学生微生物生态.ppt
第八章 微生物生态第一节第一节 微生物生态系统的概念及其特点微生物生态系统的概念及其特点 第二节第二节 微生物在自然及人为环境中的分布微生物在自然及人为环境中的分布第三节第三节 微生物之间的相互作用微生物之间的相互作用第四节第四节 自然界物质循环中微生物的作用自然界物质循环中微生物的作用第二节第二节 微生物在自然及人为环境中的分布微生物在自然及人为环境中的分布一、大气中的微生物一、大气中的微生物1、微生物的暂时存在场所、微生物的暂时存在场所2.人类活动对空气质量的影响人类活动对空气质量的影响3.微生物在空气中的传播微生物在空气中的传播3.空气传播的疾病空气传播的疾病 结核、流感、结核、流感、“非典非典”4.空气质量与人类健康空气质量与人类健康.空气微生物污染的评价标准空气微生物污染的评价标准 洁净空气：洁净空气：30个以下个以下/m3 普通空气：普通空气：30-150/m3 污染空气：污染空气：500以上以上/m3 空气中微生物的检测空气中微生物的检测沉降平板法、液体撞击法、撞击平板法、滤膜法沉降平板法、液体撞击法、撞击平板法、滤膜法.空气消毒方法空气消毒方法 紫外线、福尔马林等药物熏蒸或喷雾紫外线、福尔马林等药物熏蒸或喷雾二、水圈中的微生物二、水圈中的微生物（一）淡水微生物（一）淡水微生物1、来源：、来源：土壤、空气、污水及有机残体土壤、空气、污水及有机残体2、种类：、种类：自养菌自养菌3、影响微生物在淡水中分布的因子：、影响微生物在淡水中分布的因子：营养物质、温度、溶解氧等。营养物质、温度、溶解氧等。第二节第二节 微生物在自然及人为环境中的分布微生物在自然及人为环境中的分布二、水圈中的微生物二、水圈中的微生物蓝细菌、藻、水生植物阳光阳光表层输入表层输入(河流河流)产氧光合产氧光合动物、原生动物、好氧细菌动物、原生动物、好氧细菌嗜甲烷菌、无机化能细菌嗜甲烷菌、无机化能细菌不产氧光合不产氧光合发酵发酵厌氧呼吸菌厌氧呼吸菌产甲烷菌产甲烷菌沉积物沉积物厌厌 氧氧 层层好好 氧氧 层层表层输出表层输出层次化湖泊生态层次化湖泊生态Ecology of a Stratified lake 水体不同层次微生物分布水体不同层次微生物分布第二节第二节 微生物在自然及人为环境中的分布微生物在自然及人为环境中的分布二、水圈中的微生物二、水圈中的微生物（三）水体自净及污染水体的微生物生态（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。衡量指标：衡量指标：P/H指数指数氧浓度昼夜变化幅度和氧垂曲线氧浓度昼夜变化幅度和氧垂曲线1水体自净水体自净自然净化自然净化 物理作用物理作用物理作用物理作用：稀释、沉淀稀释、沉淀 （强）（强）化学作用化学作用化学作用化学作用：日光日光、氧气氧气等对污染物的分解等对污染物的分解（弱）（弱）生物作用生物作用生物作用生物作用：生物降解：生物降解（食物链食物链）（强强）自净的过程自净的过程 水体自净过程大致如下a.物物理理作作用用有机污染物排入水体后被水稀释，有机和无机固体沉降到河底；b.生物作用生物作用 溶氧溶氧 溶解氧溶解氧好氧菌好氧菌 好氧菌好氧菌 有机物降解有机物降解 厌氧菌厌氧菌厌氧菌厌氧菌 自然溶氧、藻类产氧自然溶氧、藻类产氧如下图河流污染和自净过程如下图河流污染和自净过程2衡量水体污染与自净的指标衡量水体污染与自净的指标 提提问问：用用什什么么指指标标可可以以衡衡量量河河段段水水体体污污染染与与自自净净所所处处的阶段的阶段?水水体体外外观观、化化学学指指标标、生生物物种种类类、数数量量及及比比例例关关系系、溶解氧溶解氧等等等等山东小清河A AP PH H指数与指数与指数与指数与BIBIP P P P指数指数指数指数 P P代表代表光合自养型光合自养型光合自养型光合自养型微生物（如藻类）微生物（如藻类）HH代表代表异养型异养型异养型异养型微生物（如细菌等），两者的比即微生物（如细菌等），两者的比即PH指数。指数。P/HP/H=（有叶绿素的微生物数量）有叶绿素的微生物数量）/（异养微生物数量）（异养微生物数量）BIPBIP=（无叶绿素的微生物数量）无叶绿素的微生物数量）/（全部微生物数量）（全部微生物数量）H/（P+H）100%污染前污染前 污染污染污染污染 净化开始净化开始 持续持续 结束结束 P/HP/H：高高 下降下降 最低点最低点 上升上升 高高 BIPBIP：08 上升上升 60100 下降下降 08通常使用的是通常使用的是BIP指数指数。B B氧浓度氧浓度氧浓度氧浓度昼夜变化幅度昼夜变化幅度昼夜变化幅度昼夜变化幅度河流污染中氧浓度昼夜变化示意图河流污染中氧浓度昼夜变化示意图河流污染中氧浓度昼夜变化示意图河流污染中氧浓度昼夜变化示意图 提问：提问：提问：提问：为什么不同的净化程度昼夜变化幅度不同？为什么不同的净化程度昼夜变化幅度不同？为什么不同的净化程度昼夜变化幅度不同？为什么不同的净化程度昼夜变化幅度不同？氧浓度高低与细菌含量有关，昼夜变幅与藻类数量有关，氧浓度高低与细菌含量有关，昼夜变幅与藻类数量有关，因此因此与与P/H或或BIP有关有关。污染前污染前 污染污染污染污染 净化开始净化开始 持续持续 结束结束 溶氧变化溶氧变化：幅度幅度 0 0 增大增大 减小减小 这种指标与这种指标与BIP从根本上是相同的从根本上是相同的但由于溶解氧可以用溶解氧测定仪随时测定并迅速地但由于溶解氧可以用溶解氧测定仪随时测定并迅速地得出结果，而得出结果，而BIPBIP指标需要细菌鉴定、培养、显微镜观指标需要细菌鉴定、培养、显微镜观察，周期长操作不便，察，周期长操作不便，因此实际操作中溶解氧变化幅因此实际操作中溶解氧变化幅度比度比BIPBIP指标更为实用指标更为实用。C C水体外观水体外观水体外观水体外观外观特征：外观特征：混浊程度、颜色及气味等混浊程度、颜色及气味等原原 因：因：水中细菌种类数量、悬浮物种类数量水中细菌种类数量、悬浮物种类数量 污染前污染前 污染污染污染污染 净化开始净化开始 持续持续 结束结束 外观外观外观外观:无色无色 暗灰色暗灰色暗灰色暗灰色 灰色灰色 继续变清继续变清 无色无色 澄清透明澄清透明 很混浊、臭很混浊、臭很混浊、臭很混浊、臭 混浊混浊 浊度下降浊度下降 澄清透明澄清透明 水面有泡沫水面有泡沫水面有泡沫水面有泡沫 泡沫减少泡沫减少D D指示生物指示生物指示生物指示生物例如例如 污染前污染前 污染污染 净化开始净化开始 持续持续 结束结束 生物生物生物生物:植物植物 消失消失消失消失 藻类、原生藻类、原生 鱼虾鱼虾 植物植物 、鱼、鱼 动物出现动物出现 出现出现 、鱼、鱼 可可作作为为指指示示生生物物的的生生物物种种类类很很多多，包包括括细细菌菌、真真菌菌、藻藻类类、原原生生动动物物、轮轮虫虫、浮浮游游甲甲壳壳动动物物、底底栖栖动动物物有有寡毛类的颤体虫、软体动物和植物和水生昆虫等。寡毛类的颤体虫、软体动物和植物和水生昆虫等。污化系统污化系统将污染水体划属为不同的污染带类型。分分多多污带、污带、中中污带、污带、中中污带、污带、寡寡污带污带多污带多污带多污带多污带 中中中中污带污带污带污带 中污带中污带中污带中污带寡污带寡污带寡污带寡污带提问：提问：水体能自净我们为什么还要进行废水的控制与水体能自净我们为什么还要进行废水的控制与处理呢？处理呢？自净自净速度有限速度有限，我们常常没有足够的时间去等待我们常常没有足够的时间去等待，各，各行各业都需要合格的水源，而可供选择的水源又是十行各业都需要合格的水源，而可供选择的水源又是十分有限的分有限的。预防为主预防为主各国制定的污废水排放标准主要各国制定的污废水排放标准主要依据就依据就是自然水体中微生物的净化能力是自然水体中微生物的净化能力。微生物在净化不同污染物的具体机理是人微生物在净化不同污染物的具体机理是人工强化的依据工强化的依据第七章第七章 需要人工手段控制污染物排量及强化水需要人工手段控制污染物排量及强化水体污染物去除速度。体污染物去除速度。水体自净及污染水体的微生物生态水体自净及污染水体的微生物生态污染水体的微生物生态污染水体的微生物生态第二节第二节 微生物在自然及人为环境中的分布微生物在自然及人为环境中的分布特特 征征多污带多污带-中污带中污带-中污带中污带寡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3.饮用水的卫生标准饮用水的卫生标准 大肠菌群：大肠菌群：3个个/L 细菌总数：细菌总数：100个个/ml4.水体中微生物的影响因素水体中微生物的影响因素 营养、温度、溶解氧营养、温度、溶解氧5.人类活动对水体的影响人类活动对水体的影响6.保护水资源保护水资源通常不直接检测通常不直接检测水水中中存存在在病病原原菌菌的的可可能能性性很很小小，其其他他各各种种细细菌菌的的种种类类却却很很多多，要要排排除除一一切切细细菌菌而而单单独独直直接接检检出出某某种种病病原原菌菌来来，在在培培养养分分离离技术上较为复杂，需较多的人力和较长的时间。技术上较为复杂，需较多的人力和较长的时间。间间接接病病原原菌菌测测定定：测测定定水水中中是是否否有有肠肠道道正正常常细细菌菌的的存存在在若若检检出出，则则表表明明水水被被粪便所污染，粪便所污染，则有则有肠道病原菌的肠道病原菌的可能可能。通常通常通常通常检测检测检测检测大肠菌群大肠菌群（作为肠道正常菌的代表）（作为肠道正常菌的代表）的的的的存存在及数量在及数量。为何选为何选大肠菌群做为指示菌大肠菌群做为指示菌?致病菌数量少致病菌数量少,检测不便检测不便,所以选和它相所以选和它相似的似的非致病菌非致病菌作间接指标作间接指标大肠菌群是人肠道中的正常寄生菌大肠菌群是人肠道中的正常寄生菌,数数量最大量最大,对人较安全对人较安全在环境中的在环境中的存活时间存活时间与致病菌相近与致病菌相近检测技术简便检测技术简便生活饮用水卫生标准生活饮用水卫生标准 我国饮用水卫生标准：3个大肠菌群/1L饮水 100个细菌总数/1ml饮水提问：你知道的水的消毒方法有哪些？（一）煮沸法原理：直接破坏病原菌的蛋白质水的消毒方法(了解)（二）加氯消毒原理：氧化作用氯、氯胺、二氧化氯及漂白粉我国水厂经常使用的消毒剂是液氯，欧美国家有些用ClO2或用臭氧消毒。常用的含氯消毒剂有哪些？（三）臭氧消毒优点：速率高，不造成异臭、异味、提高溶解氧量。缺点：无余量，无后续杀菌能力；须使用臭氧发生器，费用高（四）H2O2消毒主要用于净化程度高的饮用水消毒（五）紫外辐射消毒适用于小规模水厂饮用水或游泳池循环水的消毒（六）微电解消毒微电解水产生具有强氧化能力的活性氧应用于优质水的消毒三、土壤中的微生物三、土壤中的微生物（一）土壤与微生物相互作用（一）土壤与微生物相互作用1、微生物对土壤的作用：、微生物对土壤的作用：（1）微生物是土壤形成的先驱生物）微生物是土壤形成的先驱生物 （2）为植物生长提供有效氮源。）为植物生长提供有效氮源。第二节第二节 微生物在自然及人为环境中的分布微生物在自然及人为环境中的分布2、土壤对微生物的作用、土壤对微生物的作用 土壤是微生物良好的生活场所。土壤是微生物良好的生活场所。（二）土壤中微生物的分布（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、土壤剖面结构与微生物垂直分布有机质层有机质层淀积层淀积层碳酸盐积累碳酸盐积累疏松母质疏松母质淋溶层淋溶层土土体体层层第二节第二节 微生物在自然及人为环境中的分布微生物在自然及人为环境中的分布三三、土壤中的微生物、土壤中的微生物微生物对土壤的作用：微生物对土壤的作用：土壤自净土壤自净 和和土壤生物修复土壤生物修复（三）土壤微生物的分离和计数（三）土壤微生物的分离和计数稀释平板法稀释平板法稀释法稀释法 （四）土壤的卫生微生物学检测（四）土壤的卫生微生物学检测细菌总数细菌总数大肠菌群值大肠菌群值产气荚膜杆菌产气荚膜杆菌嗜热菌嗜热菌芽胞菌和非芽孢菌的比值测定芽胞菌和非芽孢菌的比值测定第二节第二节 微生物在自然及人为环境中的分布微生物在自然及人为环境中的分布五五、活性污泥中的微生物、活性污泥中的微生物、活性污泥中的原生动物、活性污泥中的原生动物活性污泥的成熟度与原生动物的种类分布活性污泥的成熟度与原生动物的种类分布活性污泥逐步成熟游动型纤毛虫肉足类鞭毛类爬行型纤毛虫附着型纤毛虫1、偏利共栖：、偏利共栖：一群微生物得益，而另一群体不受影响。（普遍）一群微生物得益，而另一群体不受影响。（普遍）氨化氨化细菌细菌亚硝酸菌亚硝酸菌有机氮有机氮氨态氮氨态氮亚硝酸亚硝酸氨化作用氨化作用硝化作用硝化作用第三节第三节 微生物之间的相互作用微生物之间的相互作用2、互利共栖：、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。两个群体相互协作，达到在某一生境中共同生存的目的。H2S硫酸盐硫酸盐硫酸盐硫酸盐还原菌还原菌绿硫绿硫细菌细菌第三节第三节 微生物之间的相互作用微生物之间的相互作用3、共生：、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。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：是由地衣：是由藻类或蓝细菌藻类或蓝细菌与与真菌真菌形成的共生体形成的共生体光合作用运输矿质营养第三节第三节 微生物之间的相互作用微生物之间的相互作用4、竞争：、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。群体大小或生长率受到限制的现象。根瘤菌接种剂与土壤中的土著性根瘤菌的竞争关系根瘤菌接种剂与土壤中的土著性根瘤菌的竞争关系第三节第三节 微生物之间的相互作用微生物之间的相互作用5、偏害或拮抗：、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。不受影响的现象。酸泡菜与酸牛奶：酸泡菜与酸牛奶：水体中的产氧藻类：水体中的产氧藻类：抗生素产生菌：抗生素产生菌：第三节第三节 微生物之间的相互作用微生物之间的相互作用6、寄生：、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，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。并引起寄主病害或死亡。噬菌体与细菌噬菌体与细菌 蛭弧菌寄生于革兰氏阴性菌蛭弧菌寄生于革兰氏阴性菌（蛭弧菌被噬菌体寄生（蛭弧菌被噬菌体寄生超寄生现象）超寄生现象）粘细菌对细菌的寄生：依靠胞外酶溶解敏感菌群，释放出营养物粘细菌对细菌的寄生：依靠胞外酶溶解敏感菌群，释放出营养物第三节第三节 微生物之间的相互作用微生物之间的相互作用7、捕食：、捕食：一种微生物直接吞食另一种微生物的现象。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原生动物对细菌的捕食 藻类对细菌和其它藻的捕食藻类对细菌和其它藻的捕食各种捕食线虫的真菌和捕捉器各种捕食线虫的真菌和捕捉器1234a4b5a5b1 梯状捕捉网梯状捕捉网 2 环状捕捉网环状捕捉网3 环状捕捉网环状捕捉网 4a 三环菌丝网三环菌丝网4b 绞环和被勒死的昆虫绞环和被勒死的昆虫5a 环状网环状网 5b 被两个环状网勒被两个环状网勒死的线虫和侵入虫体的菌丝死的线虫和侵入虫体的菌丝第三节第三节 微生物之间的相互作用微生物之间的相互作用
