(6.6)-第八章 微生物生活的自然环境

第九章微生物生态第一节生态系统第二节微生物在自然界中的分布第三节土壤圈及其微生物第一节、生态系统最大的生态系统：地球

大气圈，水圈，岩石圈和生物圈一、生物圈与生态系统生物圈（biosphere）：是地球表面进行生命活动的有机圈层。大气圈下层水圈岩石圈生物特点地球表面经过长期演化的产物层次结构代谢功能构成生物圈内生物食物链环境多种多样的生态系统1、生态系统的组成生态系统（ecosystem）：是生物群落与其生存

环境组成的整体系统。2、能量流和食物链能量是以食物的形式从一类生物转至另一类生物能量的流动特点：低营养级流向高营养级3、物质流中的生物功能群物质流：生物元素的循环根据生物在生态系统物质循环中的作用异养微生物生产者将太阳能转变为化学能，包括植物和光合细菌消费者各类动物和各种寄生菌类分解者4、生态平衡生产者、消费者和分解者按一定比例关系结合物质循环和能量流动协调畅通系统的输入和输出在数量上接近相等生态平衡生态系统的调节能力结构功能越复杂，系统稳定性越高种群越多，能量流与物质循环途径愈交错，调节能力越强生态系统的破坏合理开发利用自然资源，保护环境，二、微生物群落群落（community）：生态系统中最高生物学单位

具有有多样性和稳定性（动态平衡）微生物群落（microbialcommunity）：

在自然生境中，多种微生物以多个个体形成的群体(population)生活在一起而构成。群体多样性群落的功能群落的稳定性1、生态系统中，微生物群落的特点微环境(microenvironments)定义微环境是指紧密围绕微生物细胞的环境与大环境相比，微环境与微生物的关系更为密切，

对微生物的生存和发展更具有明显影响。土壤拥有众多的微环境，存在不同类型的微生物微环境不一定适合所有的微生物特点稳定性（stability）在微生物生态系统中，包含有2类微生物。（1）优势种：数量大，种类少，系统中物质流和能量流的主要作用者。（2）多样性种：数量小，种类多，系统中物种多样性的主要体现者。群落中微生物种的多样性是其具有稳定性的主要原因，高度多样性的群落能够在一定程度上应付环境条件的变化。3、适应性（1）微生物改变或影响大环境的能力相对较低，不能抗拒环境的剧烈变化。（2）主要通过改变群体结构以适应新的环境，形成新的生态系统。2、微生物之间的相互关系互生关系一种微生物的生命活动对另一种微生物产生有利影响，而本身不受害，也不得利。偏利关系一种微生物的生长对另一种微生物有利协同共栖群落中的微生物独立生活，但各自的生

命活动对对方有利。共生关系(Symbiosis)两种生物彼此互利地生存在一起，缺此失彼都不能生存的一类种间关系。如：地衣对抗关系竞争(competition)：两种微生物为争夺养料或双方

需要的生活条件。拮抗(antagonism):：一种微生物通过产生特殊代谢产物或改变环境条件来抑制或杀死另一

种微生物的现象。寄生(parasitism)：一种微生物寄生在另一种微生物细

胞中或表面，丛后者取得养料，引

起病害或死亡。捕食(predation)：一种微生物以另外一种微生物为食。第二节、微生物在自然界中的分布微生物分布广泛，各环境下都有其适应性的微生物存在。一、大气圈中的微生物1、大气中缺乏营养物质和水分，加上紫外线的照射，致使其不能成为微生物生长繁殖的良好场所。2、空气中的微生物数量和种类随着空气中的水份和温度的不同而不同。3、大气中的微生物主要是随尘埃飘浮到空中，而且多数以孢子或其他休眠体形态存在。如细菌中的G＋球菌、芽孢杆菌；放线菌和真菌的孢子。二、岩石圈中的微生物岩石圈是生物学上不活跃的部位。1、岩生(rockinhabiting)微生物：主要为细菌、藻类、

真菌、地衣等。2、内岩生(endoliths)微生物：主要为化能自养型类细菌。三、水圈中的微生物水的污浊度越大，含有机质越多，微生物数量和种类越多。淡水生境1、清水型：以光能自养型细菌为主，如光合细菌；也有少数化能自养菌，如硝酸化细菌和硫化细菌；极少数的

习惯于水生的腐生性细菌。2、腐败型：（1）有机质含量丰富，主要是腐生性细菌，分布在有机

残体表面或水底沉积物中。（2）随病体进入水体中的病原性微生物，虽然水域中的

生活条件不能满足其长期存活，但会随着水流得到

传播。1、微生物的数量和种类呈现明显的垂直分布带。2、外来型：在近海水域中的数量最高，远海减少。3、土著型：主要是藻类、耐压细菌、耐盐细菌、兼性厌氧细菌、G－需氧菌为主要种类。海水生境四、生物圈中的微生物自然界中的微生物，不论是其表面，或是其内部，均有相应的微生物存在。微生物与高等生物的共生与植物的共生：植物病原微生物学、植物病理学与动物的共生：费氏弧菌与软体动物的共生发光五、极端环境中的微生物极端环境：是指高等动植物、人、大多数微生物不能

生活的高温、低温、强碱、高盐、高压、高辐射、

缺氧等特殊环境。在这种环境下的微生物大多为古细菌。第三节、土壤圈及其微生物土壤圈(pedosphere)：地球生态系统的组成部分，处于大气圈、岩石圈、水圈和生物圈的界面，同其他生态圈交互作用，尤其与植物圈密不可分。微生物即是土壤形成过程中的作用者又是土壤的重要组成部分。土壤的特点土壤中存在着丰富的有机质和矿物质，为微生物提供

丰富的营养来源和能量来源。土壤覆盖防止了太阳紫外线对微生物的杀害。土壤的pH值多在5.5-8.5之间，渗透压在3－6大气压之间。土壤的团粒结构，调节了空气和水份的含量。土壤温度季节性变化不大。一、土壤中微生物的分布

土壤具有明显的层次特点，因土壤类型不同，层次结构及各层厚度不同，微生物分布可以有很大差异。土壤表层向深层表现为微生物数量逐渐减少同一土体内生长条件不同，各种营养类型的微生物都可在同一土体内生活。土壤中微生物数量比较为：细菌放线菌真菌土壤中微生物生物量比较为：三类菌相近垂直分布特点1、根圈（rhizosphere），也称根际，指生长中的植物根系直接影响的土壤范围，包括根系表面至几毫米的土壤区域。是植物与土壤、植物与微生物作用的有效界面。二、根圈微生物根圈和根圈效应2、同根圈外土壤中的微生物群落相比，生活在植物根圈中的微生物，在数量、种类和活性上都有明显不同，表现出一定的特异性，这种现象称为根圈效应。3、根土比（R/S）：指根圈中微生物数量同相应的无根系影响的土壤中微生物数量之比。4、植物具有明显的根际效应。离根部越近，微生物数量越多。根圈微生物类群1、根圈细菌:种类简单，数量大，以G－无芽胞杆菌占绝大优势，随着植物的生长，各种类有所变化。2、根圈真菌：由于对寄生和共生植物的选择作用，真菌也能在根圈旺盛地生长发育。3、根圈原生动物：主要为食细菌类型。

根圈微生物活动对养分有效性的影响活动方式影响的方面微生物的呼吸作用（消耗O²）使氧化态Fe³

、M还原分泌H和有机酸酸化根圈,提高P、Fe、Zn释放毒素

抑制某些微生物或植物生长，间接影响养分有效性分泌铁载体活化铁，抑制其它微生物的生长参与变价元素的转化增加或降Mn、Fe等有效性硝化作用增加NO浓度反硝化作用导致N0-3态氮的气态损失溶磷作用增加磷的有效性形成根瘤提供豆科植物氮素养料自生固氮作用增加有效氮的供应形成菌根扩大宿主植物根系的吸收面；增加植物对P、Zn、Cu等元素的吸收根圈微生物对植物的影响1、根圈微生物对植物生长的有益影响（1）改善植物的营养：根圈微生物旺盛的代谢作用和所产生的酶类加强了有机物质的分解，促进了营养元素的转化，提高了土壤中P素与其他矿质养料的可给性。根圈内的固氮微生物的固氮作用，能增加植物的N素营养。（2）根圈微生物的分泌物根圈微生物分泌的维生素、氨基酸、生长刺激素等生长调节物质能促进植物的生长。如根圈中的常见菌假单孢杆菌、丁酸梭菌放线菌、固氮菌等。

根圈中一些微生物，能够分泌一类物质，对某些致病性微生物有拮抗作用。如对小麦根腐病病原菌有拮抗作用的某些根圈细菌。（3）根圈微生物分泌的抗菌素类物质（4）产生铁载体（siderophore）根圈中有一类植物促长细菌（PGPR）,在缺铁性协迫条件下，能产生一种特殊的、对微量三价铁离子具有超强络合力的有机化合物。这些PGPR因其产生铁载体的速度快且量大，在与不能产生铁载体或产生较少的有害微生物竞争铁时占有优势，抵制了有害微生物的生长繁殖。2、根圈微生物对植物生长的不利影响（1)引起作物病害：某些植物对病原菌有选择性，使得一些病原菌在其根部大量生长繁殖，从而加重了病害的发生。如轮枝霉菌和镰刀菌。(2)某些微生物产生有毒