代的繁衍昌盛。因此保護(hù)環(huán)境已成為人們?nèi)找骊P(guān)心的重大問(wèn)題。第八章微生物生態(tài)一、水體的污染水資源污染日益嚴(yán)重第八章微生物生態(tài)富營(yíng)養(yǎng)化水體中氮、磷等元素含量過(guò)高而引起水體表層的藍(lán)細(xì)菌和藻類過(guò)度生長(zhǎng)繁殖。第八章微生物生態(tài)水華：淡水水體中的富營(yíng)養(yǎng)化第八章微生物生態(tài)第八章微生物生態(tài)赤潮：咸水水體中的富營(yíng)養(yǎng)化第八章微生物生態(tài)二、用微生物治理污染三級(jí)處理工藝：一級(jí)工藝：預(yù)處理

過(guò)濾篩網(wǎng)、沉淀懸浮物二級(jí)工藝：

生物處理有機(jī)物三級(jí)工藝:沉淀法P中性條件下增溫、反硝化N氨、氮

繁殖藻類N、P第八章微生物生態(tài)

1.微生物處理污水原理：第八章微生物生態(tài)（1）BOD5(biologicaloxygendemand)

即“五日生化需氧量”。水中有機(jī)物含量的間接指標(biāo)，一般指在20℃下，1L污水中所含的有機(jī)物（主要是有機(jī)碳源），在進(jìn)行微生物氧化時(shí)，5日內(nèi)所消耗的分子氧的毫克數(shù)。我國(guó)對(duì)地面水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定：一級(jí)水＜1mg/L,二級(jí)水＜3mg/L,三級(jí)水＜4mg/L,若＞10mg/L，則表示水已嚴(yán)重污染。（2）COD（chemicaloxygendemand）

即化學(xué)需氧量。使用強(qiáng)氧化劑（KMnO4或K2CrO7）使1L污水中的有機(jī)物迅速進(jìn)行化學(xué)氧化時(shí)所消耗氧的毫克數(shù)。幾個(gè)常用名詞第八章微生物生態(tài)（3）TOD

(totaloxygendemand)即“總需氧量”。污水中能被氧化的物質(zhì)（主要是有機(jī)物）在高溫下燃燒，變成穩(wěn)定氧化物是所需要的氧量。TOD是評(píng)價(jià)水質(zhì)的綜合指標(biāo)之一。（4）DO（dissolvedoxygen）即溶解氧量，指溶于水體中的分子態(tài)氧，是評(píng)價(jià)水質(zhì)優(yōu)劣的重要指標(biāo)。DO值大小是水體能否進(jìn)行自凈作用的關(guān)鍵。天然水的DO值一般為5-10mg/L,我國(guó)規(guī)定地面水水質(zhì)的合格標(biāo)準(zhǔn)為DO值>4mg/L。第八章微生物生態(tài)2.污水處理中的特殊微生物無(wú)毒有機(jī)物：纖維素、淀粉等多糖類，蛋白類，脂肪類有毒有機(jī)物：苯酚、多環(huán)芳烴、多氯聯(lián)苯、有機(jī)農(nóng)藥無(wú)毒無(wú)機(jī)物：酸、堿、無(wú)機(jī)鹽，氮、磷等植物營(yíng)養(yǎng)物有毒無(wú)機(jī)物：重金屬、氰化物、氟化物第八章微生物生態(tài)分解氰的微生物：Nocardia(諾卡氏菌)、Pseudomonas（假單孢菌）等。降解TNT（三硝基甲苯）的微生物：Citrobacter（檸檬酸桿菌）

、Enterobacter（腸桿菌）等。

降解聚乙烯醇（PVA）的微生物：

Pseudomonas（假單孢菌）降解多環(huán)烴類物質(zhì)（蒽、菲等）的微生物：Alcaligenes(產(chǎn)堿菌）Corynebacterium（棒桿菌）Pseudomonas（假單孢菌）第八章微生物生態(tài)3.微生物處理污水的主要方法：第八章微生物生態(tài)氧化塘法有機(jī)物的好氧性分解和厭氧消化；光合作用；藻類細(xì)胞的消除灑水濾床法：生物膜表層：好氧菌；中層：兼性厭氧菌；內(nèi)層：厭氧菌；原生動(dòng)物第八章微生物生態(tài)曝氣池曝氣法活性污泥：指一種由活細(xì)菌、原生動(dòng)物和其他微生物群聚集在一起組成的凝絮團(tuán)，在污水處理中具有很強(qiáng)的吸附、分解有機(jī)物或毒物的能力。第八章微生物生態(tài)第八章微生物生態(tài)生物轉(zhuǎn)盤法生物膜：是指生長(zhǎng)在潮濕、通氣的固體表面上的一層由多種活微生物構(gòu)成的粘滑、暗色菌膜，能氧化、分解污水中的有機(jī)物或某些有毒物質(zhì)。第八章微生物生態(tài)節(jié)能型與耗能型污水處理裝置的缺點(diǎn)大量以活性污泥或脫落的生物膜形式出現(xiàn)的廢渣，必須進(jìn)一步處理；對(duì)一些BOD5超過(guò)10000mg/L的有機(jī)廢水的處理效果很差；消耗大量動(dòng)力。第八章微生物生態(tài)三、沼氣發(fā)酵與環(huán)境保護(hù)沼氣：是一種混合可燃?xì)怏w，主要成分為甲烷，另有少量H2、N2和CO2。沼氣發(fā)酵：本質(zhì)是產(chǎn)甲烷菌在厭氧條件下，利用H2還原CO2等碳源營(yíng)養(yǎng)物以產(chǎn)生細(xì)胞物質(zhì)、能量和代謝廢物CH4的過(guò)程。

在地球的生物量（biomass）中，以植物秸稈和其他動(dòng)植物殘?bào)w的含量最高，這是一類可再生資源（renewableresource）。第八章微生物生態(tài)沼氣發(fā)酵的意義植物秸桿和其它動(dòng)植物殘?bào)w是含量最高的生物量，是一類可再生資源（renewable）或永續(xù)資源，有必要對(duì)其有效利用；一步利用——燃燒，快速取得其中約10%左右的熱能和草木灰.梯級(jí)利用方式：粉碎做牲畜飼料——畜糞沼氣發(fā)酵，利用其中約90%化學(xué)能——固體殘?jiān)勺鰞?yōu)質(zhì)肥料，甚至添加到飼料中；產(chǎn)甲烷菌是自然界碳素循環(huán)中厭氧生物鏈的最后一個(gè)成員。第八章微生物生態(tài)水解階段：由厭氧和兼性厭氧菌將纖維素等多糖、蛋白質(zhì)、脂類分解成單體，并進(jìn)而形成各種有機(jī)酸、乙醇、H2、CO2；產(chǎn)酸階段：由厭氧的產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸細(xì)菌群把第一階段產(chǎn)生的各種有機(jī)酸分解成乙酸、H2和CO2的過(guò)程；

產(chǎn)氣階段：由嚴(yán)格厭氧的產(chǎn)甲烷菌群利用一碳化合物（CO2

、甲醇、甲酸、甲基胺或CO）、二碳化合物（乙酸）和H2產(chǎn)生甲烷的過(guò)程。第八章微生物生態(tài)例1：腸道菌群的數(shù)量作為水體質(zhì)量的指標(biāo)例2：艾姆氏試驗(yàn)法檢測(cè)環(huán)境中的“三致”物質(zhì)四、用微生物監(jiān)測(cè)環(huán)境污染第八章微生物生態(tài)例3：發(fā)光細(xì)菌第八章微生物生態(tài)第八章微生物生態(tài)好氧菌的降解作用原生動(dòng)物等的吞噬作用

水體食物鏈的富集作用致病菌一般對(duì)營(yíng)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(huì)受輻射等作用而被殺滅由固形物吸附再沉積到水底第八章微生物生態(tài)第八章微生物生態(tài)嚴(yán)重污染的水會(huì)通過(guò)食物鏈的生物放大作用危害人類健康第八章微生物生態(tài)第八章微生物生態(tài)飲用水的微生物指標(biāo)：總菌數(shù)：

<100個(gè)/ml大腸桿菌：<3個(gè)/L第八章微生物生態(tài)第八章微生物生態(tài)第八章微生物生態(tài)第八章微生物生態(tài)第八章微生物生態(tài)第八章微生物生態(tài)第八章微生物生態(tài)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(lái)源是大氣中的CO２，只有通過(guò)生物所推動(dòng)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(huì)被耗竭，生命才能維持。（一）自然界中的碳素循環(huán)第八章微生物生態(tài)（二）微生物在碳素循環(huán)中的作用

微生物在碳素循環(huán)中具有非常重要的作用，它們既參與固定CO２光合作用，又參與再生CO２的分解作用。1、光合作用：參與光合作用的微生物主要是藻類，藍(lán)細(xì)菌和光合細(xì)菌，它們通過(guò)光合作用，將大氣中和水體中的ＣＯ２合成為有機(jī)碳化物。特別是在大多數(shù)水生環(huán)境中，主要的光合生物是微生物，在有氧區(qū)域以藍(lán)細(xì)菌和藻類占優(yōu)勢(shì)；而在無(wú)氧區(qū)域則以光合細(xì)菌占優(yōu)勢(shì)。2、分解作用：自然界有機(jī)碳化物的分解，主要是微生物的作用。陸地和水域的有氧條件中，通過(guò)好氧微生物分解被徹底氧化為CO２

；在無(wú)氧條件中，通過(guò)厭氧微生物發(fā)酵被不完全氧化成醇、有機(jī)酸、甲烷、氫和CO２

。

能分解有機(jī)碳化物的微生物很多，主要有細(xì)菌、真菌和放線菌。

第八章微生物生態(tài)微生物在氮素循環(huán)中的作用

氮素是生物體組成核酸及蛋白質(zhì)的主要成份，是構(gòu)成生物體的必需元素。大氣體積中約有７９％是分子態(tài)氮，但所有植物、動(dòng)物和大多數(shù)微生物都不能直接利用。初級(jí)生產(chǎn)者植物體需要的氨鹽、硝酸鹽等無(wú)機(jī)氮化物在自然界為數(shù)不多，常常限制了植物體發(fā)展。

只有將分子氮進(jìn)行轉(zhuǎn)化和循環(huán)，才能滿足植物體對(duì)氮素營(yíng)養(yǎng)的需要。因此氮素物質(zhì)的相互轉(zhuǎn)化和不斷地循環(huán)，在自然界十分重要。第八章微生物生態(tài)自然界中的氮素循環(huán)及微生物在氮素循環(huán)中的作用氮素循環(huán)包括：固氮作用、氨化作用、硝化作用、反硝化作用微生物參與氮素循環(huán)的所有過(guò)程，并在每一過(guò)程中都起主要作用。1、固氮作用自然界氮的固定，有兩種方式：非生物固氮，即通過(guò)閃電、高溫放電等固氮，這樣形成的氮化物很少；生物固氮，即通過(guò)微生物的作用固氮，大氣中９０％以上的分子態(tài)氮都是微生物的活性而固定成氮化物。第八章微生物生態(tài)2、氨化作用

微生物分解有機(jī)氮化物產(chǎn)生氨的過(guò)程稱為氨化作用。

很多細(xì)菌、真菌和放線菌都能分解蛋白質(zhì)及其含氮衍生物，氨化作用產(chǎn)生的氨，一部分供微生物，植物同化，一部分被轉(zhuǎn)變成硝酸鹽。第八章微生物生態(tài)3、硝化作用

微生物將ＮＨ３氧化成硝酸鹽的過(guò)程稱為硝化作用；整個(gè)過(guò)程由兩類細(xì)菌分兩個(gè)階段進(jìn)行。第一階段是ＮＨ３被氧