畜牧微生物學(xué)第四章動科微生物在自然界中的分布與作用

畜牧微生物學(xué)第四章動科微生物在自然界中的分布與作用優(yōu)選畜牧微生物學(xué)第四章動科微生物在自然界中的分布與作用生態(tài)學(xué)：研究生物系統(tǒng)與環(huán)境系統(tǒng)之間的相互作用規(guī)律及其機(jī)理的科學(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)系的科學(xué)。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)；微生態(tài)學(xué)由于美航天局疏忽地球細(xì)菌可能被帶上了火星科學(xué)家在寒冰中發(fā)現(xiàn)活微生物火星生命新證據(jù)Contents第一節(jié)正常動物體的微生物第二節(jié)正常飼料植物體中的微生物第三節(jié)微生物在自然界物質(zhì)循環(huán)轉(zhuǎn)化中的作用第三節(jié)土壤、空氣、水中的微生物第一節(jié)

正常動物體的微生物在正常動物的皮膚、黏膜及外界相通的各種腔道（如口腔、鼻咽腔、氣管、消化道和泌尿生殖道）等部位，存在著對機(jī)體無害的微生物群，包括細(xì)菌、真菌、螺旋體、支原體等。常住菌：在動物體表或體內(nèi)的共生的或寄生的微生物。與其宿主在共同的長期進(jìn)化過程中，在宿主體內(nèi)某一特定部位長期適應(yīng)和選擇，定居繁殖，形成的微生物區(qū)系。過路菌：是從土壤、水、空氣和動物所接觸的環(huán)境或食物中污染的微生物。正常動物體的細(xì)菌分布皮膚：表皮葡萄球菌、類白喉桿菌、綠膿桿菌等口腔：鏈球菌、乳酸桿菌、螺旋體、梭形桿菌、白色念珠菌、表皮葡萄球菌、肺炎球菌等胃：瘤胃微生物，如：無芽孢的厭氧菌腸道：厭氧菌為主如：類桿菌、雙歧桿菌、真桿菌等、腸球菌、大腸桿菌、厭氧性鏈球菌、糞鏈球菌、葡萄球菌等鼻咽腔：鏈球菌、奈氏球菌、肺炎球菌、流感桿菌、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、類白喉桿菌等一、體表的微生物動物皮膚和皮毛上的微生物，多數(shù)是從土壤、空氣和水中污染的，有的是從動物糞便中沾染的。皮毛上常見的微生物以球菌為主，如葡萄球菌、鏈球菌、雙球菌、四聯(lián)球菌、八疊球菌；桿菌中主要有大腸桿菌、綠膿桿菌、棒狀桿菌和枯草桿菌等。在皮膚表層、汗腺和皮脂腺內(nèi)，常有白色葡萄球菌、金黃色葡萄球菌和化膿鏈球菌等，它們是引起外傷化膿的主要原因。某些患有傳染病的家畜皮毛上，還常有該種疾病的病原，如炭疽桿菌芽孢、布氏桿菌、結(jié)核分枝桿菌和口蹄疫病毒、痘病毒等。這些病原微生物?？赏ㄟ^皮毛而傳播，因此在處理皮革和皮毛時應(yīng)注意。二、消化道的微生物正常畜禽胚胎及初生畜禽的消化道是無菌的出生數(shù)小時后隨著吮乳、采食等過程，在消化道內(nèi)出現(xiàn)微生物，如大腸桿菌等。并從此在動物消化道內(nèi)與宿主共處終生。2.消化道中微生物的分布因部位不同而異。3.胃腸道微生物的組成很復(fù)雜，它們的數(shù)量和種類因畜禽種類、年齡和飼料而異，在同一動物不同胃腸道部位也存在差異。在正常情況下，普通動物腸道內(nèi)大約有200種正常菌群，每克腸道內(nèi)容物約含109～1010個菌以上，其中主要是非致病的厭氧菌，如擬桿菌、真桿菌、雙歧桿菌等，占總數(shù)的90％～99％，其次為腸球菌、大腸桿菌、乳桿菌和其他菌等。

瘤胃微生物牛羊等反芻動物，草是主要飼料，但它們本身沒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。當(dāng)草料到達(dá)瘤胃和網(wǎng)胃時，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，前兩個胃沒有消化完的草料進(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。被動物體吸收利用。

某些患有傳染病的家畜皮毛上，還常有該種疾病的病原，如炭疽桿菌芽孢、布氏桿菌、結(jié)核分枝桿菌和口蹄疫病毒、痘病毒等。一些人和動物的病原菌與其他病原微生物，在條件適宜時以土壤為媒介，引起人和動物傳染病的發(fā)生，即為土壤感染。尿道：表皮葡萄球菌、類白喉桿菌等2）來源于土壤、水體及人類的生產(chǎn)、生活活動；無菌動物必須經(jīng)無菌剖腹產(chǎn)、并在絕對無菌的隔離器內(nèi)培育飼養(yǎng)。主要分布于極地、深海、高山、冰窖和冷藏庫（3）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(hù)膜,可促機(jī)體抵抗致病微生物的侵襲及定植,從而對宿主起到一定程度的保護(hù)作用。無營養(yǎng)和水分、紫外線直射，因此無原生的微生物區(qū)系。1）無原生的微生物區(qū)系，主要以氣溶膠形式存在；當(dāng)草料到達(dá)瘤胃和網(wǎng)胃時，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；微生物的數(shù)量也與土層的深度有關(guān)，一般離地面10-20cm的土壤層微生物最多，隨著土層的加深，微生物的數(shù)量逐步減少。第三節(jié)土壤、空氣、水中的微生物病原微生物進(jìn)入水中后，常因水的自凈作用而難以長期存活。在醫(yī)院、獸醫(yī)院及畜禽舍的空氣中，常懸浮帶有病原微生物的氣溶膠，人或動物吸入感染，分為飛沫傳播和塵埃傳播，總稱為空氣傳播。不明確所帶的微生物、寄生蟲的動物，稱普通動物，但不得帶有人畜共患的傳染病病原體。不同微生物種群的相互關(guān)系：(1)協(xié)同(synergism)是指兩種或多種微生物在同一環(huán)境中，互相協(xié)助共同完成某種作用的關(guān)系。(2)競爭(competition)是指兩種或多種以上微生物共同生存時，為獲得能源、空間或有限的生長因子而發(fā)生的爭取現(xiàn)象。(3)共棲(commensalism)是指兩種微生物共同生存時，可一方受益或互相受益，為對方提供營養(yǎng)物質(zhì)和生長因子或生存條件的關(guān)系。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。(4)吞噬(predation)是指一種較大型的微生物吞人并消化另一種小型微生物以滿足其營養(yǎng)需要的相互關(guān)系。（五）、消化道微生物區(qū)系平衡及其意義FunctionsofNormalFlora（1）營養(yǎng)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，還能合成有利于動物吸收和利用的養(yǎng)分，如必需氨基酸、揮發(fā)性脂肪酸，促進(jìn)動物生長。另外，消化道中的正常菌群還有助于破壞飼料中某些有害物質(zhì)并阻止其吸收。（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不可缺少的組成部分。（3）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(hù)膜,可促機(jī)體抵抗致病微生物的侵襲及定植,從而對宿主起到一定程度的保護(hù)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(xì)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。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。（Sulfolobusacidocaldarius）一些人和動物的病原菌與其他病原微生物，在條件適宜時以土壤為媒介，引起人和動物傳染病的發(fā)生，即為土壤感染。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)生改變而引起疾病的微生物。（1）由于機(jī)體的防衛(wèi)功能減弱,引起自身感染。無營養(yǎng)和水分、紫外線直射，因此無原生的微生物區(qū)系。~108~107 ~106~105~104~103個/g不明確所帶的微生物、寄生蟲的動物，稱普通動物，但不得帶有人畜共患的傳染病病原體。某些患有傳染病的家畜皮毛上，還常有該種疾病的病原，如炭疽桿菌芽孢、布氏桿菌、結(jié)核分枝桿菌和口蹄疫病毒、痘病毒等。眼結(jié)膜：皮表葡萄球菌、結(jié)膜干燥桿菌、類白喉桿菌等在醫(yī)院、獸醫(yī)院及畜禽舍的空氣中，常懸浮帶有病原微生物的氣溶膠，人或動物吸入感染，分為飛沫傳播和塵埃傳播，總稱為空氣傳播。與其宿主在共同的長期進(jìn)化過程中，在宿主體內(nèi)某一特定部位長期適應(yīng)和選擇，定居繁殖，形成的微生物區(qū)系。由于美航天局疏忽地球細(xì)菌可能被帶上了火星過路菌：是從土壤、水、空氣和動物所接觸的環(huán)境或食物中污染的微生物。確知所帶的微生物（植物的和動物的）經(jīng)特殊飼養(yǎng)的動物。Factorsaffectinggutmicroflora在正常情況下，正常菌群內(nèi)部及其與宿主之間處于共生、協(xié)調(diào)的平衡狀態(tài)。如果宿主受到日糧突然變化、環(huán)境變化、患病、手術(shù)等應(yīng)激，或是濫用抗菌藥物等情況下，正常菌群中的微生物種類、數(shù)量發(fā)生改變，菌群平衡受到破壞，即稱為菌群失調(diào)。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、同位素、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。菌群失調(diào)（六）、菌群失調(diào)及其影響條件致病菌：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)生改變而引起疾病的微生物。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(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)入傷口也會引起感染。四、無菌動物和無特定病原動物無菌動物(germ-freeanimals，GFA)是指體內(nèi)外不攜帶任何微生物或寄生蟲的動物。無菌動物必須經(jīng)無菌剖腹產(chǎn)、并在絕對無菌的隔離器內(nèi)培育飼養(yǎng)。實際上某些內(nèi)源性病毒很難除去，因此無菌動物是一個相對概念。無特定病原動物(specificpathogenfreeanimals，SPFA)是指不存在某些特定的具有病原性或潛在病原性的微生物及其抗體或寄生蟲的動物(或禽胚胎)。滅絕原蟲反芻動物(defaunatedruminantanimals)是在研究反芻家畜瘤胃發(fā)酵及其功能的過程中，通常將反芻家畜進(jìn)行滅原蟲處理(如降低瘤胃內(nèi)pH或使之出生后與其他動物隔離等措施)，去除動物體內(nèi)原蟲。

悉生生物：指整個個體不攜帶或只攜帶已知微生物的生物種類飼養(yǎng)方法說明附記無菌動物隔離系統(tǒng)以封閉的無菌技術(shù)取得，用現(xiàn)有方法不能檢出任何微生物和寄生蟲的動物。

悉生動物隔離系統(tǒng)確知所帶的微生物（植物的和動物的）經(jīng)特殊飼養(yǎng)的動物。確知所帶有的微生物無特定病原體動物屏障系統(tǒng)沒有指定的致病性微生物和寄生蟲的動物。確知不帶有的微生物通常動物開放系統(tǒng)不明確所帶的微生物、寄生蟲的動物，稱普通動物，但不得帶有人畜共患的傳染病病原體。對微生物帶有情況不明確五、微生態(tài)制劑微生態(tài)制劑(microbialecologicalagents)是指一類可通過有益的微生物活菌或相應(yīng)的有機(jī)物質(zhì)，幫助宿主建立起新的腸道微生物區(qū)系，以達(dá)到預(yù)防疾病、促進(jìn)生長的添加劑。益生菌：一般是指通過改善腸內(nèi)微生物區(qū)系的平衡而對動物起有利作用的微生物活菌添加劑，也稱微生物活菌制劑。被用作益生素的微生物通常有乳酸桿菌、雙歧桿菌等。益生元：是指不被宿主消化吸收，但能選擇性地促進(jìn)宿主消化道有益微生物，或飼喂的益生菌的活性和生長，從而對宿主有益的飼料或食品中的某些成分，如寡果糖等。

第三節(jié)土壤、空氣、水中的微生物土壤是固體無機(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。

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。一、土壤中的微生物土壤中的環(huán)境條件：營養(yǎng)、水分、空氣、酸堿度、滲透壓和溫度條件都適于微生物的生活，是微生物的天然培養(yǎng)基、也是人類最豐富的“菌種資源庫”。土壤中微生物的數(shù)量：按種類遞減細(xì)菌——放線菌——霉菌——酵母菌——藻類——原生動物~108~107 ~106~105~104~103個/g分布廣泛，各種條件的土壤中都有微生物存在。微生物的數(shù)量也與土層的深度有關(guān)，一般離地面10-20cm的土壤層微生物最多，隨著土層的加深，微生物的數(shù)量逐步減少。土壤中微生物的種類和分布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(xì)菌最多，其次位放線菌和霉菌。土壤中的微生物分布特點：空氣中的環(huán)境條件：無營養(yǎng)和水分、紫外線直射，因此無原生的微生物區(qū)系。存在狀態(tài)：漂浮，短暫停留，以吸附于塵埃微粒上的形式存在（氣溶膠的形式存在）?？諝庵械膲m埃顆粒數(shù)與微生物數(shù)量有直接關(guān)系，數(shù)量取決于塵埃數(shù)量分布：越接近地面的空氣含菌量越高，目前人類檢測到微生物存在的最高處為85km的高空。第三節(jié)土壤、空氣、水中的微生物二、空氣中的微生物來源于土壤、水體及人類的生產(chǎn)、生活活動；種類主要為球菌、芽孢桿菌、產(chǎn)色素細(xì)菌、真菌孢子，一般與其所在環(huán)境的微生物種類有關(guān)；與人類的關(guān)系：傳播動、植物疾病造成食品及發(fā)酵生產(chǎn)中的污染；空氣中微生物的殺滅與去除：紫外線照射、甲醛熏蒸、藥物噴霧、過濾除菌等，常用的過濾介質(zhì)有棉花、紗布、石棉濾板、活性炭或超細(xì)玻璃纖維過濾紙等?？諝庵形⑸锏姆N類和分布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(xì)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、植物疾病造成食品及發(fā)酵生產(chǎn)中的污染三、水中的微生物各種水域中都生存著相應(yīng)的微生物。水域中微生物的種類和數(shù)量與水域的有機(jī)物、無機(jī)物的種類和含量，光照、酸堿度、滲透壓、溫度、含氧量和有毒物質(zhì)的含量有密切關(guān)系。水是僅次于土壤的第二天然培養(yǎng)基。微生物數(shù)量和類群：數(shù)量：大量外來的腐生細(xì)菌，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。類群：腐敗型水生微生物、真菌、螺旋體、噬菌體、藻類、還有一些隨人畜排泄物和病體污物進(jìn)入水體的動植物致病菌。繁殖及后果：通常因水體環(huán)境中的營養(yǎng)等條件不能滿足其生長繁殖的要求，加上周圍其它微生物的競爭和拮抗關(guān)系，一般難以長期生存，并最終導(dǎo)致水的自凈作用。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。第三節(jié)土壤、空氣、水中的微生物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）多能運動，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：土壤、水、空氣中病原微生物及其傳播土壤

一些人和動物的病原菌與其他病原微生物，在條件適宜時以土壤為媒介，引起人和動物傳染病的發(fā)生，即為土壤感染。抵抗力強(qiáng)的能形成芽孢的病原菌，如炭疽桿菌、腐敗梭菌等可生存數(shù)年甚至幾十年。土壤一旦污染了這些病原菌，則可成為疫源地，隨時都可能使人和動物感染相應(yīng)的傳染病。土壤、水、空氣中病原微生物及其傳播空氣在醫(yī)院、獸醫(yī)院及畜禽舍的空氣中，常懸浮帶有病原微生物的氣溶膠，人或動物吸入感染，分為飛沫傳播和塵埃傳播，總稱為空氣傳播。抵抗力較強(qiáng)的病原微生物可在空氣中生存一個時期，如化膿性葡萄球菌、肺炎球菌、鏈球菌、結(jié)核桿菌、炭疽桿菌、破傷風(fēng)梭菌、氣腫疽梭菌、綠膿桿菌等。常引起呼吸道傳染病：如結(jié)核、肺炎、肺炭疽、流感、化膿性感染等。土壤、水、空氣中病原微生物及其傳播水

病原微生物可隨人和動物的排泄物等直接或間接污染水源，可由大小河流廣泛傳播，由污染的飲水引起人和動物傳播發(fā)病，即為水傳染。傷寒、痢疾、結(jié)核、炭疽等傳染病。病原微生物進(jìn)入水中后，常因水的自凈作用而難以長期存活。土壤的細(xì)菌學(xué)檢查主要測定菌落總數(shù)、大腸菌值和產(chǎn)氣莢膜梭菌值3項指標(biāo)。大腸菌值(產(chǎn)氣莢膜梭菌值)是指能檢出大腸桿菌(產(chǎn)氣莢膜梭菌)的最小土壤量(g)。水的細(xì)菌學(xué)檢查主要測定菌落總數(shù)和大腸菌群數(shù)。我國標(biāo)準(zhǔn)：飲用水菌落總數(shù)≤100個/ml，總大腸菌群數(shù)≤3個/L?？諝獾募?xì)菌學(xué)檢查主要是測定1m3

空氣中的菌落總數(shù)和鏈球菌數(shù)。土壤、水、空氣的細(xì)菌學(xué)檢驗飲用水的微生物指標(biāo)：總菌數(shù)：<100個/ml大腸桿菌：<3個/L1、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