微生物生态-课件

微生物生态

微生物生态一、基本概念

•生态学（ecology）：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：研究微生物群体与其周围环境中生物和非生物之间的相互作用的规律。生物圈：指地球陆地以上和海面以下各约1000m之间包括岩石、土壤和大气圈内所有生物群落及人与它们生存环境的总体。生态系统：指一定时间与空间范围内生物与它们生境间相互作用的自然体（能量流动和物质循环）一、基本概念•生态学（ecology）：研究生物与其周生态系统生物群落与种群差异

种群：生活在同一环境中的同种个体组成的能繁殖的集合体。

群落：同一环境中两个以上种群由于生活繁殖上的连锁而构成相依赖、相制约的生物聚合体。微生物生态-课件二、微生物生态研究内容正常自然环境中微生物分布规律。微生物与其他生物之间的关系。极端环境中的微生物种类与分布，生命机理及应用。污染环境中的微生物学，包括污染对微生物的毒性，微生物对污染物的抗性，转化与降解，以及微生物对环境的污染。微生物在生物地球化学循环中的作用。微生物生态模型二、微生物生态研究内容正常自然环境中微生物分布规律。三、微生物在自然界中的分布土壤中微生物群落的结构及其变化规律水体中微生物群落的结构及其变化规律空气中微生物群落的结构及其变化规律三、微生物在自然界中的分布土壤中微生物群落的结构及其变化规（一）、土壤中微生物结构及变化规律土壤生境及微生物：生境：土壤是微生物生长的“大本营”，为什么？群落：细菌最多（多数是革兰氏阳性且利用碳水化合物）。

放线菌占10～23％；藻类；真菌；

原生动物等。“土著微生物”与“发酵微生物”

（一）、土壤中微生物结构及变化规律土壤生境及微生物：•影响土壤中微生物的因素土壤颗粒性质、水分、氧气、酸碱度、温度、营养状况等。

•土壤微生物分布特点：

•垂直分布：土壤表面菌少，耕作层菌多，深层菌少。

如土壤3～5cm以下至20cm最多。但各菌群分布规律不同：藻类在表层数mm处较多，真菌在10cm处较多；原生动物在15cm处较多。

•水平分布：有机物丰富微生物多。微生物类型取决于各种土壤中的碳源。•影响土壤中微生物的因素MineralSoils:theweatheringofrock,OrganicSoils:SedimentationinbogsandmarshesTerrestrial（陆地的）EnvironmentsSoilsaremicrobialhabitats,wateravailabilitylimitsmicrobialactivityAsoilaggregatecomposedofmineralandorganiccomponentsMineralSoils:theweathering（二）、水体生境与微生物淡水:

地表水（如湖水、池塘、温泉、溪流和河流）和地下水海水（低盐度与高盐度）、海洋微生物（盐度、渗透压）水体及微生物特性

•低营养浓度（非污染水）；

•微生物可运动、革兰氏阴性菌较多；

•“土著微生物”有自养细菌如光合细菌、藻类以及硝化、硫化等丝状细菌、原生动物。外来微生物一般是真菌，由土壤、空气、污水等污染源中带来。（二）、水体生境与微生物淡水:地表水（如湖水、池塘、温泉、•水体微生物分布

•垂直分布水体5～10m至40m左右微生物多。各菌群特点不同分布也不同。

•水平分布受水质影响。如海洋与海湾水体的差异；地下水与地面水的差异；地面污染水与非污染水的差异等。•影响水体微生物因素

营养、温度、光强度、季节变化等。其中CO2是影响藻类生长的重要因素。

•水体微生物分布•垂直分布•关于海洋真菌

海洋真菌生长在各种基质上，从树木到沉积物，泥浆，土壤，沙子，海藻，珊瑚，软体动物的钙化软骨，红树林的烂叶子，潮间带的植物和活的动物，再到甲壳类的内脏里。海洋真菌数量

Kohlmeyer：Mangrose真菌从42种(1979)发展到200种（1997）海洋药物

从海洋微生物提取的天然产物有不饱和脂肪酸；多聚糖；

抗生素；

药物生物素等。•关于海洋真菌海洋真菌生长在各种基质上，从树木到沉积物，（三）、空气生境与微生物空气生境：干燥、缺营养、高强度光照；高空低温并缺氧。空气是微生物生存的暂时停留站。停留时间？来源：靠外力将人类活动与自然界活动的微生物带到空气中。分布：空气微生物数量与空气受污染的程度关系密切。与绿化、气候、卫生工作等有关。空气中生存的微生物孢子、胞囊、芽孢及其他非营养生长具有抗性的微生物。而生长型微生物在空气中易于死亡，其菌群耐受能力不同。空气是传播微生物的良好介质病毒、真菌和许多细菌疾病的爆发都是通过空气传播。

（三）、空气生境与微生物空气生境：干燥、缺营养、高强度光照；

四、生物群体间的相互作用

•微生物之间的关系

•微生物与动物之间的关系

•微生物与植物之间的关系

（一）、微生物之间的关系互生共生寄生捕食拮抗竞争（一）、微生物之间的关系互生互生互生：两种可以单独生活的生物，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，这是一种“可分可合，合比分好”的相互关系。如：好氧性自生固氮菌纤维素分解菌

分解纤维素有机酸提供N源互生互生：两种可以单独生活的生物，当它们生活在一起时，通共生共生：两种生物共居在一起，相互分工协作、相依为命、甚至达到难分难解、合二为一的一种相互关系。根瘤菌----豆科植物菌根菌----植物地衣：是真菌中子囊菌纲或担子菌纲的某些种类与藻类中的单细胞绿藻或蓝细菌共生在一起形成的植物体。共生共生：两种生物共居在一起，相互分工协作、相依为命、甚•寄生寄生：小型生物（寄生物）生活在另一种较大型生物（寄主或宿主）的体内或体表。小生物从寄主细胞中取得营养生长繁殖，但寄主细胞受到损害甚至被杀死。如细菌——噬菌体木霉寄生在蘑菇属上，从而减少栽培蘑菇的产量。•寄生寄生：小型生物（寄生物）生活在另一种较大型生物（寄•捕食捕食：一种较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相互关系。如：原生动物吞食细菌和藻类•捕食捕食：一种较大型的生物直接捕捉、吞食另一种小型生物拮抗拮抗：指由某种生物所产生的某种代谢产物可抑制它种生物的生长发育甚至杀死它们的一种相互关系。非特异性拮抗如：乳酸菌和醋酸菌在发酵过程中，不断降低pH，结果绝大多数不耐酸的微生物就不能生存而趋向死亡。特异性拮抗如：一种微生物（抗生菌）在其生命活动过程中，能够产生某种或某类特殊的代谢产物（抗生素），具有选择性地抑制或杀死一定种类的微生物（敏感菌）。拮抗拮抗：指由某种生物所产生的某种代谢产物可抑制它种生物竞争竞争：当两种生物对某种环境因子有相同的需求时所发生的关系。如：两种硅藻混合培养时，它们的混合培养生长率与分别单独培养的相同，但每种硅藻所达到的最高密度都会因为另一种藻的存在而降低，这是它们对共需的、有限的营养物进行竞争吸收的结果。竞争竞争：当两种生物对某种环境因子有相同的需求时所发生的

（二

）、微生物与植物之间的相互作用•微生物与植物根之间的相互作用

•

微生物与植物其他部分之间的相互作用•病原微生物与植物之间的关系

中立、偏利共生、协作、拮抗、互惠共生、竞争、寄生关系

（二）、微生物与植物之间的相互作用

•微生物与植物根之间的相互作用

•根际及微生物：根际指与植物根接近的一圈土壤。植物根分泌有机物，对土壤微生物群落的组成和密度有直接影响。细菌多为革兰氏阴性菌。

•菌根：某些真菌与植物根建立亲密的互惠共生关系称菌根菌。分为内生菌根与外生菌根。

•根瘤：植物根瘤和其中的根瘤菌之间的互惠共生关系。这是最有实际意义的关系。

•微生物与植物根之间的相互作用微生物生态-课件RootNoduleBacteria（根瘤菌）andSymbiosiswithlegumes（豆科植物）RootNoduleBacteria（根瘤菌）and

•还有植物的树干、叶子和果实表面都是微生物生长和繁殖的良好场所。有异养菌、蓝细菌、真菌（酵母菌、地衣）等附生生物。

•还有病原微生物引起植物病害：有细菌、病毒、真菌和原生动物。其中真菌是主要病原菌。

微生物生态-课件（三）、微生物与动物之间的相互关系

•许多微生物是某些水生动物的食物(捕食关系)

•微生物帮助动物消化食物和获取营养物质(互生与共生等)•病原微生物与动物之间的关系(寄生)

（三）、微生物与动物之间的相互关系

•例子：

在体外帮助动物消化食物和获取营养

蚁类动物嚼一块绿叶并带到地下巢,后与唾液和粪便混合,并把真菌接种到植物组织碎片上.当真菌生长到一定时候,蚁类就收集真菌菌丝和经真菌分解的植物附产物作为食料,同时蚂蚁等获取了纤维素酶,促进动物肠内纤维素的消化.

在动物体内帮助消化食物反刍动物如羚羊.长颈鹿,牛羊等以富含纤维素的草,植物叶片等为食,但这些动物没有纤维素酶.但其瘤胃中含有大量的原生动物与细菌,在缺氧下瘤胃中的微生物降解纤维素,提供营养物质给动物吸收..

人体正常群居的微生物与人体的关系

•人体正常的菌群总量重达1271克。其中肠道1000克，皮肤200克，口腔、上呼吸道各占20克，鼻腔10克和眼部1克。

•肠道菌群特征主要菌群包括乳杆菌、链球菌、梭状芽孢杆菌、韦荣氏菌和大肠菌群、双歧杆菌等。

人体正常群居的微生物与人体的关系肠道菌群的形成与演化在人类的肠道中，以大肠为中心，寄生着100多种细菌，其数量超过100万亿个，我们称之为肠内菌群。主要的菌群包括能帮助我们维持健康的“有益菌群”，还有会危害我们健康的“有害菌群”。除此之外，还有一些其他的厌氧菌群。“有益菌群”和“有害菌群”在我们的肠道内平衡共生。或称共生菌，如双歧杆菌、乳杆菌、优杆菌等如绿脓杆菌、葡萄球菌、梭状芽孢杆菌等肠道菌群的形成与演化在人类的肠道中，以大肠为中心，寄生着10微生物生态-课件在各种胃病中的检出率慢性胃炎53%～95%胃溃疡病平均84%十二指肠溃疡平均95%胃癌43%～78%胃淋巴瘤（尤其是MALT）90%以上HP在各种胃病中的检出率慢性胃炎53%～9五、微生物在自然界物质循环中的作用碳素循环氮素循环硫素循环磷的循环铁的循环五、微生物在自然界物质循环中的作用碳素循环

•生物地球化学循环（Biogeochemicalcycling)

指在生物与化学的推动下，自然界中物质在生物圈中所进行的转化和运动。

•特点：都受太阳辐射能所驱动，所有生物都参与循环。

•微生物在物质循环中发挥怎样的作用？•生物地球化学循环（Biogeochemicalcycli•碳循环（Carboncycle）•碳循环（Carboncycle）碳循环碳循环

碳循环

•自然界碳存在4种形式：周转快且量大的大气CO2,，溶解形式的CO2,，有机碳（活的或死的有机体）；部分处于惰性状态碳。

•碳循环以二氧化碳为中心展开。大气CO2

处于不断的消耗与补充之中。

•

微生物在碳循环中发挥重要作用。碳循环•自然界碳存在4种形式：

•碳循环的生态意义与影响因素光:是初级生产者进行光合作用的能量来源。温度：决定碳循环、CO2固定和有机物分解的速率。极端低温、高温环境碳周转速率几乎是零。水分：无水、水极少环境代谢处于停止状态。酸度：有水环境下pH不但影响微生物代谢活动，还会影响CO2、HCO2和CO32-三者之间的平衡。还有毒性物质、人类活动等都影响碳的循环速率。•碳循环的生态意义与影响因素•氮循环（Nitrogencycle）•氮循环（Nitrogencycle）氮循环氮循环

氮循环

•

自然界氮存在形式:最丰富大气中N2（占大气的78％）；无机氮；有机氮。

含氮的无机盐在水中溶解度很大，能被生物利用并成为初级生产者代谢活力的一个主要限制性因子。

•几个重要的微生物转化作用氨化作用；硝化作用；反硝化作用（用于废水生物脱氮）。氮循环•自然界氮存在形式:最丰富大气中

•氨化作用：许多植物、动物、微生物都能进行氨化作用，将还原态的氨基氧化成NH3。而NH4+很容易被植物和微生物同化，生成含氮有机物（如谷氨酸合成酶、谷氨酰胺合成酶等）。有机氮转成无机氮是氮的重要循环。

•硝化作用：在土壤中非常重要。NH4+转化收成NO3-植物很容易吸收，但NO3-

易从土壤中渗透到地下水中，对植物造成浪费。因土壤带负电荷，NO3-在有水时可自由迁移。

•反硝化作用：在污水中造成N2上升，污泥上浮，影响水体沉淀。但反硝化可用于废水处理的生物脱氮特殊处理。

•氨化作用：许多植物、动物、微生物都能进行氨化作

影响氮循环因素

O2：有氧下硝化作用，无氧下反硝化作用。

pH：中性和微碱性下有利于硝化作用，pH大于8，或太低都不利于硝化作用。NH3

：NH3可以抑制大气中N2的固定。人类活动：使用氮肥增加硝化作用。植物根分泌物：抑制硝化作用等。

影响氮循环因素O2：有氧下硝化作用，无氧硫的循环（Sulfurcycle）硫的循环（Sulfurcycle）无机硫的循环（Sulfurcycle）无机硫的循环（Sulfurcycle）硫循环

•硫:

生物圈较丰富的元素。

•存在4种形式：元素硫、无机硫、有机硫化物和惰性硫化物储存量最大的惰性硫化物（硫化石、元素硫沉积物和矿物燃料）

•

硫很少成为微生物生长的一种限制性营养物。海水中溶解的硫酸盐非常多，但硫循环很慢；活体和无生命有机物的硫很少，但很活跃；

•自然界中惰性硫化物由人类活动如矿物开采和矿物燃料燃烧等使得以释放，但造成环境污染。

•H2S对生物有毒性：主要来源于含硫有机物的分解，如在土壤沉积泥有机硫的分解产生硫醇和H2S,腐烂的鸡蛋和卷心菜产生的怪味都是产生硫醇和H2S；以及化学工业产生等.硫循环

•硫化作用

1）有氧下，硫磺细菌等微生物将H2S氧化生成硫粒，在外界无H2S时，将细胞内存储的硫粒氧化成硫酸。2）某些硫杆菌氧化元素硫和其他无机硫化物时产生硫：3）反硝化硫杆菌能利用NO3作为最终电子受体，进行无机硫化物的氧化4）光合细菌的绿硫菌科和红硫菌科也能氧化H2S生成S。

•反硫化作用：厌氧下反硫化细菌将SO42ˉ还原成H2S的过程。•硫化作用发硫细菌

发硫细菌

活性污泥

发硫细菌

纤维体

发硫细菌发硫细菌活性污泥发硫硫磺细菌硫磺细菌•硫循环的生态意义

•有利：硫的氧化产生大量硫酸，使土壤不溶性的磷酸盐和其他无机物得到缓解，对微生物和植物生长有利。

•有害：用于细菌浸矿产生大量酸水；矿物燃烧产生酸雨，使环境受到污染，并可腐蚀建筑物，生态系统遭到破坏（一些生物灭绝，生态系统的生产力下降）。

水体反硫化作用引起管道腐蚀，造成处理水的污泥上浮等不良现象。•硫循环的生态意义

•磷的循环

•

自然界中磷不丰富。

•存在形式：有机磷、无机磷（可溶与不溶）；还原态磷（PH3）,磷灰石。

•

磷循环中：海洋与沉积泥中大量磷酸盐进行着缓慢的循环；土壤、水体中数量不多的可溶性磷，以及活体与无生命有机磷可活跃循环。

•磷化石如磷石灰惰性大，大都开采中被排放到海洋沉泥中.

•磷•

微生物对磷的转化：

•含磷有机物释放磷酸（有氧下）

•在许多环境中，磷酸盐与Ca2+结合形成不溶性化合物，植物、微生物无法利用。不溶性磷酸盐在微生物产生酸性物质下转化成可溶性的磷酸盐。

Ca3(PO4)2+2H2SO4→Ca(H2PO4)2+2CaSO4

•磷酸盐还原作用（厌氧下）

H3PO4→H3PO3→H3PO2→PH3

（

PH3有挥发性，与O2接触发光，光绿色）。

•

磷酸盐浓度过高会引起水体富营养化。•微生物对磷的转化：

铁循环

•自然界中铁存在形式：有机铁化物、无机铁化物（二价、三价）

•微生物转化二价铁生成三价铁（铁细菌）

4FeCO3+6H2O+O2→4Fe(OH)3+4CO2+能量

•高价铁在酸性下转化成二价铁。铁循环铁循环

•

Fe在地球地壳中是一种很丰富的元素，但是仅有少部分的Fe能参与生物地球化学循环。

铁细菌作用：

Fe2+

Fe3++e

铁氧化Fe2+铁还原Fe3+铁循环•Fe在地球地壳中是一种很丰富的元素，但是仅有少铁

·铁细菌

·铁细菌

•铁细菌的生态学意义

•净化铁污染废水

•供水管中生长水体产生颜色、降低水管输送能力，加快铸铁腐蚀。•铁细菌的生态学意义MineralSoils:theweatheringofrock,OrganicSoils:SedimentationinbogsandmarshesTerrestrial（陆地的）EnvironmentsSoilsaremicrobialhabitats,wateravailabilitylimitsmicrobialactivityAsoilaggregatecomposedofmineralandorganiccomponentsMineralSoils:theweatheringDeepSeaMicrobiology:

barotolerant（耐压菌）andbarophilicbacteria（嗜压菌）DeepSeaMicrobiology:

barotoHindgutoftermitesHindgutoftermitesProtozoaandmethanogensProtozoaandmethanogensRootNoduleBacteria（根瘤菌）andSymbiosiswithlegumes（豆科植物）RootNoduleBacteria（根瘤菌）and地衣Lichenconsistingoftwoorganisms:afungusandanalga:Algaeorcyanobacteriagrowphototrophicallyandprovidenutrientforthefungus,whichoffersafirmanchorandinorganicnutrientforthealgae.地衣Lichenconsistingoftwo再见再见

微生物生态

微生物生态一、基本概念

•生态学（ecology）：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：研究微生物群体与其周围环境中生物和非生物之间的相互作用的规律。生物圈：指地球陆地以上和海面以下各约1000m之间包括岩石、土壤和大气圈内所有生物群落及人与它们生存环境的总体。生态系统：指一定时间与空间范围内生物与它们生境间相互作用的自然体（能量流动和物质循环）一、基本概念•生态学（ecology）：研究生物与其周生态系统生物群落与种群差异

种群：生活在同一环境中的同种个体组成的能繁殖的集合体。

群落：同一环境中两个以上种群由于生活繁殖上的连锁而构成相依赖、相制约的生物聚合体。微生物生态-课件二、微生物生态研究内容正常自然环境中微生物分布规律。微生物与其他生物之间的关系。极端环境中的微生物种类与分布，生命机理及应用。污染环境中的微生物学，包括污染对微生物的毒性，微生物对污染物的抗性，转化与降解，以及微生物对环境的污染。微生物在生物地球化学循环中的作用。微生物生态模型二、微生物生态研究内容正常自然环境中微生物分布规律。三、微生物在自然界中的分布土壤中微生物群落的结构及其变化规律水体中微生物群落的结构及其变化规律空气中微生物群落的结构及其变化规律三、微生物在自然界中的分布土壤中微生物群落的结构及其变化规（一）、土壤中微生物结构及变化规律土壤生境及微生物：生境：土壤是微生物生长的“大本营”，为什么？群落：细菌最多（多数是革兰氏阳性且利用碳水化合物）。

放线菌占10～23％；藻类；真菌；

原生动物等。“土著微生物”与“发酵微生物”

（一）、土壤中微生物结构及变化规律土壤生境及微生物：•影响土壤中微生物的因素土壤颗粒性质、水分、氧气、酸碱度、温度、营养状况等。

•土壤微生物分布特点：

•垂直分布：土壤表面菌少，耕作层菌多，深层菌少。

如土壤3～5cm以下至20cm最多。但各菌群分布规律不同：藻类在表层数mm处较多，真菌在10cm处较多；原生动物在15cm处较多。

•水平分布：有机物丰富微生物多。微生物类型取决于各种土壤中的碳源。•影响土壤中微生物的因素MineralSoils:theweatheringofrock,OrganicSoils:SedimentationinbogsandmarshesTerrestrial（陆地的）EnvironmentsSoilsaremicrobialhabitats,wateravailabilitylimitsmicrobialactivityAsoilaggregatecomposedofmineralandorganiccomponentsMineralSoils:theweathering（二）、水体生境与微生物淡水:

地表水（如湖水、池塘、温泉、溪流和河流）和地下水海水（低盐度与高盐度）、海洋微生物（盐度、渗透压）水体及微生物特性

•低营养浓度（非污染水）；

•微生物可运动、革兰氏阴性菌较多；

•“土著微生物”有自养细菌如光合细菌、藻类以及硝化、硫化等丝状细菌、原生动物。外来微生物一般是真菌，由土壤、空气、污水等污染源中带来。（二）、水体生境与微生物淡水:地表水（如湖水、池塘、温泉、•水体微生物分布

•垂直分布水体5～10m至40m左右微生物多。各菌群特点不同分布也不同。

•水平分布受水质影响。如海洋与海湾水体的差异；地下水与地面水的差异；地面污染水与非污染水的差异等。•影响水体微生物因素

营养、温度、光强度、季节变化等。其中CO2是影响藻类生长的重要因素。

•水体微生物分布•垂直分布•关于海洋真菌

海洋真菌生长在各种基质上，从树木到沉积物，泥浆，土壤，沙子，海藻，珊瑚，软体动物的钙化软骨，红树林的烂叶子，潮间带的植物和活的动物，再到甲壳类的内脏里。海洋真菌数量

Kohlmeyer：Mangrose真菌从42种(1979)发展到200种（1997）海洋药物

从海洋微生物提取的天然产物有不饱和脂肪酸；多聚糖；

抗生素；

药物生物素等。•关于海洋真菌海洋真菌生长在各种基质上，从树木到沉积物，（三）、空气生境与微生物空气生境：干燥、缺营养、高强度光照；高空低温并缺氧。空气是微生物生存的暂时停留站。停留时间？来源：靠外力将人类活动与自然界活动的微生物带到空气中。分布：空气微生物数量与空气受污染的程度关系密切。与绿化、气候、卫生工作等有关。空气中生存的微生物孢子、胞囊、芽孢及其他非营养生长具有抗性的微生物。而生长型微生物在空气中易于死亡，其菌群耐受能力不同。空气是传播微生物的良好介质病毒、真菌和许多细菌疾病的爆发都是通过空气传播。

（三）、空气生境与微生物空气生境：干燥、缺营养、高强度光照；

四、生物群体间的相互作用

•微生物之间的关系

•微生物与动物之间的关系

•微生物与植物之间的关系

（一）、微生物之间的关系互生共生寄生捕食拮抗竞争（一）、微生物之间的关系互生互生互生：两种可以单独生活的生物，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，这是一种“可分可合，合比分好”的相互关系。如：好氧性自生固氮菌纤维素分解菌

分解纤维素有机酸提供N源互生互生：两种可以单独生活的生物，当它们生活在一起时，通共生共生：两种生物共居在一起，相互分工协作、相依为命、甚至达到难分难解、合二为一的一种相互关系。根瘤菌----豆科植物菌根菌----植物地衣：是真菌中子囊菌纲或担子菌纲的某些种类与藻类中的单细胞绿藻或蓝细菌共生在一起形成的植物体。共生共生：两种生物共居在一起，相互分工协作、相依为命、甚•寄生寄生：小型生物（寄生物）生活在另一种较大型生物（寄主或宿主）的体内或体表。小生物从寄主细胞中取得营养生长繁殖，但寄主细胞受到损害甚至被杀死。如细菌——噬菌体木霉寄生在蘑菇属上，从而减少栽培蘑菇的产量。•寄生寄生：小型生物（寄生物）生活在另一种较大型生物（寄•捕食捕食：一种较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相互关系。如：原生动物吞食细菌和藻类•捕食捕食：一种较大型的生物直接捕捉、吞食另一种小型生物拮抗拮抗：指由某种生物所产生的某种代谢产物可抑制它种生物的生长发育甚至杀死它们的一种相互关系。非特异性拮抗如：乳酸菌和醋酸菌在发酵过程中，不断降低pH，结果绝大多数不耐酸的微生物就不能生存而趋向死亡。特异性拮抗如：一种微生物（抗生菌）在其生命活动过程中，能够产生某种或某类特殊的代谢产物（抗生素），具有选择性地抑制或杀死一定种类的微生物（敏感菌）。拮抗拮抗：指由某种生物所产生的某种代谢产物可抑制它种生物竞争竞争：当两种生物对某种环境因子有相同的需求时所发生的关系。如：两种硅藻混合培养时，它们的混合培养生长率与分别单独培养的相同，但每种硅藻所达到的最高密度都会因为另一种藻的存在而降低，这是它们对共需的、有限的营养物进行竞争吸收的结果。竞争竞争：当两种生物对某种环境因子有相同的需求时所发生的

（二

）、微生物与植物之间的相互作用•微生物与植物根之间的相互作用

•

微生物与植物其他部分之间的相互作用•病原微生物与植物之间的关系

中立、偏利共生、协作、拮抗、互惠共生、竞争、寄生关系

（二）、微生物与植物之间的相互作用

•微生物与植物根之间的相互作用

•根际及微生物：根际指与植物根接近的一圈土壤。植物根分泌有机物，对土壤微生物群落的组成和密度有直接影响。细菌多为革兰氏阴性菌。

•菌根：某些真菌与植物根建立亲密的互惠共生关系称菌根菌。分为内生菌根与外生菌根。

•根瘤：植物根瘤和其中的根瘤菌之间的互惠共生关系。这是最有实际意义的关系。

•微生物与植物根之间的相互作用微生物生态-课件RootNoduleBacteria（根瘤菌）andSymbiosiswithlegumes（豆科植物）RootNoduleBacteria（根瘤菌）and

•还有植物的树干、叶子和果实表面都是微生物生长和繁殖的良好场所。有异养菌、蓝细菌、真菌（酵母菌、地衣）等附生生物。

•还有病原微生物引起植物病害：有细菌、病毒、真菌和原生动物。其中真菌是主要病原菌。

微生物生态-课件（三）、微生物与动物之间的相互关系

•许多微生物是某些水生动物的食物(捕食关系)

•微生物帮助动物消化食物和获取营养物质(互生与共生等)•病原微生物与动物之间的关系(寄生)

（三）、微生物与动物之间的相互关系

•例子：

在体外帮助动物消化食物和获取营养

蚁类动物嚼一块绿叶并带到地下巢,后与唾液和粪便混合,并把真菌接种到植物组织碎片上.当真菌生长到一定时候,蚁类就收集真菌菌丝和经真菌分解的植物附产物作为食料,同时蚂蚁等获取了纤维素酶,促进动物肠内纤维素的消化.

在动物体内帮助消化食物反刍动物如羚羊.长颈鹿,牛羊等以富含纤维素的草,植物叶片等为食,但这些动物没有纤维素酶.但其瘤胃中含有大量的原生动物与细菌,在缺氧下瘤胃中的微生物降解纤维素,提供营养物质给动物吸收..

人体正常群居的微生物与人体的关系

•人体正常的菌群总量重达1271克。其中肠道1000克，皮肤200克，口腔、上呼吸道各占20克，鼻腔10克和眼部1克。

•肠道菌群特征主要菌群包括乳杆菌、链球菌、梭状芽孢杆菌、韦荣氏菌和大肠菌群、双歧杆菌等。

人体正常群居的微生物与人体的关系肠道菌群的形成与演化在人类的肠道中，以大肠为中心，寄生着100多种细菌，其数量超过100万亿个，我们称之为肠内菌群。主要的菌群包括能帮助我们维持健康的“有益菌群”，还有会危害我们健康的“有害菌群”。除此之外，还有一些其他的厌氧菌群。“有益菌群”和“有害菌群”在我们的肠道内平衡共生。或称共生菌，如双歧杆菌、乳杆菌、优杆菌等如绿脓杆菌、葡萄球菌、梭状芽孢杆菌等肠道菌群的形成与演化在人类的肠道中，以大肠为中心，寄生着10微生物生态-课件在各种胃病中的检出率慢性胃炎53%～95%胃溃疡病平均84%十二指肠溃疡平均95%胃癌43%～78%胃淋巴瘤（尤其是MALT）90%以上HP在各种胃病中的检出率慢性胃炎53%～9五、微生物在自然界物质循环中的作用碳素循环氮素循环硫素循环磷的循环铁的循环五、微生物在自然界物质循环中的作用碳素循环

•生物地球化学循环（Biogeochemicalcycling)

指在生物与化学的推动下，自然界中物质在生物圈中所进行的转化和运动。

•特点：都受太阳辐射能所驱动，所有生物都参与循环。

•微生物在物质循环中发挥怎样的作用？•生物地球化学循环（Biogeochemicalcycli•碳循环（Carboncycle）•碳循环（Carboncycle）碳循环碳循环

碳循环

•自然界碳存在4种形式：周转快且量大的大气CO2,，溶解形式的CO2,，有机碳（活的或死的有机体）；部分处于惰性状态碳。

•碳循环以二氧化碳为中心展开。大气CO2

处于不断的消耗与补充之中。

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微生物在碳循环中发挥重要作用。碳循环•自然界碳存在4种形式：

•碳循环的生态意义与影响因素光:是初级生产者进行光合作用的能量来源。温度：决定碳循环、CO2固定和有机物分解的速率。极端低温、高温环境碳周转速率几乎是零。水分：无水、水极少环境代谢处于停止状态。酸度：有水环境下pH不但影响微生物代谢活动，还会影响CO2、HCO2和CO32-三者之间的平衡。还有毒性物质、人类活动等都影响碳的循环速率。•碳循环的生态意义与影响因素•氮循环（Nitrogencycle）•氮循环（Nitrogencycle）氮循环氮循环

氮循环

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自然界氮存在形式:最丰富大气中N2（占大气的78％）；无机氮；有机氮。

含氮的无机盐在水中溶解度很大，能被生物利用并成为初级生产者代谢活力的一个主要限制性因子。

•几个重要的微生物转化作用氨化作用；硝化作用；反硝化作用（用于废水生物脱氮）。氮循环•自然界氮存在形式:最丰富大气中

•氨化作用：许多植物、动物、微生物都能进行氨化作用，将还原态的氨基氧化成NH3。而NH4+很容易被植物和微生物同化，生成含氮有机物（如谷氨酸合成酶、谷氨酰胺合成酶等）。有机氮转成无机氮是氮的重要循环。

•硝化作用：在土壤中非常重要。NH4+转化收成NO3-植物很容易吸收，但NO3-

易从土壤中渗透到地下水中，对植物造成浪费。因土壤带负电荷，NO3-在有水时可自由迁移。

•反硝化作用：在污水中造成N2上升，污泥上浮，影响水体沉淀。但反硝化可用于废水处理的生物脱氮特殊处理。

•氨化作用：许多植物、动物、微生物都能进行氨化作

影响氮循环因素

O2：有氧下硝化作用，无氧下反硝化作用。

pH：中性和微碱性下有利于硝化作用，pH大于8，或太低都不利于硝化作用。NH3

：NH3可以抑制大气中N2的固定。人类活动：使用氮肥增加硝化作用。植物根分泌物：抑制硝化作用等。

影响氮循环因素O2：有氧下硝化作用，无氧硫的循环（Sulfurcycle）硫的循环（Sulfurcycle）无机硫的循环（Sulfurcycle）无机硫的循环（Sulfurcycle）硫循环

•硫:

生物圈较丰富的元素。

•存在4种形式：元素硫、无机硫、有机硫化物和惰性硫化物储存量最大的惰性硫化物（硫化石、元素硫沉积物和矿物燃料）

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硫很少成为微生物生长的一种限制性营养物。海水中溶解的硫酸盐非常多，但硫循环很慢；活体和无生命有机物的硫很少，但很活跃；

•自然界中惰性硫化物由人类活动如矿物开采和矿物燃料燃烧等使得以释放，但造成环境污染。

•H2S对生物有毒性：主要来源于含硫有机物的分解，如在土壤沉积泥有机硫的分解产生硫醇和H2S,腐烂的鸡蛋和卷心菜产生的怪味都是产生硫醇和H2S；以及化学工业产生等.硫循环

•硫化作用

1）有氧下，硫磺细菌等微生物将H2S氧化生成硫粒，在外界无H2S时，将细胞内存储的硫粒氧化成硫酸。2）某些硫杆菌氧化元素硫和其他无机硫化物时产生硫：3）反硝化硫杆菌能利用NO3作为最终电子受体，进行无机硫化物的氧化4）光合细菌的绿硫菌科和红硫菌科也能氧化H2S生成S。

•反硫化作用：厌氧下反硫化细菌将SO42ˉ还原成H2S的过程。•硫化作用发硫细菌

发硫细菌

活性污泥

发硫细菌

纤维体

发硫细菌发硫细菌活性污泥发硫硫磺细菌硫磺细菌•硫循环的生态意义

•有利：硫的氧化产生大量硫酸，使土壤不溶性的磷酸盐和其他无机物得到缓解，对微生物和植物生长有利。

•有害：用于细菌浸矿产生大量酸水；矿物燃烧产生酸雨，使环境受到污染，并可腐蚀建筑物，生态系统遭到破坏（一些生物灭绝，生态系统的生产力下降）。

水体反硫化作用引起管道腐蚀，造成处理水的污泥上浮等不良现象。•硫循环的生态意义