03-微生物生态课件

1、微 生 物 生 态 在一定的空间内生物的成分和非生物的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。生态系统：生态学：研究生物与其周围生物和非生物环境之间相互关系的一门科学。微生物生态学：研究微生物与其周围生物和非生物环境之间相互关系。 各种环境中的微生物的种类、分布； 微生物和其它生物的关系； 微生物与物质循环；第一节 空气微生物生态1）无原生的微生物区系；2）来源于土壤、水体及人类的生产、生活活动；3）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；4）数量取决于尘埃数量；5）停留时间和尘埃大小、空气流速、湿度、光照等因素有关；6）与人类的关系：传播疾病

2、、造成食品等的污染制备微生物气溶胶实现群体免疫空气微生物的卫生标准及生物洁净技术空气是人类与动植物赖以生存的极重要因素，也是传播疾病的媒介。为了防止疾病传播，提高人类的健康水平，要控制空气中微生物的数量。目前，空气还没有统一的卫生标准，一般以室内1m3空气中细菌总数为5001000个以上作为空气污染的指标。空气污染的指示菌以咽喉正常菌丛中的绿色链球菌为最合适。水中的病原微生物会对水质产生重要影响b）水表微生物会受辐射等作用而被杀灭；c）原生动物等的吞噬作用；d）由固形物吸附再沉积到水底；a）致病菌一般对营养要求苛刻，因此在一般的水中只能存活2-3天；饮用水的微生物指标：总菌数： 100个/ml

3、大肠杆菌： 3 个/L二 、 海水1）嗜盐，真正的海洋细菌在缺少氯化钠的情况下是不能生长的。2）低温生长，除了在热带海水表面外，在其它海水中发现的细 菌多为嗜冷菌。4）耐高压（特别是生活在深海的细菌）。3）大多数海洋细菌为G细菌，并具有运动能力。Micrococcus aquivivus（水活微球菌）最适生长条件： 600个大气压。从永冻冰层分离微生物三、水体的富营养化作用和“水花”、“赤潮”水资源污染日益严重水体大量的有机物或无机物，特别是磷酸盐和无机氮化合物水的富营养化藻类等过量生长，产生大量的有机物异养微生物氧化这些有机物，耗尽水中的氧，使厌氧菌开始大量生长和代谢分解含硫化合物，产生H2

4、S，从而导致水有难闻的气味，鱼和好氧微生物大量死亡，水体出现大量沉淀物和异常颜色 土壤是固体无机物(岩石和矿物质)、有机物、水、空气和生物组成的复合物，是微生物的合适生境。 土壤微生物种类多、数量多、代谢潜力巨大，是主要的微生物源，是微生物的大本营。土壤微生物生态1）土壤微生物的数量和分布主要受到营养物、含水量、氧、温度、 pH等因子的影响，并随土壤类型的不同而有很大变化。2）土壤微生物的数量和分布受季节影响；3）微生物的数量也与于土层的深度有关，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。第四节 微生物与生物环境间的相互关系自然环境中的微生物一般都不是单独存在的个体、种群、

5、群落和生态系统从低到高的组织层次种群（population）：具有相似特性和生活在一定空间内的同种个 体群，是组成群落的基本组分。群落（community）：在一定区域或一定生态环境内，各种生物 群体构成的一个生态学结构单位，群落中 各生物群体之间存在各种相互作用。生态系统（ecosystems）：生物群落和它们所生活的非生物环境结 合起来的一个整体，是生物圈的组成单元。生物圈（biosphere）：地球上所有生物及其所生活的非生命境的总称。 个体群体群落+非生物环境生态系统生物圈任何一个相对完整的自然整体都可以被看作为一个生态系统，如一个池塘，一片森林，一个污水处理池，等等。一、互生 二种可

6、以单独生活的生物，当它们生活在一起时，通过各自的代谢活动而有利于对方，或偏利于一方的一种生活方式。“可分可合，合比分好”一）微生物间的互生关系纤维素分解细菌固氮菌地衣-藻类和真菌的共生体形成有固定形态的叶状结构：真菌无规则地缠绕藻类细胞，或二者组成一定的层次排列。地衣繁殖时，在表面上生出球状粉芽，粉芽中含有少量的藻类细胞和真菌菌丝，粉芽脱离母体散布到适宜的环境中，发育成新的地衣结构上的共生：共生菌从基质中吸收水分和无机养料；共生藻进行光合作用，合成有机物； 使地衣能在十分贫瘠的环境中生存。二）微生物和植物间的共生关系根瘤菌与豆科植物间的共生-形成根瘤共生体 根瘤菌固定大气中的气态氮为植物提供

7、氮素养料； 豆科植物的根的分泌物能刺激根瘤菌的生 长，同时，还为根瘤菌提供保护和稳定 的生长条件。三、寄生一种小型生物生活在另一种相对较大型生物的体内或体表，从中取得营养和进行生长繁殖，同时使后者蒙受损害甚至被杀死的现象。寄生物（parasite）寄主或宿主（host）四、拮抗 某种生物产生的代谢产物可抑制它种生物的生长发育甚至将后者杀死。五、竞争 两个种群因需要相同的生长基质或其它环境因子，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。六、捕食一种种群被另一种种群完全吞食，捕食者种群从被食者种群得到营养，而对被食者种群产生不利影响。微生物在环境物质循环中的作用有机

8、污染物生物净化天然物质、人工合成物质无机污染物生物净化有机污染物的生物净化机理 净化本质微生物转化为无机物 依靠好氧分解与厌氧分解厌氧分解厌氧细菌原理：发酵、厌氧无机盐呼吸好氧分解细菌是其中的主力军 原理：好氧有机物呼吸 第一节 碳循环 一、碳源污染物的转化包括: 糖类、蛋白质、脂类、石油和人工合成的有机化合物等。（一）糖类污染物提问：哪些糖类会成为污染物？难溶的多糖，且当一些难溶解的多糖数量较大时才会使自净时间大大增加，从而对环境造成污染。这类多糖主要是纤维素、半纤维素、果胶质、木质素、淀粉。1纤维素的转化葡萄糖高聚物，每个纤维素分子含140010000个葡萄糖基（1-4糖苷键）。来源：棉纺

9、印染废水、造纸废水、人造纤维废水及城市垃圾等，其中均含有大量纤维素。B分解纤维素的微生物好氧细菌粘细菌、镰状纤维菌和纤维弧菌厌氧细菌产纤维二糖芽孢梭菌、无芽孢厌氧分解菌及嗜热纤维芽孢梭菌。放 线 菌链霉菌属。真 菌青霉菌、曲霉、镰刀霉、木霉及毛霉。需要时可以向有菌种库的研究机构购买或自行筛选。2半纤维素的转化存在于植物细胞壁的杂多糖。造纸废水和人造纤维废水中含半纤维素。分解过程 TCA循环 聚糖酶 CO2 + H2O 半纤维素 单糖 + 糖醛酸 H2O 各种发酵产 物 厌氧分解分解纤维素的微生物大多数能分解半纤维素。许多芽孢杆菌、假单胞菌、节细菌及放线菌能分解半纤维素。霉菌有根霉、曲霉、小克银

10、汉霉、青霉及镰刀霉。Lignin 木质素木质素 空腔 纤维素木质素存在于除苔藓和藻类外所有植物的细胞壁中，由松柏醇、香豆醇和芥子醇聚合而成的高度分枝多聚物。3木质素的转化自然界中哪些微生物能够进行木质素的降解呢？确证的只有真菌中的黄孢原毛平革菌，疑似的只有软腐菌。黄孢原平毛革菌(Phanerochaete chrysosprium)是白腐真菌的一种，隶属于担子菌纲、同担子菌亚纲、非褶菌目、丝核菌科。白腐树皮上木质素被该菌分解后漏出白色的纤维素部分。*木质素降解的意义何在呢？如何实现工业化白腐菌降解木质素呢？（二）油脂的转化水中来源：毛纺、毛条厂废水、油脂厂废水、肉联厂废水、制革厂废水含有大量油

11、脂降解油脂较快的微生物：细 菌 荧光杆菌、绿脓杆菌、灵杆菌丝状菌 放线菌、分支杆菌真 菌 青霉、乳霉、曲霉途径：水解+氧化1降解石油的微生物降解石油的微生物很多，据报道有200多种细 菌 假单胞菌、棒杆菌属、微球菌属、产碱杆菌属放线菌 诺卡氏菌酵母菌 假丝酵母霉 菌 青霉属、曲霉属藻 类 蓝藻和绿藻（三）石油的转化C芳香烃芳香烃普遍具有生物毒性，但在低浓度范围内它们可以不同程度的被微生物分解。已知降解不同芳香烃的细菌类别提问：为什么这些有机物难于生物降解？二、人工合成的难降解碳源污染物的转化难对于自然生态环境系统,如果一种化合物滞留可达几个月或几年之久,或在人工生物处理系统, 几小时或几天之内

12、还未能被分解或消除种类：稳定剂、表面活性剂、人工合成的聚合物、杀虫剂、除草剂以及各种工艺流程中的废品等。微生物缺乏相应的水解酶1. 氯苯类用 途：稳定剂（润滑油、绝缘油、增塑剂、油漆、热载体、油墨等都含有）危 害：急性中毒，是一种致癌因子（米糠油事件）降 解 菌：产碱杆菌、不动杆菌、假单胞菌、芽孢杆菌以及沙雷氏菌的突变体通过共代谢完成氯苯的完全降解。2洗涤剂可分为阴离子型、阳离子型、非离子型、两性电解质四类。我国目前生产的洗涤剂属于阴离子型烷基苯磺酸钠。较早开发的是非线性的丙烯四聚物型烷基苯磺酸盐（ABS）：ABS甲基分支干扰生物降解，链末端与4个碳原子相连的季碳原子抗攻击的能力更强。A降解洗涤剂的微生物细 菌假单胞菌、邻单胞菌、黄单胞菌、产碱单胞菌、产碱杆菌、微球菌、大多数固氮菌放线菌诺卡氏菌由于这些微生物的作用，虽然每年排放入环境中的洗涤剂数量逐年递增，但环境中并没有发生洗涤剂的明显增加。因而洗涤剂一般不会引起环境的有机污染。洗涤剂目前存在的问题主要是洗涤剂中的添加剂聚磷酸盐造成的水体富营养化问题 。蛋白质、氨基酸、尿素、胺类、腈化物、硝基化合物等。（一）蛋白质的转化水中来源： 生活污水、屠宰废水、罐头食品加工废水、制革废水等1降解蛋白质的微生物好 氧 细 菌 链球菌和葡萄球菌好氧芽孢细菌枯草芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、蜡状芽孢杆菌兼 性 厌 氧 菌变形杆菌、假单