第六章微生物生态及其在环境物质转化中的作用

第六章微生物生态学第一节微生物生态系统的概念及其特点第二节微生物在自然及人为环境中的分布第三节微生物之间的相互作用第四节自然界物质循环中微生物的作用第一节微生物生态系统的概念及其特点一、微生物生态系统生态系统:生物群落与其生存环境组成的整体系统。微生物生态系统：微生物与周围的生物及非生物共同构成的整体系统。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的科学。第一节微生物生态系统的概念及其特点二、微生物生态系统的特点1、稳定性由于微生物生态系统中微生物种类的多样性,使之在环境条件一定范围的变化时,微生物种类组成比较稳定的特性。2、适应性微生物的微环境发生剧烈变化时，微生物群落的结构会发生相应的变化的特性。第二节微生物在自然及人为环境中的分布一、大气中的微生物1、存在形式：多为孢子2、来源：土壤、水体、动物（包括人体）3、常见种类：霉菌：曲霉、青霉、木霉、根霉、毛霉、白地霉细菌：枯草芽孢杆菌、八叠球菌等病原菌：结核杆菌、白喉杆菌、肺炎双球菌、流感病毒

不同室内环境的微生物总数及致病微生物的种类和数量（cfu/m3）场所总微生物数微生物种类住房180—办公室1400口腔链球菌涎链球菌教室2500链球菌草绿色链球菌涎链球菌肠球菌乙型溶血性链球菌实验室200—医院1100金黄色葡萄球菌革兰氏阴性杆菌魏氏产气荚膜杆菌第二节微生物在自然及人为环境中的分布一、大气中的微生物第二节微生物在自然及人为环境中的分布一、大气中的微生物大气微生物分布（数量与种类）的影响因子：

（1）地区性质

（2）季节的演替

（3）气候条件:日照、降水、气流二、水圈中的微生物（一）淡水中微生物1、种类：90%革兰氏阴性菌2、影响微生物在淡水中分布的因子：营养物质、温度、溶解氧等。第二节微生物在自然及人为环境中的分布浸入小河里的载玻片上的发育形成的小菌落二、水圈中的微生物蓝细菌、藻、水生植物阳光表层输入(河流)产氧光合动物、原生动物、好氧细菌嗜甲烷菌、无机化能细菌不产氧光合发酵厌氧呼吸菌产甲烷菌沉积物厌氧层好氧层表层输出层次化湖泊生态EcologyofaStratifiedlake

水体不同层次微生物分布第二节微生物在自然及人为环境中的分布二、水圈中的微生物（二）海洋微生物1、种类：多数是嗜盐菌2、分布：（1）平面分布：近海数量很高（2）垂直分布：表层：好氧性微生物中层：紫硫细菌底层：厌氧菌及硫酸还原菌

第二节微生物在自然及人为环境中的分布二、水圈中的微生物（三）水体自净及污染水体的微生物生态1、水体自净过程第二节微生物在自然及人为环境中的分布

水体接纳了一定量的有机污染物后，在物理的、化学的及生物等因素的综合作用后得到净化，水质恢复到污染前的水平和状态。二、水圈中的微生物（三）水体自净及污染水体的微生物生态2、污染水体的微生物生态第二节微生物在自然及人为环境中的分布特征多污带α-中污带β-中污带寡污带水色暗灰色，很浑浊灰色，较浑浊浑浊浑浊度低BOD高减少,有悬浮物减少,悬浮物少极少,悬浮极少溶解氧含量极低（或无）少升高恢复正常气体H2S、CO2和CH4NH3、H2S氨及H2S减少H2S消失细菌数量几亿/毫升几千万/毫升几万/毫升极少微生物种类特点（兼）厌气性硫酸还原菌产甲烷菌藻类及原生动物出现藻类大量繁殖纤毛虫活跃鱼腥藻、硅藻、黄藻、钟虫、变形虫动物类型寡毛类（颤蚯蚓）颤蚯蚓，增多轮虫、浮游甲壳动物轮虫、浮游甲壳动物增多显花植物无无出现增多鱼类无无无有底泥大量的有机质部分无机化大量无机化三、极端环境中的微生物

极端环境：高、低温环境高盐环境高酸、高碱环境高压环境。。。。第二节微生物在自然及人为环境中的分布三、极端环境中的微生物（一）嗜热微生物1、发现第二节微生物在自然及人为环境中的分布地热泉热水系统

制糖厂（二）嗜寒微生物1、发现（红雪现象：嗜寒水藻）

三、极端环境中的微生物第二节微生物在自然及人为环境中的分布2、生存机制

特殊的酶、细膜含特殊的脂肪、细胞膜的蜡质程度

土壤是微生物良好的生活场所，为微生物生长提供有利条件：①土壤中含有大量的有机物②土壤中含有大量的矿物质③土壤中含有一定的水分④土壤中含有一定的空隙⑤土壤具有保温性⑥土壤的pH值一般为5.5~8.5之间有机质层淀积层碳酸盐积累疏松母质淋溶层土体层第二节微生物在自然及人为环境中的分布四、土壤中的微生物（二）土壤中微生物的分布土壤团聚体（土壤团粒）：由土壤矿物质颗粒（黏粒）、微生物、植物残体以及腐殖质构成的微团聚体经过多次复合和团聚而成的结构。不同的团聚体微生物的分布不同。同一团聚体内外微生物的分布不同。第二节微生物在自然及人为环境中的分布四、土壤中的微生物土壤颗粒表面的微生物团聚体周围的等氧线（二）土壤中微生物的分布土壤团聚体与微生物的分布团聚体周围的等氧线

耕地土壤一个团聚体等氧压线，在近中心部位为一缺氧带，由此向外，氧浓度逐渐提高。O2%第二节微生物在自然及人为环境中的分布四、土壤中的微生物3、根际微生物溶胞物质植物黏液渗出物黏质植物黏液渗出物和分泌物植物黏液植物黏液植物根际第二节微生物在自然及人为环境中的分布根际微生物类群1、根际细菌：假单胞菌、黄杆菌、产碱杆菌

2、根际真菌：镰孢霉属、黏帚霉属、青霉属

3、根际原生动物1、偏利共栖：

一群微生物得益，而另一群体不受影响。（普遍）氨化细菌亚硝酸菌有机氮氨态氮亚硝酸氨化作用硝化作用第三节微生物之间的相互作用2、互利共栖：两个群体相互协作，达到在某一生境中共同生存的目的。H2S硫酸盐硫酸盐还原菌绿硫细菌第三节微生物之间的相互作用3、共生：

两个群体形成具有特殊结构、功能和绝对互利关系的高度专一的共生体。地衣：是由藻类或蓝细菌与真菌形成的共生体光合作用运输矿质营养第三节微生物之间的相互作用4、竞争：两个或多个群体共同依赖同一个生长基质或环境因素，结果一方或两方的群体大小或生长率受到限制的现象。第三节微生物之间的相互作用5、偏害或拮抗：某一微生物群体产生某种物质，使另一微生物群体生长受到抑制，而本身不受影响的现象。根瘤菌接种剂与土壤中的土著性根瘤菌的竞争关系酸泡菜与酸牛奶；抗生素产生菌6、寄生：一种微生物寄生在另一种微生物细胞中或细胞表面，从寄主中取得养料，并引起寄主病害或死亡。第三节微生物之间的相互作用蛭弧菌寄生于革兰氏阴性菌（蛭弧菌被噬菌体寄生——超寄生现象）7、捕食：一种微生物直接吞食另一种微生物的现象。

原生动物对细菌的捕食

藻类对细菌和其它藻的捕食一、碳素循环中微生物的作用

纤维素的分解半纤素的分解果胶物质的分解木质素的分解几丁质的分解二、氮素循环中微生物的作用

氨化作用硝化作用反硝化作用生物固氮第四节自然界物质循环中微生物的作用环境污染、臭氧层破坏、物种灭绝地球的承受极限在哪里？2009年，瑞典斯德哥尔摩环境研究所所长约翰罗克斯特伦与来自环境、地球系统领域的28位国际专家组成了一个研究小组。1.海洋酸化；2.臭氧浓度；

（暂时安全）3.淡水消耗量；

4.生物多样性；

5.氮磷循环；

6.土地使用率；

7.二氧化碳浓度；

8.气溶胶浓度；

9.化学污染；红色为超过临界；绿色为接近临界；蓝色为当前认知所限无法确定；9大极限：碳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第四节自然界物质循环中微生物的作用纤维素的分解微生物分解纤维素的生化机制纤维素单糖纤维素复合酶的类型（按作用场所分）：表面酶：分布于细胞表面,不能在其细胞培养液中起作用的酶（食纤维菌）外酶：分泌到胞外,在细胞生活环境中起作用的酶（真菌的纤维素酶）。内切葡萄糖酶外切葡萄糖酶β-葡萄糖苷酶纤维素复合酶第四节自然界物质循环中微生物的作用碳素循环光合作用藻类、绿色植物、蓝细菌（CH2O）n有机化合物呼吸作用动植物及微生物需氧厌氧CO2厌