环境微生物学第九章生态

CompanyLogo第九章微生物生态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前言生态学：研究生物系统与其所处环境条件之间的相互作用规律性的科学。生态学研究范围：生物圈（biosphere）、生态系统（ecosystem）、群落（community）、种群（population）。CompanyLogo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。研究内容：微生物群体——微生物区系（microflora）或正常菌群（normalflora）对其周围生物和非生物环境条件的相互作用关系。研究意义：

理论：地球进化和生物进化原因实践：开发菌种资源、防治有害微生物、新的微生物农药、菌肥、医药、混菌发酵、生态农业，促进探矿、冶金、环保、提高土壤肥力以及开发生物能等CompanyLogo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、微环境微生物的微环境指直接影响微生物生存和发展的，与微生物的关系最为密切的微生物细胞周围环境。2、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。3、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。CompanyLogo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

第二节微生物在自然及人为环境中的分布CompanyLogo表8-1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微生物数量住房180——办公室1400口腔链球菌涎链球菌111.4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36181171.1实验室200——医院1100700700金黄色葡萄球菌革兰氏阴性杆菌魏氏产气荚膜杆菌71103.5一、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CompanyLogo一、大气中的微生物4、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、气流表8-2不同场所的上空微生物数量（cfu/m3）场所畜舍宿舍城市街道市区公园海洋上空微生物10000002000050002001-2第二节微生物在自然及人为环境中的分布CompanyLogo二、水圈中的微生物（一）淡水微生物1、来源：土壤、空气、污水及有机残体2、种类：自养菌3、影响微生物在淡水中分布的因子：营养物质、温度、溶解氧等。浸入小河里的载玻片上的发育形成的小菌落第二节微生物在自然及人为环境中的分布CompanyLogo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CompanyLogo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CompanyLogo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

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。第二节微生物在自然及人为环境中的分布CompanyLogo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第二节微生物在自然及人为环境中的分布CompanyLogo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CompanyLogo三、极端环境中的微生物（一）嗜热微生物1、发现地热泉热水系统制糖厂第二节微生物在自然及人为环境中的分布CompanyLogo三、极端环境中的微生物（一）嗜热微生物2、生存机制（高温对微生物的一般影响是什么？）有限的保护机制：细胞膜的蜡质程度、震热蛋白极端嗜热菌的保护机制：高溶点脂肪、抗热蛋白、核酸保护蛋白第二节微生物在自然及人为环境中的分布CompanyLogo（二）嗜冷微生物1、发现（红雪现象：嗜寒水藻）

三、极端环境中的微生物耐寒喜温型嗜冷型第二节微生物在自然及人为环境中的分布CompanyLogo（二）嗜冷微生物2、生存机制特殊的酶、细膜含特殊的脂肪三、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CompanyLogo四、土壤中的微生物第二节微生物在自然及人为环境中的分布土壤中的环境条件：营养、水分、空气、酸碱度、渗透压和温度条件都适于微生物的生活，是微生物的大本营、也是人类最丰富的“菌种资源库”。土壤中微生物的数量：按种类递减细菌——放线菌——霉菌——酵母菌——藻类——原生动物~108 ~107 ~106 ~105 ~104 ~103个/g耕作土壤中，细菌湿重约90~225kg；以土壤有机质含量为2%计算，则所含细菌干重约为土壤有机质的1%左右。土壤微生物的代谢活动，可改变土壤的理化性质，进行物质转化，因此，土壤微生物是构成土壤肥力的重要因素。若按生物量计算则各种微生物的生物量基本相当。CompanyLogo四、土壤中的微生物（一）土壤与微生物相互作用1、微生物对土壤的作用：（1）微生物是土壤形成的先驱生物自养固氮菌固氮，使成土母质间有了氮素成分。（2）为植物生长提供有效氮源。

有机态氮向无机氮（氨态氮、硝态氮）的转换

第二节微生物在自然及人为环境中的分布CompanyLogo2、土壤对微生物的作用土壤是微生物良好的生活场所。土壤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之间四、土壤中的微生物第二节微生物在自然及人为环境中的分布CompanyLogo（二）土壤中微生物的分布1、土壤剖面结构与微生物垂直分布有机质层淀积层碳酸盐积累疏松母质淋溶层土体层四、土壤中的微生物第二节微生物在自然及人为环境中的分布CompanyLogo（二）土壤中微生物的分布2、土壤团聚体与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。四、土壤中的微生物土壤颗粒表面的微生物第二节微生物在自然及人为环境中的分布CompanyLogo团聚体周围的等氧线（二）土壤中微生物的分布2、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%四、土壤中的微生物第二节微生物在自然及人为环境中的分布CompanyLogo3、根际微生物（1）几个基本概念根际根际效应根土比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四、土壤中的微生物（二）土壤中微生物的分布第二节微生物在自然及人为环境中的分布CompanyLogo（2）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3、根际微生物（二）土壤中微生物的分布四、土壤中的微生物第二节微生物在自然及人为环境中的分布我国各主要土壤的含菌量(万/克干土)土类 地点 细菌 放线菌 真菌暗棕壤 黑龙江呼玛 2,327 612 13棕壤 辽宁沈阳 1,284 39 36黄棕壤 江苏南京 1,406 271 6红壤 浙江杭州 1,103 123 4砖红壤 广东徐闻 507 39 11磷质石灰土 西沙群岛 2,229 1,105 15黑土 黑龙江哈尔滨 2,111 1,024 19黑钙土 黑龙江安达 1,074 319 2棕钙土 宁夏宁武140 11 4草甸土 黑龙江亚沟 7,863 29 23嵝土 陕西武功 951 1,032 4白浆土 吉林皎河 1,598 55 3滨海盐土 江苏连云港 466 41 0.41、人体的正常微生物区系正常菌群：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，也是相互制约而维持相对稳定。变化情况：正常菌群是相对的、可变的、有条件的。机体防御机能减弱时，一部分正常菌群会成为病原微生物；正常菌群在非正常部位时也可引起疾病；由于外界因素的影响，破坏了各种微生物之间的相互制约关系，正常菌群也会引起疾病（菌群失调症）。五、生物体内外的微生物第二节微生物在自然及人为环境中的分布2、其它生物体无菌动物：体内外检查不到任何正常菌群的动物悉生生物：已经人为接种某已知纯种微生物的无菌动物根际微生物：植物根系经常向周围土壤分泌各种外渗物质，故根际有大量微生物活动。种类组成受植物的种类和植物发育阶段影响。作用是改善植物营养、分泌生长刺激素及抗生素等；有时也有害，与植物争夺N、P等营养、分泌毒素等。附生微生物：指生活在植物体表面，主要借其外渗物质或分泌物质为营养的微生物。叶面微生物是主要的附生微生物。CompanyLogo1、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CompanyLogo2、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CompanyLogo3、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