微生物生態(tài)省公開課一等獎(jiǎng)全國(guó)示范課微課金獎(jiǎng)?wù)n件

第8章微生物生態(tài)第1頁(yè)8.1微生物間相互關(guān)系微生物之間存在著互利、共生、競(jìng)爭(zhēng)、寄生、拮抗、捕食等不一樣關(guān)系。這些關(guān)系影響著不一樣微生物種群環(huán)境中消長(zhǎng)。微生物種群相對(duì)數(shù)量、微生物生態(tài)結(jié)構(gòu)與環(huán)境系統(tǒng)相互影響，關(guān)系極為親密。第2頁(yè)8.1.1共生關(guān)系(Symbiosis)兩種生物共同生活在一起，彼此有利（或?qū)σ环接欣?，而?duì)另一方無(wú)害)，相互高度依賴，形成某種相依為命關(guān)系。藻類光合作用給真菌提供有機(jī)物比如：地衣是藻類與真菌共生體真菌吸收水和無(wú)機(jī)鹽供給藻類可用坐標(biāo)系表示兩種生物共生關(guān)系以下：生物A生物B生物數(shù)量時(shí)間第3頁(yè)專性共生例：真菌和藻類共生后，形態(tài)發(fā)生改變，真菌已不能獨(dú)立生活。兼性共生例：真菌形態(tài)并不發(fā)生改變，分開后仍可獨(dú)立生活。寄生共生例：真菌寄生于藻上，營(yíng)寄生生活；原生動(dòng)物體內(nèi)產(chǎn)甲烷細(xì)菌內(nèi)共生。專性共生原生動(dòng)物與藻類共生是一個(gè)普遍存在共生現(xiàn)象。許多原生動(dòng)物能夠與藻共生，它們從藻類光合作用過(guò)程中取得有機(jī)物質(zhì)和O2，并為藻類提供CO2。共生關(guān)系兼性共生寄生共生第4頁(yè)反芻動(dòng)物瘤胃微生物纖維素飼料糖，有機(jī)酸，CH4微生物與反芻動(dòng)物共生：氨基酸、維生素等第5頁(yè)微生物與高等植物共生：真菌在植物根系上發(fā)育菌絲體包圍在根表面，或侵入根內(nèi)形成共生體——菌根蘭科植物種子可發(fā)芽種子不發(fā)芽有菌根無(wú)菌根杜鵑科植物幼苗無(wú)菌根不能存活育苗、引種、移栽、適應(yīng)環(huán)境等方面有主要作用豆科植物與根瘤菌共生第6頁(yè)8.1.2互生關(guān)系(Syntrophism)兩種可單獨(dú)生活微生物在共同生活時(shí)，一方為另一方或相互為對(duì)方提供有利條件，這種關(guān)系稱為互生。O2

厭氧菌O2

大氣水下好氧菌比如好氧菌呼吸使氧氣快速消耗，為厭氧菌提供了生存基本條件。二者為最普遍存在互生生態(tài)關(guān)系菌群。工程上應(yīng)用厭氧反應(yīng)器中嚴(yán)格厭氧環(huán)境主要是靠互生生態(tài)菌群營(yíng)造。第7頁(yè)相互提供了營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)；相互提供了生長(zhǎng)素物質(zhì)；改進(jìn)了生長(zhǎng)環(huán)境；纖維糖類纖維分解菌碳源能源固氮細(xì)菌N2NH3互利表現(xiàn)：纖維分解菌分解纖維產(chǎn)生糖類可為固氮細(xì)菌提供碳源和能源，而固氮細(xì)菌固定氮素可為纖維分解微生物提供氮源。比如第8頁(yè)脂肪酸乙酸+H2產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌產(chǎn)甲烷菌CH4PH＜0.0001atm產(chǎn)甲烷菌消耗氫，維持環(huán)境低氫分壓，產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌繼續(xù)降解第9頁(yè)一個(gè)生物借居在另一個(gè)生物體內(nèi)或體表，從其吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)維持生殖，對(duì)寄主有利，對(duì)宿主有害。這種現(xiàn)象叫寄生。比如：蛔蟲、血吸蟲等寄生在其它動(dòng)物體內(nèi)；虱和蚤寄生在其它動(dòng)物體表；噬菌體寄生在細(xì)菌內(nèi)部。假如用坐標(biāo)系來(lái)表示兩種生物寄生關(guān)系，則可表示以下：生物數(shù)量時(shí)間A宿主B寄主生物數(shù)量時(shí)間A宿主B寄主C寄主8.1.3寄生關(guān)系(Parasitism)第10頁(yè)8.1.4競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系(Competition)競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系是指在一個(gè)自然環(huán)境中存在兩種或各種微生物群體共同依賴于同一營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)或環(huán)境原因時(shí)，產(chǎn)生一方或雙方微生物群體在數(shù)量增殖速率和活性等方面受到限制現(xiàn)象。大草履蟲小草履蟲分別培養(yǎng)生活很好混合培養(yǎng)大草履蟲死亡小草履蟲正常假如用坐標(biāo)系來(lái)表示兩種生物競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，則可表示為生物數(shù)量時(shí)間生物A生物B第11頁(yè)普通來(lái)說(shuō)，在營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)有限生境中，對(duì)此營(yíng)養(yǎng)源含有高親和力、固有生長(zhǎng)速率高群體，會(huì)以壓倒優(yōu)勢(shì)取代那些親和力低，固有生長(zhǎng)速率低群體，起到一個(gè)競(jìng)爭(zhēng)排斥作用。H2或CH3COOH競(jìng)爭(zhēng)現(xiàn)象普遍存在，結(jié)果造成了強(qiáng)者生存，弱者淘汰。產(chǎn)甲烷細(xì)菌利用親和力硫酸鹽還原細(xì)菌第12頁(yè)8.1.5捕食指一個(gè)生物以另一個(gè)為食現(xiàn)象比如：最經(jīng)典和最大量捕食關(guān)系是原生動(dòng)物對(duì)細(xì)菌、酵母、放線菌和真菌孢子等捕食。草食動(dòng)物以植物為食；小型肉食動(dòng)物以草食動(dòng)物為食；大型肉食動(dòng)物能夠草食或小型肉食動(dòng)物為食等假如用坐標(biāo)系來(lái)表示兩種生物捕食關(guān)系，則可表示為生物數(shù)量時(shí)間生物A生物B第13頁(yè)第14頁(yè)8.1.6拮抗現(xiàn)象(Antagonism)一個(gè)微生物類群經(jīng)過(guò)其一些代謝產(chǎn)物或改變環(huán)境條件，抑制、毒害同一生境中另外微生物類群，而其本身卻不受影響或危害，稱之為拮抗現(xiàn)象。這是自然界中普遍存在現(xiàn)象。比如青霉菌產(chǎn)生青霉素對(duì)革蘭氏陽(yáng)性菌有致死作用。當(dāng)進(jìn)入產(chǎn)甲烷反應(yīng)器污水含氮有機(jī)物濃度升高，氨化菌群代謝旺盛時(shí)，可使反應(yīng)器中氨氮濃度很快升高，使產(chǎn)甲烷菌受到抑制，甚至致使反應(yīng)器完全喪失產(chǎn)甲烷功效。第15頁(yè)8.2微生物系統(tǒng)生態(tài)特點(diǎn)在一個(gè)特定生態(tài)環(huán)境條件下微生物生態(tài)系統(tǒng)，起著其它生態(tài)系統(tǒng)如植物生態(tài)系統(tǒng)、動(dòng)物生態(tài)系統(tǒng)等起不到作用，尤其在環(huán)境受到污染時(shí)，微生物生態(tài)系統(tǒng)能夠起到高效消除污染物凈化作用，而且微生物生態(tài)系統(tǒng)本身也有其不一樣于其它生態(tài)系統(tǒng)顯著特點(diǎn)。第16頁(yè)不一樣環(huán)境條件微生物生態(tài)系統(tǒng)其組成、數(shù)量、活動(dòng)強(qiáng)度都不一樣。如陸地與水域環(huán)境中微生物生態(tài)系統(tǒng)不一樣。即使同是水域海水和淡水，環(huán)境理化原因不—樣，造成了對(duì)微生物選擇性不一樣，使其微生物生態(tài)系統(tǒng)有很大差異。每一個(gè)特定生態(tài)環(huán)境，都有一個(gè)與之相適宜而區(qū)分于其它生態(tài)環(huán)境微生物生態(tài)系統(tǒng)。

在同一個(gè)生態(tài)環(huán)境中，因?yàn)槠渲心骋辉蚋淖儯部赡軙?huì)引發(fā)微生物生態(tài)系統(tǒng)中組成份或代謝強(qiáng)度、最終產(chǎn)物改變。比如，環(huán)境受每日、每季、每年周期性改變影響，微生物生態(tài)系統(tǒng)中優(yōu)勢(shì)群體往往會(huì)隨溫度改變而產(chǎn)生周期性演替。1、系統(tǒng)多樣性8.2.1微生物生態(tài)系統(tǒng)多樣性第17頁(yè)成熟生態(tài)系是一個(gè)復(fù)合體，高度多樣性形成豐富種間關(guān)系。群落內(nèi)種間多樣性反應(yīng)了遺傳多樣性。假如環(huán)境受到單項(xiàng)性因子強(qiáng)烈影響，群落穩(wěn)定性就難于維持。2、系統(tǒng)內(nèi)微生物種群多樣性因?yàn)槲⑸飳?duì)于顯著物理化學(xué)脅迫適應(yīng)含有高度選擇性，造成含有較大適應(yīng)性種群富集和聯(lián)合。只有少數(shù)種群占優(yōu)勢(shì)，種間多樣性變小。鹽湖熱泉高濃度鹽高溫酸性泥沼南極荒漠強(qiáng)酸性低溫干旱生態(tài)系單項(xiàng)因子第18頁(yè)8.2.2微生物生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性微生物生態(tài)系統(tǒng)含有穩(wěn)定性。表現(xiàn)在：

①抗破壞性：在短時(shí)間內(nèi)，系統(tǒng)面臨外界環(huán)境改變時(shí)，能保持本身生存能力和保持系統(tǒng)集體性狀完整性能力，防止不可恢復(fù)性破壞能力。②修補(bǔ)性：一旦環(huán)境壓力超出其可抵抗范圍，會(huì)造成喪失部分系統(tǒng)。此時(shí)系統(tǒng)剩留部分可與改變環(huán)境之后新出現(xiàn)類群組合，抵抗或緩解環(huán)境壓力，對(duì)生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行修補(bǔ)。③彈性：外界環(huán)境因子出現(xiàn)周期性循環(huán)時(shí)，微生物生態(tài)系統(tǒng)特征也會(huì)出現(xiàn)周期性表現(xiàn)。而且各個(gè)類群保持一定百分比和可連續(xù)性。第19頁(yè)8.2.3微生物生態(tài)系統(tǒng)種群演替微生物生態(tài)系往往經(jīng)過(guò)改變?nèi)后w結(jié)構(gòu)來(lái)適應(yīng)新環(huán)境改變，這種適應(yīng)性表現(xiàn)在：原有類群在新環(huán)境或新?tīng)I(yíng)養(yǎng)源下誘導(dǎo)生成新酶系不適應(yīng)新環(huán)境類群衰亡同時(shí)，發(fā)育出適應(yīng)環(huán)境新類群，或原來(lái)弱類群發(fā)育為新環(huán)境優(yōu)勢(shì)種群。1、種群演替：2、種群演替次序性：種群演替有顯著時(shí)序性，能快速利用易分解基質(zhì)部分微生物成為最先優(yōu)勢(shì)種，并隨易分解部分耗盡而衰落，代之而起是那些能利用不易被分解基質(zhì)微生物種。而能分解利用基質(zhì)中最不易分解部分微生物普通總較晚出現(xiàn)。第20頁(yè)有機(jī)物降解消耗礦化產(chǎn)物：NH3，CO2等剩下污泥異養(yǎng)型好氧菌群優(yōu)勢(shì)自養(yǎng)型硝化菌群優(yōu)勢(shì)NO3等硝化污泥廢水處理實(shí)際應(yīng)用例：第21頁(yè)8.2.4微生物生態(tài)系物質(zhì)流和能量流進(jìn)入自然界有機(jī)物質(zhì)往往是纖維素、半纖維素、果膠、蛋白質(zhì)、淀粉、核酸等大分子復(fù)合物，這些復(fù)合物分解只能是一步一步逐層分解過(guò)程。在好氧條件下把這些復(fù)合物徹底分解氧化為CO2和水，在厭氧條件下全部轉(zhuǎn)化為CH4、CO2和NH4+等物質(zhì)，這個(gè)過(guò)程必須由各種微生物相互分工協(xié)同作用，一環(huán)接一環(huán)地推進(jìn)完成，組成一個(gè)生物鏈。比如，纖維素厭氧降解為甲烷過(guò)程就是由各種微生物協(xié)同完成。在這個(gè)過(guò)程中發(fā)生了物質(zhì)與能量流動(dòng)第22頁(yè)纖維素纖維素分解菌纖維二糖纖維二糖分解菌單糖產(chǎn)乙酸菌產(chǎn)氫菌H2/CO2CH3COOHCO2+CH4氫營(yíng)養(yǎng)型產(chǎn)甲烷菌乙酸營(yíng)養(yǎng)型產(chǎn)甲烷菌纖維素厭氧降解為甲烷就是由各種微生物群協(xié)同完成物流與能流轉(zhuǎn)換利用過(guò)程水解菌群酸化菌群氣化菌群第23頁(yè)8.3微生物與物質(zhì)轉(zhuǎn)換微生物對(duì)大氣結(jié)構(gòu)、水體生態(tài)結(jié)構(gòu)、土壤生態(tài)結(jié)構(gòu)有主要作用，對(duì)各種主要元素物質(zhì)形態(tài)轉(zhuǎn)換，比如C、N、O、P、S無(wú)機(jī)形態(tài)、有機(jī)形態(tài)、氧化形態(tài)、還原形態(tài)等地球上各種物質(zhì)形式相互轉(zhuǎn)換與相對(duì)數(shù)量平衡有著極為主要作用。事實(shí)表明：這種作用是非我不可、其它任何生物無(wú)法取代。自然界物質(zhì)循環(huán)歸納為：無(wú)機(jī)物有機(jī)物微生物主力微生物、動(dòng)植物協(xié)作同化合成分解礦化推進(jìn)物質(zhì)循環(huán)動(dòng)力為物理、化學(xué)、生物作用。其中生物，尤其是微生物作用是主導(dǎo)作用。第24頁(yè)關(guān)鍵點(diǎn)：生物圈物質(zhì)循環(huán)或數(shù)量平衡受到微生物活動(dòng)巨大影響無(wú)氧無(wú)氮大氣氧氣積累微生物光合產(chǎn)氧植物與光合成菌產(chǎn)氧活動(dòng)耗氧生物活動(dòng)氧氣平衡微生物反硝化脫氮氮?dú)夥e累生物固氮氮?dú)馄胶?.3.1微生物活動(dòng)與大氣形成第25頁(yè)碳素循環(huán)中，二氧化碳和水由植物和光合微生物、藻類等固定為有機(jī)碳化合物，異養(yǎng)型微生物又將有機(jī)物分解和轉(zhuǎn)化。在生物物質(zhì)釋放中，微生物所分解物質(zhì)種群、數(shù)量都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出其它生物。它們是自然界物質(zhì)循環(huán)主要推進(jìn)者。8.3.2微生物與碳素循環(huán)有機(jī)質(zhì)CO2生物分解生物合成開采燃燒碳酸鹽礦、煤、石油等石化燃料火山暴發(fā)第26頁(yè)不論是有氧世界還是無(wú)氧世界或是極限環(huán)境（高壓海底、高溫噴泉口、冰川、酸、堿、鹽等）都有微生物轉(zhuǎn)換碳素實(shí)現(xiàn)碳物態(tài)循環(huán)。第27頁(yè)地球表面碳元素循環(huán)(單位為109噸)圖1-3.地球水循環(huán)海洋表層900深海36400地殼9X107土壤160080100生物圈5600.250化石燃料100000.295大氣圈750碳素總量99.9%固定在地殼巖石，海底堆積物（含甲烷）容量次之。它們本應(yīng)該對(duì)生物圈碳循環(huán)幾乎沒(méi)影響。碳循環(huán)主要在大氣、海洋和大陸之間進(jìn)行。(數(shù)據(jù)摘自：[環(huán)境生物工學(xué)]，海野肇等編著，講談社，.p11）5050海底堆積物30000.60.42-36第28頁(yè)CO2＋２OH-

?CO3-2

＋2H2O

堿性條件利于吸收酸性條件利于逸出海水面積為地球總面積70%，與大氣之間C素吸收與釋放量為80X109噸，吸收量稍大于釋放量。海洋表層吸收CO2經(jīng)過(guò)光合作用被海洋生物所固定，然后進(jìn)入生態(tài)食物鏈。海洋光合成活性比陸地低，且只限于表層，所以水圈光合成碳素固定量?jī)H為陸地50%。經(jīng)過(guò)多樣生物鏈發(fā)生死骸沉淀到海底，C素以CaCO3形式成為海底沉積物主體。這種過(guò)程使海洋多吸收CO2不至于積累，在適于海洋生態(tài)系pH下到達(dá)平衡。第29頁(yè)陸地碳素流動(dòng)過(guò)程與海洋相同，只是沒(méi)有了物理吸收過(guò)程。大氣中CO2直接被光合成固定到食物鏈，最終經(jīng)過(guò)生命活動(dòng)和燃燒返回到大氣。動(dòng)植物死骸經(jīng)常年物化作用而形成礦物燃料速度遠(yuǎn)小于人類礦物利用速度，這種平衡失控影響是非常久遠(yuǎn)，從理論上來(lái)講，海洋與陸地地理改變會(huì)加速，并向新平衡移動(dòng)。大氣圈CO2升高能量平衡改變物質(zhì)平衡改變海洋吸收加速生物鏈固碳必須加速生物圈升溫微生物分解等反固碳過(guò)程加速新平衡建立礦物能源過(guò)量使用砍伐森林人類生產(chǎn)活動(dòng)第30頁(yè)砍伐森林陸地生物鏈固碳過(guò)程CO2→C受阻反固碳過(guò)程（C降解氧化）C→CO2加速礦物能源過(guò)量使用生物鏈碳流人為斷流作為賠償大氣圈與水圈碳循環(huán)加速(水圈受到很大影響）海洋環(huán)境與生物鏈保護(hù)，海洋資源利用科學(xué)管理意義重大第31頁(yè)99.9%氮是以氮?dú)庑问酱嬖谂c空氣當(dāng)中。大多數(shù)生物不能直接利用氮?dú)狻Ｈ斯ず铣砂背晒χ?，自然界中生物必需氮是由?xì)菌`藍(lán)藻等微生物將氮?dú)膺€原成氨態(tài)氮之后，再加以利用。含氮化合物HNO3NO2HNO2NON2ON2NH3氧化狀態(tài)+5+4+3+2+10-3生物排泄物死骸NH3NO2NO3-同化硝化N2ON2固氮脫氮微生物在有氧條件下將氨態(tài)氮氧化為硝酸：硝化硝酸或亞硝酸氮被還原成氮?dú)膺^(guò)程：反硝化（脫氮）8.3.3氮素循環(huán)第32頁(yè)硝化或脫氮是由水溶液或土壤中特定細(xì)菌來(lái)完成。氮變換反應(yīng)主要還有以下四種：氨生物氧化反應(yīng)（亞硝化菌）NH4+1.5O2→NO2-+H2O+2H+亞硝酸生物氧化反應(yīng)（硝化菌）NO2-+0.5O2→NO3-硝酸脫氮反應(yīng)（反硝化菌）2NO3-

+5H2→N2+4H2O+2OH-亞硝酸脫氮反應(yīng)（反硝化菌）2NO2-

+3H2→N2+2H2O+2OH-固氮基本反應(yīng)N2+8e+8H++nATP+Nase(固氮酶)→2NH3+H2+nADP+nPi第33頁(yè)大氣中N2經(jīng)過(guò)一些原核微生物固氮作用成為化合態(tài)氮；化合態(tài)氮可深入被植物和微生物同化作用轉(zhuǎn)化為有機(jī)氮；有機(jī)氮經(jīng)微生物氨化作用釋放出氨；氨可經(jīng)微生物硝化作用氧化為硝酸，在厭氧條件下可厭氧氧化為N2；硝酸和亞硝酸又可經(jīng)微生物反硝化作用，最終變成N2或N2O返回至大氣中，如此組成氮素生物地球化學(xué)循環(huán)。NO2-NO3-NO2-NH3有機(jī)體N2硝化固氮脫氮同化氨化硝化反硝化同化硝酸鹽溶于水，隨水傳輸為植物養(yǎng)分，過(guò)剩硝酸鹽成為水系富營(yíng)養(yǎng)化主要原因。每年微生物固氮總量占地球上固氮總量90%左右固氮路徑有三種：生物固氮、工業(yè)固氮、雷電等固氮氮元素循環(huán)主要過(guò)程示意圖與關(guān)鍵點(diǎn)第34頁(yè)化能異養(yǎng)型硝化菌

有些異養(yǎng)細(xì)菌和真菌如黃曲霉等也含有硝化能力。異養(yǎng)硝化菌純培養(yǎng)硝化作用特征是：很高且狹窄pH范圍，底物濃度保持在C：H<5，生物量與產(chǎn)物之比極高，且完成細(xì)胞合成之后才進(jìn)行硝化作用。可能是這些尤其生理特征限制了異養(yǎng)菌在自然條件下硝化作用。固氮生物只發(fā)覺(jué)于原核微生物，故又叫做固氮微生物。依據(jù)微生物固氮特點(diǎn)以及與植物關(guān)系，可分為：自生固氮微生物；共生固氮微生物或聯(lián)合固氮微生物第35頁(yè)磷生物地球化學(xué)循環(huán)包含三種基本過(guò)程：①磷礦化(有機(jī)磷轉(zhuǎn)化成無(wú)機(jī)磷)(主要細(xì)菌：假單孢菌屬、芽孢桿菌屬；霉菌：曲霉、青霉、根霉等)②磷有效化(不溶性無(wú)機(jī)磷變成溶解性無(wú)機(jī)磷)(主要微生物：假單孢菌屬、芽孢桿菌屬、青霉等)，③磷同化(溶解性無(wú)機(jī)磷有機(jī)化)。微生物參加磷循環(huán)全部過(guò)程，但不改變磷價(jià)態(tài)。8.3.4磷物流循環(huán)有機(jī)磷可溶性無(wú)機(jī)磷難溶性無(wú)機(jī)磷異化、分解同化有效化生產(chǎn)排放沉積、礦化第36頁(yè)當(dāng)前主流觀點(diǎn)認(rèn)為：食物鏈中一部分磷以不溶性磷形式沉積于水底，尤其是陸地流到海底沉積磷離開了循環(huán)，所以說(shuō)：磷循環(huán)是不完全循環(huán)。這個(gè)說(shuō)法值得研究沉積物與陸地磷礦演替姑且不談，海底磷沉積物濃度越高，微生物溶磷強(qiáng)度越大，食物鏈并不是單向由陸地到海洋，水生動(dòng)物、食魚類動(dòng)物、飛禽等生物鏈生態(tài)活動(dòng)使得海洋和陸地聯(lián)絡(luò)在一起。怎么能夠認(rèn)定有機(jī)磷沉積是單向由陸地到海洋呢？比如像熊等陸生動(dòng)物常利用魚類逆流到上游繁殖后代之際，占據(jù)有利地形“守水待魚”。下游甚至海洋有機(jī)磷被帶回了陸地第37頁(yè)8.3.5硫元素物質(zhì)循環(huán)H2SSO42-SoSoSoR-SHR-SHSo氧化H2S氧化同化脫硫脫硫同化異化異化硫還原硫酸鹽還原好氧厭氧同化（異化）硫酸鹽還原作用硫氧化（硫化）作用內(nèi)圈過(guò)程線外圈過(guò)程線圖中：第38頁(yè)8.3.6微生物對(duì)重金屬化合物轉(zhuǎn)化1、汞生物轉(zhuǎn)換與元素循環(huán)自然界汞不停周而復(fù)始地循環(huán)。風(fēng)化作用、生物轉(zhuǎn)化、火山暴發(fā)造成汞汽化而進(jìn)入大氣，大氣中汞又隨雨霧重返大地和江河湖海，并可被微生物和植物吸收，進(jìn)入動(dòng)物和人食物鏈。正常人即使從未直接接觸過(guò)汞，其體內(nèi)仍可檢出少許汞存在。這種自然界汞循環(huán)量預(yù)計(jì)每年可達(dá)25至150萬(wàn)噸。第39頁(yè)(CH3)2HgHgHgCH3Hg+(CH3)2HgCH3-S-Hg-CH3Hg+2Hg微生物代謝微生物代謝CH3Hg+魚CH3-S-Hg-CH3甲殼類微生物代謝微生物代謝水土壤空氣汞元素循環(huán)與微生物甲基化作用第40頁(yè)2、汞元素甲基化作用毒性加劇與食物鏈富集濃縮人單位物質(zhì)Hg含量濃縮CH3Hg+CH3-S-Hg-CH3Hg+2魚甲殼類細(xì)菌代謝細(xì)菌代謝水系食物鏈濃縮底泥微生物吸收甲基化原生動(dòng)物原生動(dòng)物水體含量極低菌富集原生動(dòng)物富集魚富集第41頁(yè)3、重金屬有機(jī)化毒性與食物鏈富集問(wèn)題已知類似甲基化與食物鏈毒性放大作用：砷甲基化錫甲基化毒性劇增進(jìn)入食物鏈后逐步富集濃縮食物鏈中金屬毒性問(wèn)題研究都是處于被動(dòng)，未知問(wèn)題很多第42頁(yè)4、鐵素循環(huán)中微生物作用

①鐵氧化和沉積：在鐵氧化菌作用下亞鐵化合物被氧化為高鐵化合物而沉積下來(lái)；②鐵還原和溶解：鐵還原菌能夠使高鐵化合物還原成亞鐵化合物而溶解；③鐵吸收：微生物能夠產(chǎn)生非專一性和專一性鐵整合體作為結(jié)合鐵和轉(zhuǎn)運(yùn)鐵化合物。經(jīng)過(guò)鐵整合化合物使鐵活躍以保持它溶解性和可利用性。鐵循環(huán)基本過(guò)程是氧化和還原過(guò)程還原溶解氧化沉淀高鐵亞鐵鐵整合物同化異