东北大学考研微生物生态

1、第八章 微生物生态 第一节 生态系统生态系统 是在一定时间和空间范围内由生物(包括动物、植物和微生物的个体、种群、群落)与它们的生境（包括光、水、土壤、空气及其他生物因子）通过能量流动、物质循环所组成的一个自然体（周群英）。由英国植物生态学家 坦斯林(1935)提出，指在一定的空间内，生物成分和非生物成分通过物质循环和能量流动互相作用、互相依存而构成的一个生态学功能单位，这个生态学功能单位称生态系统。生态系统的范围生态系统的组成成分 无机物 有机化合物 气候因素 生产者 (producer) 消费者 (consumer) 分解者 (还原者)(decomposer)六大组成成分（四大基本成分）l

2、生产者：自养生物，主要是各种绿色植物，也包括蓝绿藻和一些能进行光合作用的细菌。l消费者：异养生物，主要指以其他生物为食的各种动物，包括植食动物（一级） 、肉食动物（二四级） 、杂食动物和寄生动物等。l分解者：异养生物，把复杂的有机物分解成简单无机物，包括细菌、真菌、放线菌和动物等。非生物成分非生物成分生物成分生物成分(生物群落生物群落)三大功能群三大功能群l空间结构：有明显的三维空间结构。因为光照、温度、水分的差异 ，使得生物群落在空间上有明显的垂直分布（乔木、灌木与草本植物）与水平分布（冻原、寒带、寒温带、温带、亚热带、热带；内陆干旱草原、中生湿润植物、海洋水生植物）。l时间结构：一年四季植

3、物群落发生外貌的改变。营养结构食物链(C.Elton,1927)食物网食物链和食物网概念的意义生态系统的营养结构及能流和物流间的关系l食物链（food chain）和营养级（trophic level）：食物链指生态系统中不同生物之间在营养关系中形成的一环套一环似链条式的关系，即物质和能量从植物开始，然后一级一级地转移到大型食肉动物。食物链上的每一个环节称为营养阶层或营养级，指处于食物链某一环节上的所有生物种的总和。l食物链的类型：根据食物链的起点不同，可将其分成两大类:牧食食物链和腐食食物链牧食食物链（grazing food chain）：又称捕食食物链，以活的动植物为起点的食物链，如绿色

4、植物，草食动物、各级食肉动物。寄生食物链可以看作捕食食物链的一种特殊类型。腐食食物链（detrital food chain）：又称碎屑食物链，从死亡的有机体或腐屑开始。l食物网 (food web)：生态系统中的食物链很少是单条、孤立出现的，它往往是交叉链索，形成复杂的网络结构，此即食物网。螳螂捕蝉，黄雀在后螳螂捕蝉，黄雀在后螳螂捕蝉，螳螂捕蝉，黄雀在后！黄雀在后！哈！哈！哈！哈！植物汁液植物汁液蝉蝉(初级消费者初级消费者)螳螂螳螂(二级消费者二级消费者)黄雀黄雀(三级消费者三级消费者)鹰鹰(四级消费者四级消费者)(顶极食肉动物顶极食肉动物)l生物生产：植物等自养生物通过光合作用将太阳光、水

5、、二氧化碳和无机物合成糖、蛋白质等有机成分，构成植物体。l能量流动：生产者 消费者 分解者，单向l物质循环：生物 环境，双向。l信息传递：包括营养信息、化学信息、物理信息和行为信息等，构成信息网。 不同波长具有的能量食物链中的能量流动较长食物链中的能量流动物质循环碳循环物质循环磷循环物质循环氮循环植物对矿物质的吸收生态系统的信息传递l生态系统中的信息传递多种多样，有物理信息如光、声、颜色等起吸引异性、种间识别、威吓、警告等信息作用（孔雀开屏）；生物的酶、维生素、生长素、抗生素、激素等是化学信息（黄鼠狼有一种臭腺散发臭液，防止敌害追捕，有助于取食）；在同种或不同种间还有行为信息（猎豹和猫科动物又

6、要能够尿作标志的特征）。l生态系统的稳定性（stability）(生态平衡):生态系统通过发育和调节达到一种稳定的状态，表现为结构上、功能上、能量输入和输出上的稳定，当受到外来干扰时，平衡将受到破坏，但只要这种干扰没有超过一定限度，生态系统仍能通过自我调节恢复原来状态。 生态系统稳定性包括了两个方面的含义 :一方面是系统保持现行状态的能力 ,即抗干扰的能力（抵抗力resistance）;另一方面是系统受扰动后回归该状态的倾向 ,即受扰后的恢复能力（恢复力resilience）。l生态系统稳定性机制：生态系统具有自我调节的能力，维持自身的稳定性，自然生态系统可以看成是一个控制论系统，因此，负反馈

7、（negative feedback）调节在维持生态系统的稳定性方面具有重要的作用。 生态系统的演替：由于环境的改变，使生物群落发生改变的现象。 生态系统的分类：自然生态系统与人工生态系统。 与生态系统有关的名词：个体、种群、群落、生物圈。 生态平衡：生态系统的组成、结构、功能处于长期稳定的状态。第二节 细菌的分布 细菌种类多、繁殖快、适应环境能力强，因此，细菌广泛分布于自然界，在水、土壤、空气、食物、人和动物的体表以及与外界相通的腔道中，常有各种细菌和其它微生物存在。在自然界物质循环上起重要作用，不少是对人类有益的，对人致病的只是少数。一、细菌在自然界的分布 （一）土壤中的细菌 土壤中含有大

8、量的微生物，肥土中每克土含有几亿或几十亿个微生物。土壤中的细菌来自天然生活在土壤中的自养菌和腐物寄生菌以及随动物排泄物及其尸体进入土壤的细菌。它们大部分在离地面1020厘米深的土壤处存在。土层越深，菌数越少，暴露于土层表面的细菌由于日光照射和干燥，不利于其生存，所以细菌数量少。 土壤中的微生物以细菌为主，放线菌次之，另外还有真菌、螺旋体等。 土壤中微生物绝大多数对人是有益的，它们参与大自然的物质循环，分解动物的尸体和排泄物；固定大气中的氮，供给植物利用；土壤中可分离出许多能产生抗生素的微生物。 “土著”菌群：节细菌属和诺卡氏菌属的微生物不受土壤中动、植物残体数量的影响，相对稳定地存在于土壤中被

9、称为 “土著”菌群。 土壤自净：土壤对施入其中一定负荷的有机物或有机污染物具有吸附和生物降解的能力，通过各种物理、生化过程自动分解污染物，是土壤恢复到原有水平的净化过程。土壤是如何被污染的？怎样进行土壤的生物修复？ 土壤污染的原因：污、废水的农田灌溉；污、废水的土地处理；固体废物填埋、堆放的渗漏；地下储油罐的泄漏以及喷洒农药。 主要污染物有：农药、石油烃类、氨、重金属等。 土壤污染的不良后果： 有毒物质过多滞留，积累在土壤中改变土壤的理化性质，使土壤板结、盐碱化；毒害植物与微生物，破坏土壤生态平衡。 有毒物质的富集、浓缩，随食物链迁移，危害人类。 病原微生物通过各种途径进入水体、人体，引起人类

10、产生疾病。 土壤生物修复 土壤生物修复的定义； 土壤生物修复的工作步骤； 土壤生物修复技术的关键； 土壤生物修复工程； 土壤生物修复工程的三种形式；（二）空气中的细菌 空气中的微生物分布的种类和数量因环境不同有所差别。 空气中的微生物来源于人畜呼吸道的飞沫及地面飘扬起来的尘埃。由于空气中缺乏营养物及适当的温度，细菌不能繁殖，并且常常因阳光照射和干燥作用而被消灭。只有抵抗力较强的细菌和真菌或细菌芽胞才能存留较长时间。 室外空气中常见产芽胞杆菌、产色素细菌及真菌孢子等； 室内空气中的微生物比室外多，尤其是人口密集的公共场所、医院病房、门诊等处，容易受到带菌者和病人污染。如飞沫、皮屑、痰液、脓汗和粪

11、便等携带大量的微生物，可严重污染空气。 场所宿舍街道公园海洋上空微生物的数量2104510320012表1 不同场所上空微生物的数量（个m3空气）表2 空气的卫生标准 （个m3空气） 清洁程度细菌总数 清洁程度细菌总数 最清洁空气 12临界环境 150 清洁空气 30 轻度污染 300 普通空气 31125 严重污染 301 空气微生物检测方法 1、固体法： 1）平皿菌落法； 2）撞击法：狹缝采样器 2、液体法：将含菌的空气通入一定量的无菌水中，取一定量的菌液涂平板、培养、计数。 （三）水中的细菌 水也是微生物存在的天然环境，水中的细菌来自土壤、尘埃、污水、人畜排泄物及垃圾等。 水中微生物种类及数量因水源不同而异。一般地面水比地下水含菌数量多，并易被病原菌污染。在自然界中，水源虽不断受到污染，但也经常地进行着自净作用。 日光及紫外线可使表面水中的细菌死亡；水中原生生物可以吞噬细菌；藻类和噬菌体能抑制一些细菌生长；另外水中的微生物常随一些颗粒下沉于水底污泥中，使水中的细菌大为减少。（三）水中的细菌 水中的病菌如伤寒杆菌、痢