微生物生态

这是一篇关于微生物生态的思维导图，微生物与其他微生物与自然环境间拥有各种相互关系，种类繁多性能各异适应力强。

微生物生态

• 微生物在自然界中的分布及菌种资源开发
  • 微生物的特点
    • 个体微小
    • 代谢营养类型多样
    • 适应能力强
  • 土壤中的微生物
    • 土壤是微生物的合适生境：土壤具备了各种微生物生长发育所需要的养分，水分，空气，酸碱度，渗透压和温度等条件，所以成了微生物的生活的良好环境。
    • 影响土壤微生物数量的因素
      • 土壤微生物的数量和分布主要受营养物、含水量、氧、温度、pH等因子的影响，并随土壤类型的不同有很大的变化。
      • 土壤微生物的数量和分布受季节影响
      • 微生物的数量也与土层的深度有关，一般土壤表层微生物最多随着土层的加深，微生物的数量逐步减少。
    • 土壤中微生物的主要类群
      • 细菌：是土壤微生物中，数量最大，种类最多，功能多样的类群，以异养菌为主，无芽孢杆菌占优势。
      • 放线菌：一般在有机质丰富的中性到微碱性土壤中较多，在贫瘠酸性或的土壤中较少，常见的种类，以链霉菌属和诺卡氏菌属为主，其次是小单胞菌属和放线菌属，其生长使土壤带有特殊的土腥味。
      • 蓝细菌：主要分布于土壤表层，以中性或微碱性土壤居多，蓝细菌中的固氮类群，在土壤形成初期有积累有机质和氮素的重要作用。
      • 真菌
      • 藻类
      • 原生动物
      • 病毒
  • 水体中的微生物
    • 因水体中所含有无机物，有机物，氧，毒物以及光照，酸碱度，温度，水压，流速，渗透压和生物群体等的明显差别，可把水体分成许多类型，各种水体又有其相应的微生物区系。
    • 不同水体中的微生物种类
      • 淡水型水体的微生物
        • 存在于江，河，湖和水库等的淡水中。
        • 清水型水生微生物：存在于有机物含量低的水体中，以化能自养微生物和光能自养微生物为主。
        • 腐败型水生微生物：在含有大量外来有机物的水体中生长，如流经城镇的河水，下水道的污水，富营养化的湖水等。
      • 海水型水体的微生物
        • 海水的含盐量为3%左右，所以海洋中的土著微生物必须生活在含盐量2%~4%的环境中。
        • 海洋微生物的垂直分布带更为明显，从海平面到海底依次可分4区
          • 透光区：光线充足，水温高适合多种海洋微生物生长
          • 无光区：在海平面25米下至200米间，有一些微生物活动着
          • 深海区：位于200~6000m深处，特点是黑暗，寒冷和高压只有少量微生物存在
          • 深渊区：特点是黑暗寒冷和超高压，只有极少数耐压菌才能生长
        • 数量庞大，种类繁多的海洋微生物是海洋生态系统的主体，也是海洋生物量和生产力的主要贡献者
    • 水体的自净作用
      • 在自然水体，尤其是快速流动氧气充足的水体中，存在着水体对有机或无机污染物的自净作用
      • 主要为生物学和生物化学作用的结果
        • 好氧菌对有机物的降解作用
        • 原生动物对细菌的吞噬作用
        • 噬菌体对宿主的裂解作用
        • 藻类对无机元素的吸收利用
        • 浮游动物和一系列后生动物，通过食物链对有机物的摄取和浓缩作用
    • 饮用水的微生物学标准
      • 检验饮用水的微生物种类，主要采用以E.coli为代表的大肠菌群数为指标的大肠菌群试验
      • 测定方法
        • 滤膜培养法
  • 空气中的微生物
    • 无原生的微生物区系
    • 来源于土壤水体及人类的生产生活活动
    • 种类主要为真菌和细菌，一般与其所在环境的微生物种类有关
    • 数量取决于尘埃数量
    • 停留时间和尘埃大小，空气流速，湿度光照等因素有关。
  • 工农业产品上的微生物
    • 微生物引起的工业产品的霉腐
    • 大量工业制品都是用动植物产品做原料来制造的，有些工业产品如塑料，建筑涂料也得有可能被微生物分解利用
    • 利用微生物的降解特性，可以生产微生物可降解塑料，开发、利用纤维素
  • 极端环境下的微生物
    • 嗜热微生物
      • 在火山，地热，蒸汽，温泉，灼热的沙漠岩石和土壤表面，以及堆肥等高温环境中，都有一些嗜热微生物生长
      • 分类
        • 耐热菌
        • 兼性嗜热菌
        • 专性嗜热菌
        • 极端嗜热菌
        • 超嗜热菌
    • 嗜冷微生物
      • 最适生长温度低于15℃最高生长温度低于20℃和最低生长温度在0℃以下的细菌，真菌，藻类等微生物。
      • 主要分布在极地，深海，高山冰窖和冷藏库等处
    • 嗜酸微生物
      • 只能生活在低pH条件下，在中性pH下即死亡的微生物
    • 嗜碱微生物
      • 能专性生活在pH8~11的碱性条件下，而不能生活在中性条件下的微生物。
    • 嗜盐微生物
      • 必须在高盐浓度下才能生长的微生物，包括许多细菌和少数藻类因细菌尤其是古菌为嗜盐微生物的主体，故又称嗜盐菌。
    • 嗜压微生物
      • 必须生长在高静水压环境中的微生物，均为原核生物。
    • 耐辐射微生物
      • 对辐射这一不良环境因素仅有抗性或耐受性。
  • 生物体内外的正常菌群
    • 人体的正常菌群
      • 生活在健康动物各部位，数量大，种类较稳定，一般能发挥有益作用的微生物种群，称为正常菌群。
      • 微生态学
        • 研究正常菌群的本质及其与宿主间的相互关系。
        • 阐明微生态系统平衡与失调的机制。
        • 指导微生态制剂的研制，以用于调整人体的微生态平衡。
      • 人体的五大微生态系统
        • 消化道，呼吸道，泌尿生殖道，口腔和皮肤
    • 无菌动物：体内外检查不到任何正常菌群的动物
    • 悉生生物：已经人为接种某种已知纯种微生物的无菌动物
    • 根际微生物：植物根系经常向周围土壤分泌各种外渗物质，故根际有大量微生物活动
    • 附生微生物：是生活在植物体表面，主要借其外渗物质或分泌物质为营养的微生物
  • 人类活动对微生物生态分布的影响
    • 由污水排放引起
    • 由人类旅游迁移或动植物的转运引起
    • 由巨大的物流贸易引起
  • 菌种资源的开发
    • 土壤是最丰富的微生物资源库
    • 菌种筛选的一般原则和基本步骤
      • 采集菌样
      • 富集培养
      • 纯种分离
      • 性能测定
      • 菌种鉴定、保存
• 微生物与环境保护
  • 环境污染：是指土壤或水体等生态系统的结构和功能遭受外来有害因素的破坏而丧失自然平衡的能力，进而导致其中物质流，能量流不能正常运转的现象
  • 环境污染物的来源
    • 自然存在
    • 经转化及富集
    • 人工合成
      • 农药
      • 表面活性剂
      • 合成聚合物
      • 石油化工产品
  • 水体的污染——富营养化
    • 富营养化
    • 水华
    • 赤潮
  • 用微生物治理污染
    • 污水处理
    • 固体有机垃圾的微生物处理
  • 沼气发酵与环境保护
    • 水解作用
    • 发酵作用
    • 产乙酸和产氢作用
    • 产甲烷作用
  • 用微生物检测环境污染
    • 指示微生物：大肠菌群
    • 污染物生物毒性的检测
      • 发光细菌——生物发光抑制实验
      • 硝化作用抑制实验
      • 藻类生长抑制试验
    • 污染物致突变的检测：艾姆斯实验
• 微生物在生态系统中的作用
  • 生态系统的进化
    • 化学进化
      • 小分子有机物的形成
      • 生物大分子的形成
      • 原始生命体的形成
    • 生物学进化
      • 单极生态系统（分解者）的起源
      • 双极生态系统（生产者，分解者）的起源
      • 三极生态系统（生产者，消费者，分解者）的起源与发展
  • 碳素循环
    • 碳素的形式
      • 无机碳：二氧化碳
      • 有机碳：单糖，多糖，有机酸，纤维素，脂肪，甲烷等
    • 微生物在碳循环中的作用：将二氧化碳合成有机物、将含碳有机物分解为二氧化碳
      • 光合作用
      • 降解作用
      • 呼吸作用
      • 发酵作用
      • 甲烷形成
  • 氮素循环
    • 氮素的形式
      • 无机氮：氮气，氨气，铵根离子，硝酸根，亚硝酸根，N2O
      • 有机氮：氨基化合物
    • 自然界中的氮素循环
      • 生物固氮
      • 氨化作用
      • 同化吸收
      • 硝化作用
  • 硫素循环与细菌沥滤
    • 硫素的形式
      • 无机硫：硫酸根离子，硫代硫酸根离子，硫，硫化氢
      • 有肌硫：蛋白质中的含硫氨基酸和硫胺素，生物素
    • 微生物在硫速循环中的作用
      • 分解含硫有机物
      • 同化硫酸盐为含硫有机物
      • 氧化
      • 还原
    • 细菌沥滤：利用化能自养细菌，将硫化矿中的金属通过转化形成水溶性金属硫酸盐，从低品位矿中浸出的过程称为细菌沥滤或细菌浸出
  • 磷素循环
    • 不溶性无机磷的可溶化
    • 可溶性无机磷的有机化
    • 有机磷的矿化
• 微生物与生物环境间的相互关系
  • 生物间的相互关系
    • 即利甲又利乙（++）
    • +-
    • +0
    • 0+
    • 00
    • 0-
    • -+
    • -0
    • --
  • 互生
    • 两种可独立生活的生物，当他们在一起时，通过各自的代谢活动，而有利于对方或偏利于一方的相互关系称为互生
    • 微生物间的互生
    • 微生物与植物的互生——植物内生菌：一类主要生活在植物体内，但不与植物形成特殊组织结构的微生物。
    • 人体肠道中正常菌群与人的互生：正常菌群，通过肠道获取营养，通过排阻抑制外来致病菌，提供许多人体必不可少的维生素，氨基酸等营养物，对人体作出贡献。
    • 互生现象与发酵工业中的混菌培养
  • 共生
    • 二种生物共聚在一起，相互分工协作、相依为命，甚至形成在生理上表现出一定的分工，在组织和形态上产生了新的结构的特殊的共生体
    • 微生物间的共生：最典型的例子是地衣
    • 微生物与植物间的共生
      • 根瘤菌与植物间的共生
      • 菌根菌与植物
        • 外生菌根
        • 丛枝状菌根
    • 微生物与动物间的共生
      • 微生物与昆虫的共生
        • 外共生生物
        • 内共生生物
      • 瘤胃微生物与反刍动物的共生
  • 寄生
    • 寄生一般指一种小型生物生活在另一种较大型生物的体内，包括细胞内或体表，从中夺取营养物，进行生长繁殖，同时使后者蒙受损害甚至被杀死的一种相互关系。
    • 微生物间的寄生
      • 噬菌体-细菌
      • 蛭弧菌-细菌
    • 微生物与植物间的寄生
      • 专性寄生物：必须从活的植物细胞或组织中获取其所需营养物才能生存。
      • 兼性寄生物：除寄生生活外，还可生活在死亡植物或人工配制的培养基中
    • 微生物与动物间的寄生
      • 寄生于动物的微生物即为动物病原微生物，种类极多，包括各种病毒，细菌，真菌和原生动物等
  • 拮抗：指某种生物所产生的特定代谢产物，可抑制其他物种的生长发育，甚至杀死他们的一种相互关系。
  • 捕食：一种种群被另一种种群完全吞噬，捕食者种群从被捕食者种群得到营养，而对被食者种群产生不利影响。
  • 竞争：两个种群应需要相同的生长机制或其他环境因子，致使增长率和种群密度受到限制时发生的相互作用，其结果对两种种群都是不利的