《微生物生态》PPT课件.ppt

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1、Company Logo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考题考题u 生物圈（biosphere）是指地球上凡是出现并感受到生命活动影响的地区。是地表有机体包括微生物及其自下而上环境的总称，是行星地球特有的圈层。它也是人类诞生和生存的空间。生物圈是地球上最大的生态系统。 u 生态系统，是在一定的空间和时间范围内，在各种生物之间以及生物群落与其无机环境之间，通过能量流动和物质循环而相互作用的一个统一整体，生态系统是

2、生物与环境之间进行能量转换和物质循环的基本功能单位。 u 生态平衡指自然生态系统中生物与环境之间,生物与生物之间相互作用而建立起来的动态平衡联系。又称“自然平衡”。 前前 言言u生态学：研究生物系统与其所处环境条件之间的生态学：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。相互作用规律性的科学。u生态学研究范围：生物圈（生态学研究范围：生物圈（biosphere）、生态）、生态系统（系统（ecosystem）、群落（）、群落（community）、）、种群（种群（population）。）。Company Logo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

3、一、微生物生态系统一、微生物生态系统微生物生态系统：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：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：研究内容：微生物群体微生物区系（microflora）或正常菌群（normal flora）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：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Company Logo第一节第一节 微生物生态系统的概念及其特点微生物

4、生态系统的概念及其特点二、微生物生态系统的特点二、微生物生态系统的特点1、微环境、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、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、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。Company Logo一、大气中的微生物一、大气中的微生物1、存在形式、存在形式：多为孢子：多为孢子2、来、来 源源：土壤、水体、动物：土壤、水体、动物3、常见种类：、常见种类：霉霉 菌：曲霉、青霉、木霉、根霉、

5、毛霉、白地霉菌：曲霉、青霉、木霉、根霉、毛霉、白地霉细细 菌：枯草芽孢杆菌、八叠球菌等菌：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、流感病毒病原菌：结核杆菌、白喉杆菌、肺炎双球菌、流感病毒 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Company Logo表表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（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）场所场所总微生物数总微生物数微生物种类微生物种类微生物数量微生物数量住房住房180180办公室办公室14001400口腔链球菌口腔链球菌涎链球菌涎链球菌11111.

6、41.4教室教室25002500链球菌链球菌草绿色链球菌草绿色链球菌涎链球菌涎链球菌肠球菌肠球菌乙型溶血性链球菌乙型溶血性链球菌3636181811117 71.11.1实验室实验室200200医院医院11001100700700700700金黄色葡萄球菌金黄色葡萄球菌革兰氏阴性杆菌革兰氏阴性杆菌魏氏产气荚膜杆菌魏氏产气荚膜杆菌7 71101103.53.5一、大气中的微生物一、大气中的微生物第二节第二节 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Company Logo一、大气中的微生物一、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：、大气微生物分布（数量与种

7、类）的影响因子： （1）地区性质）地区性质 （2）季节的演替）季节的演替 （3）气候条件）气候条件:日照、降水、气流日照、降水、气流表表8-2 8-2 不同场所的上空微生物数量（不同场所的上空微生物数量（cfu/mcfu/m3 3）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Company Logo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

8、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。浸入小河里的载玻片上的发育形成的小菌落第二节第二节 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Company Logo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Ec

9、ology 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Company Logo二、水圈中的微生物二、水圈中的微生物（二）海洋微生物（二）海洋微生物1、种类：、种类：多数是嗜盐菌多数是嗜盐菌2、分布：、分布：（1）平面分布：近海数量很高）平面分布：近海数量很高（2）垂直分布：）垂直分布： 表层：好氧性微生物表层：好氧性微生物 中层：紫硫细菌中层：紫硫细菌 底层：厌氧菌及硫酸还原菌底层：厌氧菌及硫酸还原菌 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C

10、ompany Logo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。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Company Logo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2、污染水体的微生物生态、污染水体的微生物生态特 征多污带-中污带-中污带寡污带水色水色暗灰色，很浑浊暗灰色，很浑浊灰色

11、，较浑浊灰色，较浑浊浑浊浑浊浑浊度低浑浊度低BODBOD高高减少减少, ,有悬浮物有悬浮物减少减少, ,悬浮物少悬浮物少极少极少, ,悬浮极少悬浮极少溶解氧含量溶解氧含量极低（或无）极低（或无）少少升高升高恢复正常恢复正常气体气体H H2 2S S、COCO2 2和和CHCH4 4NHNH3 3、H H2 2S S氨及氨及H H2 2S S减少减少H H2 2S S消失消失细菌数量细菌数量几亿几亿/ /毫升毫升几千万几千万/ /毫升毫升几万几万/ /毫升毫升极少极少微生物种类特点微生物种类特点（兼）厌气性（兼）厌气性硫酸还原菌硫酸还原菌产甲烷菌产甲烷菌藻类及原生动物出现藻类及原生动物出现藻类大

12、量繁殖藻类大量繁殖纤毛虫活跃纤毛虫活跃鱼腥藻、硅藻、黄藻、鱼腥藻、硅藻、黄藻、钟虫、变形虫钟虫、变形虫动物类型动物类型寡毛类（颤蚯蚓）寡毛类（颤蚯蚓）颤蚯蚓，增多颤蚯蚓，增多轮虫、浮游甲壳动物轮虫、浮游甲壳动物轮虫、浮游甲壳动物增轮虫、浮游甲壳动物增多多显花植物显花植物无无无无出现出现增多增多鱼类鱼类无无无无无无有有底泥底泥大量的有机质大量的有机质部分无机化部分无机化大量无机化大量无机化第二节第二节 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Company Logo三、极端环境中的微生物三、极端环境中的微生物 极端环境：极端环境： 高、低温环境高、低温环境 高盐环境高盐环境

13、高酸、高碱环境高酸、高碱环境 高压环境。高压环境。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Company Logo三、极端环境中的微生物三、极端环境中的微生物（一）嗜热微生物（一）嗜热微生物1、发现、发现 地热泉地热泉 热水系统热水系统 制糖厂制糖厂第二节第二节 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Company Logo三、极端环境中的微生物三、极端环境中的微生物（一）嗜热微生物（一）嗜热微生物2、生存机制、生存机制（高温对微生物的一般影响是什么？）（高温对微生物的一般影响是什么？） 有限的保护机制：有限的保护机制：细胞膜的蜡质程度、

14、震热蛋白细胞膜的蜡质程度、震热蛋白 极端嗜热菌的保护机制：极端嗜热菌的保护机制：高溶点脂肪、抗热蛋白、核酸保护蛋白高溶点脂肪、抗热蛋白、核酸保护蛋白第二节第二节 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Company Logo（二）嗜冷微生物（二）嗜冷微生物1、发现、发现（红雪现象：嗜寒水藻）（红雪现象：嗜寒水藻） 三、极端环境中的微生物三、极端环境中的微生物耐寒喜温型耐寒喜温型嗜冷型嗜冷型第二节第二节 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Company Logo（二）嗜冷微生物（二）嗜冷微生物2、生存机制、生存机制 特殊的酶、细膜含特殊的脂肪特殊的

15、酶、细膜含特殊的脂肪三、极端环境中的微生物三、极端环境中的微生物第二节第二节 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Company Logo四、土壤中的微生物四、土壤中的微生物第二节第二节 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土壤中的环境条件：土壤中的环境条件：营养、水分、空气、酸碱度、渗透压和温度条营养、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“菌种资源库菌种资源库”。土壤中微生物的数量：土壤中微生物的数量：按种类递减按种类递减 细菌细菌放线

16、菌放线菌霉菌霉菌酵母菌酵母菌藻类藻类原生动物原生动物 108107106105104103个个/g 耕作土壤中，细菌湿重约耕作土壤中，细菌湿重约90 225kg；以土壤有机质含量为；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计算，则所含细菌干重约为土壤有机质的1%左右。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。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。若按生物量计算则各种微生物的生物量基本相当。Company

17、Logo四、土壤中的微生物四、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 自养固氮菌固氮，使成土母质间有了氮素成分。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。）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）的转换有机态氮向无机氮（氨态氮、硝态氮）的转换 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Company Logo2、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

18、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：土壤为微生物生长提供有利条件： 土壤中含有大量的土壤中含有大量的有机物有机物 土壤中含有大量的土壤中含有大量的矿物质矿物质 土壤中含有一定的土壤中含有一定的水分水分 土壤中含有一定的土壤中含有一定的空隙空隙 土壤具有土壤具有保温性保温性 土壤的土壤的pH值一般为值一般为5.58.5之间之间四、土壤中的微生物四、土壤中的微生物第二节第二节 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Company Logo（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

19、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体层土体层四、土壤中的微生物四、土壤中的微生物第二节第二节 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Company Logo（二）土壤中微生物的分布（二）土壤中微生物的分布2、土壤团聚体与微生物的分布、土壤团聚体与微生物的分布土壤团聚体（土壤团粒）：土壤团聚体（土壤团粒）：由土壤矿物质颗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（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。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不同的团聚体微生物的

20、分布不同。同一团聚体内外微生物的同。同一团聚体内外微生物的分布不同。分布不同。四、土壤中的微生物四、土壤中的微生物土壤颗粒表面的微生物第二节第二节 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Company Logo团聚体周围的等氧线（二）土壤中微生物的分布（二）土壤中微生物的分布2、土壤团聚体与微生物的分布、土壤团聚体与微生物的分布团聚体周围的等氧线团聚体周围的等氧线 耕地土壤一个团聚耕地土壤一个团聚体等氧压线，在近体等氧压线，在近中心部位为一缺氧中心部位为一缺氧带，由此向外，氧带，由此向外，氧浓度逐渐提高。浓度逐渐提高。O2%四、土壤中的微生物四、土壤中的微生物第二节第二节

21、 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Company Logo3、根际微生物、根际微生物（1）几个基本概念）几个基本概念 根际根际 根际效应根际效应 根土比根土比溶胞物质溶胞物质植物黏液植物黏液渗出物渗出物黏质黏质植物黏液植物黏液渗出物和渗出物和分泌物分泌物植物黏液植物黏液植物黏液植物黏液植物根际植物根际四、土壤中的微生物四、土壤中的微生物（二）土壤中微生物的分布（二）土壤中微生物的分布第二节第二节 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Company Logo（2）根际微生物类群）根际微生物类群1、根际细菌：、根际细菌：假单胞菌、黄杆菌、产碱杆菌

22、假单胞菌、黄杆菌、产碱杆菌 2、根际真菌：、根际真菌：镰孢霉属、黏帚霉属、青霉属镰孢霉属、黏帚霉属、青霉属 3、根际原生动物、根际原生动物3、根际微生物、根际微生物（二）土壤中微生物的分布（二）土壤中微生物的分布四、土壤中的微生物四、土壤中的微生物第二节第二节 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我国各主要土壤的含菌量我国各主要土壤的含菌量(万万/克干土克干土)土类土类地点地点细菌细菌放线菌放线菌真菌真菌暗棕壤暗棕壤黑龙江呼玛黑龙江呼玛2,32761213棕壤棕壤辽宁沈阳辽宁沈阳1,2843936黄棕壤黄棕壤江苏南京江苏南京1,4062716红壤红壤浙江杭州浙江杭州1,

23、1031234砖红壤砖红壤广东徐闻广东徐闻5073911磷质石灰土磷质石灰土西沙群岛西沙群岛2,2291,10515黑土黑土黑龙江哈尔滨黑龙江哈尔滨2,1111,02419黑钙土黑钙土黑龙江安达黑龙江安达1,0743192棕钙土棕钙土宁夏宁武宁夏宁武140114草甸土草甸土黑龙江亚沟黑龙江亚沟7,8632923嵝土嵝土陕西武功陕西武功9511,0324白浆土白浆土吉林皎河吉林皎河1,598553滨海盐土滨海盐土江苏连云港江苏连云港466410.41、人体的正常微生物区系、人体的正常微生物区系正常菌群：正常菌群：生活在健康动物各部位，数量大、种类较稳定且一生活在健康动物各部位，数量大、种类较稳定

24、且一般是有益无害的微生物，称为正常菌群。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：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。生物之间，也是相互制约而维持相对稳定。变化情况：变化情况：正常菌群是相对的、可变的、有条件的。正常菌群是相对的、可变的、有条件的。五、生物体内外的微生物五、生物体内外的微生物第二节第二节 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、其它、其它生物体生物体无菌动物：无菌动物：体内外检查不到任何正常菌群的动物体内外检查不到任何正常菌群的动物悉生生物：悉生生物：

25、已经人为接种某已知纯种微生物的无菌动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：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，与植物争夺争夺N、P等营养、分泌毒素等。等营养、分泌毒素等。附生附生微生物：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指生活在植物体表面，主要借其外渗物质或

26、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。营养的微生物。叶面微生物是主要的附生微生物。Company Logo1、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Company Logo2、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

27、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Company Logo3、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Company Logo4、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

28、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Company Logo5、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Company Logo6、寄生：、寄生：一种微生物寄生在另一种微生物细胞中或

29、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Company Logo7、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