微生物生态学

此篇导图与微生物生态学有关，其内容主要从微生物在自然界的分布与菌种资源的开发一级微生物与生物环境间的关系等方面讲述

第十章微生物生态学

• 微生物在自然界的分布与菌种资源的开发
  • 微生物在自然界的分布
    • 生态学 是一门研究生物系统与其环境条件间相互作用 规律性的科学。
    • 土壤中的微生物
      • 土壤具备了各种微生物生长发育所需要的营养、水分、 空气、酸碱度、渗透压和温度等条件，所以土壤是微生 物生活的良好环境
      • 土壤是微生物的“大本营”；土壤是人类最丰富 的“菌种资源库”。
      • 土壤是微生物良好的生活场所
        • 1、为微生物提供了良好的Ｃ源、Ｎ源、能源。 2、为微生物提供有机物、无机盐、微量元素。 3、满足了微生物对水分的要求。 4、土壤pＨ值范围5.5－8.5之间。 5、温度、季节与昼夜温差不大。 6、土壤颗粒空隙间充满着空气和水分。 7、适宜的渗透压。
    • 水体中的微生物
      • 淡水型水体的微生物
        • 清水型水生微生物
          • 在洁净的湖泊和水库蓄水中，因有机物含量低， 故微生物数量很少（10～103／ml ), 可认为是水体环 境中“土生土长”的土居微生物或土著种.
          • 典型的清水型微生物以化能自养微生物和光能自 养微生物为主，如硫细菌、铁细菌和衣细菌等，以及 含有光合色素的蓝细菌、绿硫细菌和紫细菌等。
        • 腐败型水生微生物
          • 腐败型水生微生物尤其是细菌和原生动物大量繁 殖，每毫升污水的微生物含量达到107～108个。其中 主要为各种肠道杆菌、芽孢杆菌、弧菌和螺菌等。这 些微生物在污水环境中大量繁殖，逐渐把水中的有机 物分解成简单的无机物污水也就逐步净化变清
          • 因光线、溶氧和温度等的 差异，微生物呈明显的垂直分布带
            • 沿岸区（浅水区）：蓝细菌、藻类和好氧微生物
            • 深水区：厌氧光合细菌和一些兼性厌氧菌
            • 湖底区：严重缺氧，只有一些厌氧菌生长
      • 海水型水体微生物
        • 海水的含盐量3%左右，能在其中生活的微生物为 嗜盐菌
          • 真正的海洋细菌在缺少氯化钠的情况下是不能生长 的，为：一些藻类以及细菌中的芽孢杆菌属、假单 孢菌属、弧菌属及一些发光细菌等
      • 水体的自净作用——流水不腐
        • 好氧菌对有机物的分解作用，原生动物对细菌等的吞 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，以及浮游动物和一系列后生动物通过食 物链对有机体的摄取和浓缩作用等
    • 空气中的微生物
      • 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
      • 测定空气中微生物的数目可用培养皿沉降法或液 体阻留法等方法进行
    • 工农业产品上的微生物
      • 霉变（mildew，mouldness）由霉菌引起的劣化
      • 腐朽（decay）泛指在好氧条件下微生物酶解有 机质使其劣化的现象，常见的如由担子菌引起的木材 或木制品的腐朽现象
      • 腐烂（或腐败，putrefaction，rot）主要指由细 菌或酵母菌引起的使物体变软、发臭性的劣化
      • 腐蚀（corrosion）主要指由硫酸盐还原细菌、铁 细菌或硫细菌引起的金属材料的侵蚀、破坏性劣化
      • 食品上的微生物
        • 污染食品的微生物主要是（曲霉属）（青霉属）、 （镰孢霉属）、（链格孢霉属）、（拟青霉属）、 （根霉属）、（毛霉属）等.
      • 农产品上的微生物
        • 黄曲霉毒素有B1、B2、G1、G2等多种衍生物，其 中以B1的毒性为最高。含黄曲霉毒素最多的食品是霉 变花生及其制品、玉米、“红变米”、“黄变米”、 自制的酱等
        • 防止粮食污染霉变的办法是
          • 所贮粮食含水量低于８％ ；造 成低温缺氧环境（密闭）； 使用防霉化学药剂
    • 极端环境下的微生物
      • 极端环境
        • 高温、低温、高酸、高碱、高盐、 高毒、高渗、高压、干旱或高辐射强度等绝 大多数生物都无法生存的环境
      • 极端微生物（嗜极菌）
        • 凡依赖于这些极端 环境才能正常生长繁殖的微生物
        • 嗜热菌 ；嗜冷菌 ；嗜酸菌 ；嗜碱菌 ；嗜盐菌 ；嗜压菌 ；抗辐射的微生物
    • 生物体内外的正常菌群
      • 人体的正常菌群
        • 在人类的皮肤、粘膜以及一切与外界环境相通的腔 道，如口腔、鼻咽腔、消化道和泌尿生殖道中经常有 大量的微生物存在着
        • 生活在健康动物各部位，数量大、种类较稳定且 一般是有益无害的微生物，称为正常菌群
        • 正常菌群与人体的关系：一般能维持平衡，菌群 内部的各种微生物之间，也相互制约而维持相对稳定
        • 正常菌群失调：正常菌群的微生态平衡是相对的、 可变的、有条件的。一旦宿主的防御功能减弱、正常 菌群生长部位改变或长期服用抗生素等制菌药物后， 就会引起菌群失调
      • 无菌动物
        • 凡在其体内外检查不到任何正常菌群的动物， 称为无菌动物
      • 悉生生物
        • 凡已人为地接种上某已知纯种微生物的无 菌动物或无菌植物，就称作悉生生物，意即已知其上 所含微生物群的大生物
    • 菌种开发的一般步骤
      • 采集菌样→富集培养→纯种分离→性能测定
• 微生物与生物环境间的关系
  • 互生
    • 两种可单独生活的生物，当它们在一起时，通过各自的 代谢活动而有利于对方，或偏利于一方的生活方式
  • 共生
    • 两种微生物紧密生活在一起，彼此依赖，相互为对方 创㐀 有利条件，有的达到了难以分离的程度。生理上 相互分工，组织上形成了新的结构，彼此分离各自就 不能很好地生活
    • 菌根菌与植物；白蚁、蟑螂等昆虫的肠道中有大量的细菌和原生动物 与其共生；瘤胃微生物与反刍动物的共生
  • 寄生
    • 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，从中夺取营养并生长繁殖，同时使后者 蒙受损害甚至被杀死的一种相互关系
  • 拮抗（抗生）
    • 指由某种生物所产生的特定的代谢产物可抑 制它种生物的生长繁殖甚至杀死它们的一种 相互关系
    • 典型例子：抗生素（抗菌素）、乳酸
  • 捕食
    • 一种大型的生物直接捕捉、吞食另一种小型生物以满 足其营养需要的一种相互关系
• 微生物与自然界物质循环
  • 碳素循环
    • 微生物在碳循环中的作用：降解作用 呼吸作用 发酵作用 甲烷形成 光合作用
  • 氮素循环
    • 氮元素在自然界中的存在形式主要有以下五种：铵 盐、亚硝酸盐、硝酸盐、有机含氮物和大气中的游离氮 气
    • 微生物在氮素循环中的作用：生物固氮 硝化作用 硝酸盐还原 氨化作用 反硝化作用
    • 反硝化作用意义：土壤中氮元素流失的重要原因之一。水稻田中 施用化学氮肥，有效利用率只有25%左右。另外可 以利用水生性反硝化细菌去除污水中的硝酸盐
    • 氨化作用意义：含氮有机物必须经过微生物降解才能被植物利用
  • 硫素循环
    • 微生物在硫素循环中的作用：硫的氧化 硫酸盐还原 有机硫化物的矿化（硫化氢释放）
• 微生物与环境保护
  • 环境污染：指土壤或水体等生态结构和功能受外来有 害因素的破坏而失去了平衡，导致物质流、能量流无法 正常运转的现象
  • 水体的富营养化
    • 水体中因氮、磷等元素含量过高，引起水体表层的蓝 细菌和藻类过量生长繁殖的现象。是水体受到污染 并使水体自身的正常生态失去平衡的结果
    • 淡水水体的富营养化：水华
    • 河口、港湾或浅海等咸水区水体的富营养化现象：赤潮
  • 微生物处理污水的原理
    • 实质上就是在污水处 理装置这一小型人工生态系统内，利用不同生理、生 化性能的微生物类群间的协同作用而进行的一种物质 循环过程