第九章.微生物生态.ppt

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1、第八章第八章 微生物生态微生物生态微生物的生态的内容微生物的生态的内容 前言第一节 微生物在自然界中的分布与菌种 资源的开发第二节 微生物与环境间的关系第三节 微生物与自然物质循环第四节 微生物与环境保护前 言一、生态学的概念 生态学是一门研究生命系统与环境系统间相互作用规律的科学二、什么是微生物生态学 微生物生态学是生态学的一个分支，它的研究对象是微生物群体与其周围生物和非生物环境条件间相互作用的规律。生命科学研究领域中，从宏观到微观一般可分10个层次：生物圈（biosphere）、生态系统（ecosystem）、群落（community）、种群（population）、个体（individ

2、ual）、器官（organ）、组织（tissue）、细胞（cell）、细胞器（organelle）、分子（molecule），其中前4个客观层次都是生态学的研究范围。第一节第一节 微生物在自然界中的分布微生物在自然界中的分布一、土壤圈及其微生物一、土壤圈及其微生物(一一)土壤是微生物生活的良好环境土壤是微生物生活的良好环境（1）土壤的矿物质成分，提供微生物需要的矿质养料；）土壤的矿物质成分，提供微生物需要的矿质养料；（2）土壤中的动植物残体，以及耕作土壤中有机肥料，）土壤中的动植物残体，以及耕作土壤中有机肥料，源源不断地供给微生物碳素养料和氮素养料；源源不断地供给微生物碳素养料和氮素养料；（3

3、）土壤的持水性为微生物提供水分条件；）土壤的持水性为微生物提供水分条件；（4）土壤的孔隙性和土壤水分多少，直接影响土壤的）土壤的孔隙性和土壤水分多少，直接影响土壤的通气条件。通气条件。（5）土壤的）土壤的pH范围在范围在3.510.5之间，多数在之间，多数在5.58.5之之间，这是大多数微生物活动最适宜的间，这是大多数微生物活动最适宜的pH；（6）土壤的保温性，比地面空气温度变化小，也为微土壤的保温性，比地面空气温度变化小，也为微生物的生长提供了良好的条件。生物的生长提供了良好的条件。同一土体由于微环境的通气、水分、营养等状况都存在着差异，致使不同微生物呈立体分布。每克肥土中通常含有几亿至几十

4、亿个微生物，贫瘠土壤每克也有几百万至几千万个微生物。（1）细菌数量：7090%；种类：主要为腐生，少数自养分布：表层最多，随土层加深减少，厌氧菌反之。（2）放线菌数量：530%（3）真菌（4）藻类（5）原生动物（二）土壤中微生物的分布表表9 92 2 农田土壤上层农田土壤上层1515cmcm处微生物数量和生物量处微生物数量和生物量微微 生生 物物土壤中的数量土壤中的数量(个个/g)g)生物量（生物量（g/mg/m2 2）细菌细菌放线菌放线菌真菌真菌藻类藻类原生动物原生动物9.8109.8107 72.0102.0106 61.2101.2102 22.5202.5204 43.0103.010

5、4 416016016016020020032328 8土壤中微生物的数量：按种类递减土壤中微生物的数量：按种类递减 细菌细菌细菌细菌放线菌放线菌放线菌放线菌霉菌霉菌霉菌霉菌酵母菌酵母菌酵母菌酵母菌藻类藻类藻类藻类原生动物原生动物原生动物原生动物 10 108 810107 7 10 106 6 10 105 5 10 104 4 10 103 3个个个个/g g采取土样时一般要刮开表土采取土样时一般要刮开表土23cm后采样。后采样。二、微生物在水中的分布水具有微生物生命活动适宜的温度、水具有微生物生命活动适宜的温度、pHpH、氧气等，水体中也具备微氧气等，水体中也具备微生物生长繁殖的其他条件

6、，因此成为微生物栖息的又一天然场所。生物生长繁殖的其他条件，因此成为微生物栖息的又一天然场所。(一一)水体中微生物的来源水体中微生物的来源 土壤、空气、动植物尸体、人和动物的排泻物、工业及生活污水。土壤、空气、动植物尸体、人和动物的排泻物、工业及生活污水。(二二)种类种类 水中存在的微生物水中存在的微生物90%90%为革兰氏阴性菌，主要有弧菌、假单胞菌、黄为革兰氏阴性菌，主要有弧菌、假单胞菌、黄杆菌等。鞘细菌及有柄附生细菌也常见于水体中。杆菌等。鞘细菌及有柄附生细菌也常见于水体中。(三三)微生物在水体中的分布微生物在水体中的分布 表现为水平分布和垂直分布的规律。此外，相同水域的不同浓度微生表现

7、为水平分布和垂直分布的规律。此外，相同水域的不同浓度微生物的含量及分布也不同。物的含量及分布也不同。(四四)水体中的病原微生物水体中的病原微生物通过水体传播的病原微生物主要有沙门氏菌属、志贺氏菌属、霍乱弧通过水体传播的病原微生物主要有沙门氏菌属、志贺氏菌属、霍乱弧菌等。因此，做好水的卫生学检查至关重要。菌等。因此，做好水的卫生学检查至关重要。影响水体微生物分布的因素影响水体微生物分布的因素 有机物含量有机物含量温度温度 水的深度水的深度 日光与水体的溶解氧量日光与水体的溶解氧量 海洋微生物具有耐压、嗜冷和低营养要求的特点。海洋微生物具有耐压、嗜冷和低营养要求的特点。淡水的淡水的pHpH值变幅从

8、值变幅从3.73.7到到10.510.5，多数为，多数为6.5-8.56.5-8.5，因而适合于多数水生微生物的生长。因而适合于多数水生微生物的生长。淡水中的微生物淡水中的微生物细菌总数不得超过细菌总数不得超过 ：100100个个/毫升毫升 饮用水消毒常用方法：加入液态氯或次氯酸盐饮用水消毒常用方法：加入液态氯或次氯酸盐大肠菌群指数不得超过大肠菌群指数不得超过 ：3 3个个/升升 我国相关法规对饮用水微生物指标的规定我国相关法规对饮用水微生物指标的规定三、微生物在空气中的分布:1空气是传播微生物的重要介质 空气本身缺乏微生物生活所必需的营养物，日光对微生物也具有很强的杀菌作用，另外空气一般是干

9、燥的，因此空气不是微生物生活的良好环境。2空气中微生物的种类和数量 空气中的微生物主要来源于带有微生物菌体及孢子的灰尘，这类微生物大多数是腐生性的，还来源于人和动物，它们大多数是通过呼吸道排出的，其中也包含有病原微生物，悬浮在大气中。空气中微生物的分布随环境条件及微生物的抵抗力不同而呈现不同的分布规律。空气中存在较多的、存活时间较长的是各种真菌、放线菌的孢子及细菌芽胞。空气中微生物的数目决定于尘埃的总量。表表9 93 3不同地点空气中的微生物数量不同地点空气中的微生物数量地地 点点微生物数量（个微生物数量（个/3 3空空气）气）北极北极(北纬北纬80)80)0 0海洋上空海洋上空1-21-2市

10、区公园市区公园200200城市公园城市公园5,0005,000宿宿 舍舍2,0002,000畜畜 舍舍1,000,000-2,000,0001,000,000-2,000,000四、极端环境中的微生物四、极端环境中的微生物 不利于一般生物生长的特殊环境称为极端环境。主要有极端高温、低温、高盐、高压、高酸、高碱等。例如火山与温泉、极地或高山冰川、盐湖、深海底层等。1 1高温环境中的微生物高温环境中的微生物 高热环境高热环境-高温环境喷发的火山、地热蒸汽、沸腾或过热的温泉以及高温堆肥、热水器和取暖用热水循环系统等是常见的天然或人工的高温环境。不同微生物对高温的适应能力见表94，高温型微生物 中以细

11、菌居多，只有少数真菌。如嗜热脂肪芽孢杆菌、酸热芽孢杆菌（acidocalda rius）等。表表94 各类群各类群生长的上限温度生长的上限温度类类 群群上限温度上限温度()()真核微生物真核微生物原生动物原生动物藻类藻类真菌真菌565655-6055-6060-6260-62原核微生物盐原核微生物盐盐细菌盐细菌光合细菌光合细菌无机化能细菌无机化能细菌异养细菌异养细菌70-7370-7370-7370-739090 9090嗜热机制嗜热机制-嗜热菌之所以耐热，主要是其结构及生理上具有一定特点。近年来，对其嗜热机制进行了分子水平的研究，可归纳为以下4种假说。（1 1）类脂的敏感作用）类脂的敏感作用

12、 嗜热菌细胞质膜的化学成分，随环境温度的升高不仅类脂总含量增加，而且细胞中的高熔点饱和脂肪酸也增加，即长链饱和脂肪酸增加，而不饱和脂肪酸减少。因此，嗜热菌在高温下能维持膜的功能，能较好地生存。（2 2）重要代谢产物的迅速再合成）重要代谢产物的迅速再合成 嗜热菌中tRNAr的周转率大于中温菌的周转率，核酸中的GC含量也比中温菌高。（3 3）大分子的热稳定性）大分子的热稳定性-嗜热菌的酶和蛋白质比中温菌的酶和蛋白质具有较高的热稳定性。（4 4）蛋白质合成系统的热稳定性）蛋白质合成系统的热稳定性-嗜热菌的核糖体比中温菌的核糖体抗热性高。2 2高盐环境中的微生物高盐环境中的微生物 高盐环境高盐环境-盐

13、湖、盐池和盐腌制的食品等是常见的高盐环境。通常把能在含盐量高于的环境中生长的微生物称为极端嗜盐菌，常见的种类有盐细菌属和盐球菌属(表9-5)。耐盐机理：嗜盐菌具有能适应高盐环境的细菌结构和离子浓度。嗜 盐菌有选择性地吸收K排出Na的能力，细胞内的高浓度K既可以防止原生质脱水，又能维持酶和蛋白质等的活性;有嗜盐的酶;光合盐杆菌的细胞质膜上含有菌视紫素，能利用光能造成膜内外H的浓度梯度并藉以产生ATP和向细胞外排出Na。对高盐浓度的适应性 酶的嗜盐性紫膜的H+泵作用和排盐作用表表9-5 9-5 微生物的不同嗜盐类群微生物的不同嗜盐类群嗜嗜 盐盐 类类 群群最适生长盐浓最适生长盐浓(NaC1)NaC

14、1)实实 例例非嗜盐微生物非嗜盐微生物0.2mol/L0.2mol/L淡水微生物淡水微生物弱嗜盐微生物弱嗜盐微生物0.2-0.5mol/L0.2-0.5mol/L大多数海洋微生物大多数海洋微生物中等嗜盐微生中等嗜盐微生物物0.5-2.5mol/L0.5-2.5mol/L某些细菌和藻类某些细菌和藻类极端嗜盐微生极端嗜盐微生物物2.5-5.2mol/L2.5-5.2mol/L盐杆菌和盐球菌盐杆菌和盐球菌耐盐微生物耐盐微生物耐受范围耐受范围0.2-2.50.2-2.5mol/Lmol/L金黄色葡萄球菌和其他葡萄球菌，耐盐酵金黄色葡萄球菌和其他葡萄球菌，耐盐酵母菌等母菌等3 3高压环境中的微生物高压环

15、境中的微生物 自然界的高压环境主要存在于深海中，多数海洋底部的压力在100个大气压以上，最深处约为1100个大气压。研究表明从常压环境中分离的多数微生物在200-600个大气压的高压环境 中将受到抑制或死亡，高压条件主要抑制常压微生物细胞蛋白质合成、质膜上物质和能量的传递及酶的代谢活性。高压环境中生长的主要是细菌，如分离自深海淤泥的耐压假单胞菌，生长十分迟缓，代时为33天。3类嗜压菌及其生长静水压（大气压数）类型类型最低生长压最低生长压最适生长压最适生长压最高生长压最高生长压耐压菌耐压菌未测未测1-1001-100500500嗜压菌嗜压菌1 1400-500400-500700700极端嗜压菌

16、极端嗜压菌400400700-800700-800103510354.嗜冷微生物（psychrophiles）5.嗜酸微生物（acidophiles）6.嗜碱微生物（alkalinophiles）7.嗜酸微生物（acidophiles）8.抗辐射微生物其他极端环境的微生物五、工农业产品上的微生物五、工农业产品上的微生物工业产品上的霉腐工业产品上的霉腐 大量的工业产品都是直接或间接用动植物作原料制成大量的工业产品都是直接或间接用动植物作原料制成的的,例如木制品、纤维制品、革裘制品、橡胶制品、卷烟、化例如木制品、纤维制品、革裘制品、橡胶制品、卷烟、化妆品、中成药等。妆品、中成药等。食品上的微生物食

17、品上的微生物 粮、油、肉、蛋、奶、蔬菜和水果等各类食品含有丰粮、油、肉、蛋、奶、蔬菜和水果等各类食品含有丰富的营养成分，因而是微生物生长富的营养成分，因而是微生物生长 繁殖的天然营养基质。繁殖的天然营养基质。1 1粮食上的微生物粮食上的微生物 2 2肉类上的微生物：假单胞杆菌肉类上的微生物：假单胞杆菌,大肠杆菌大肠杆菌,球菌球菌,肠球菌肠球菌 3 3鱼类上的微生物鱼类上的微生物 ：水体中的微生物类群：水体中的微生物类群 4 4乳制品中的微生物乳制品中的微生物 六、生物体内外的正常菌群：六、生物体内外的正常菌群：正常菌群：生活在健康动物各部位，数量大、种类较稳正常菌群：生活在健康动物各部位，数量

18、大、种类较稳正常菌群：生活在健康动物各部位，数量大、种类较稳正常菌群：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。定且一般是有益无害的微生物。定且一般是有益无害的微生物。定且一般是有益无害的微生物。正常菌群与人体的关系：一般能维持平衡，菌群内部正常菌群与人体的关系：一般能维持平衡，菌群内部正常菌群与人体的关系：一般能维持平衡，菌群内部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。的各种微生物之间，也是相互制约而维持相对稳定。的各种微生物之间，也是相互制约而维持相对稳定。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：变

19、化情况：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。v机体防御机能减弱时，一部分正常菌群会成机体防御机能减弱时，一部分正常菌群会成为病原微生物；为病原微生物；v正常菌群在非正常部位时也可引起疾病；正常菌群在非正常部位时也可引起疾病；v由于外界因素的影响，破坏了各种微生物之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间的相互制约关系，正常菌群也会引起疾病（菌群失调症）。（菌群失调症）。人体不同部位的正常菌群人体不同部位的正常菌群 部位部位 主要微生物主要微生物 皮肤皮肤 葡萄球菌属、八叠球菌葡萄球菌属、八叠球菌、JK

20、JK群棒状杆菌、群棒状杆菌、绿脓绿脓 杆菌、痤疮丙酸杆菌、厌氧革兰阳性球菌、青杆菌、痤疮丙酸杆菌、厌氧革兰阳性球菌、青 霉菌属等霉菌属等 。口腔口腔 表皮葡萄球菌表皮葡萄球菌、型溶血或不溶血链球菌、型溶血或不溶血链球菌、肺炎球菌、肠球菌属、奈瑟球菌属、他莫拉菌肺炎球菌、肠球菌属、奈瑟球菌属、他莫拉菌 大肠杆菌、嗜血杆菌属、乳杆菌、类白喉杆菌大肠杆菌、嗜血杆菌属、乳杆菌、类白喉杆菌 真杆菌属、梭杆菌属、类杆菌属、厌氧革兰真杆菌属、梭杆菌属、类杆菌属、厌氧革兰 阳性和阴性球菌、白色念珠菌等。阳性和阴性球菌、白色念珠菌等。眼结膜眼结膜 表皮葡萄球菌、表皮葡萄球菌、JKJK群棒状杆菌、丙酸杆菌属等群棒

21、状杆菌、丙酸杆菌属等人体不同部位的正常菌群人体不同部位的正常菌群部位部位 主要微生物主要微生物鼻咽腔鼻咽腔 葡萄球菌属、葡萄球菌属、型和型和型溶血链球菌、肺炎型溶血链球菌、肺炎 球菌、奈瑟球菌属、嗜血杆菌属、大肠杆菌球菌、奈瑟球菌属、嗜血杆菌属、大肠杆菌 属、变形杆菌属、厌氧球菌、白色念珠菌等。属、变形杆菌属、厌氧球菌、白色念珠菌等。肠道肠道 大肠杆菌、产气杆菌、变形杆菌属、绿脓杆大肠杆菌、产气杆菌、变形杆菌属、绿脓杆 菌、葡萄球菌属、八叠球菌、肠球菌属、产菌、葡萄球菌属、八叠球菌、肠球菌属、产 气荚膜杆菌、类杆菌属、双岐杆菌、真杆菌气荚膜杆菌、类杆菌属、双岐杆菌、真杆菌 属、梭杆菌属、消化球

22、菌、消化链球菌、白属、梭杆菌属、消化球菌、消化链球菌、白 色念珠菌、艾柯病毒、腺病毒等。色念珠菌、艾柯病毒、腺病毒等。正常菌群对宿主新陈代谢、营养物质转化和消化正常菌群对宿主新陈代谢、营养物质转化和消化吸收都具有重要作用，是保持人体生态平衡和内环吸收都具有重要作用，是保持人体生态平衡和内环境的稳定有重要因素。境的稳定有重要因素。许多因素都能引起上述生态失调，如宿主患病、许多因素都能引起上述生态失调，如宿主患病、医疗措施影响、外来菌侵袭及抗菌药物使用等，结医疗措施影响、外来菌侵袭及抗菌药物使用等，结果引起内源性感染果引起内源性感染Endogenous infectionEndogenous in

23、fection，又称机又称机会感染会感染Opportunistic infectionOpportunistic infection。原来存在于肠道、原来存在于肠道、口、咽等部位的正常菌群在其他易感部位造成感染。口、咽等部位的正常菌群在其他易感部位造成感染。如大肠杆菌由结肠转移至呼吸道引起肺炎。这种情如大肠杆菌由结肠转移至呼吸道引起肺炎。这种情况在宿主免疫功能缺陷时尤为常见。况在宿主免疫功能缺陷时尤为常见。其它生物体无菌动物（germ-freeanimal）：体内外检查不到任何正常菌群的动物悉生生物（gnotobiotics）：已经人为接种某已知纯种微生物的无菌动物扩展：菌种资源的开发扩展：菌

24、种资源的开发菌种筛选的一般原则和基本步骤：菌种筛选的一般原则和基本步骤：v采集菌样：采集菌样：采集菌样：采集菌样：了解目标菌分布情况、首选样品是土壤了解目标菌分布情况、首选样品是土壤了解目标菌分布情况、首选样品是土壤了解目标菌分布情况、首选样品是土壤v富集培养：富集培养：富集培养：富集培养：利用选择性培养基的原理，向所采土样中加利用选择性培养基的原理，向所采土样中加利用选择性培养基的原理，向所采土样中加利用选择性培养基的原理，向所采土样中加入某些特殊营养物，并创造一些有利于待分离对象生长入某些特殊营养物，并创造一些有利于待分离对象生长入某些特殊营养物，并创造一些有利于待分离对象生长入某些特殊营

25、养物，并创造一些有利于待分离对象生长的条件，使样品中少量的能分解利用该营养物的微生物的条件，使样品中少量的能分解利用该营养物的微生物的条件，使样品中少量的能分解利用该营养物的微生物的条件，使样品中少量的能分解利用该营养物的微生物大量繁殖，以提高其在群体中的比例，使之便于分离。大量繁殖，以提高其在群体中的比例，使之便于分离。大量繁殖，以提高其在群体中的比例，使之便于分离。大量繁殖，以提高其在群体中的比例，使之便于分离。v纯种分离：纯种分离：纯种分离：纯种分离：见第八章第五节见第八章第五节见第八章第五节见第八章第五节“菌种的衰退、复壮与保藏菌种的衰退、复壮与保藏菌种的衰退、复壮与保藏菌种的衰退、复

26、壮与保藏”。v性能测定：性能测定：性能测定：性能测定：见第八章第五节见第八章第五节见第八章第五节见第八章第五节“菌种的衰退、复壮与保藏菌种的衰退、复壮与保藏菌种的衰退、复壮与保藏菌种的衰退、复壮与保藏”。采取土壤样品要考虑的几个问题v土质肥，微生物含量高，特别肥沃的土壤中细菌多，土质肥，微生物含量高，特别肥沃的土壤中细菌多，土质肥，微生物含量高，特别肥沃的土壤中细菌多，土质肥，微生物含量高，特别肥沃的土壤中细菌多，放线菌少；在植物残体枯枝落叶下的土壤中较多含有放线菌少；在植物残体枯枝落叶下的土壤中较多含有放线菌少；在植物残体枯枝落叶下的土壤中较多含有放线菌少；在植物残体枯枝落叶下的土壤中较多含

27、有拮抗性真菌。拮抗性真菌。拮抗性真菌。拮抗性真菌。v离地面离地面离地面离地面520520cmcm处的土壤通气良好、不受阳光直射，处的土壤通气良好、不受阳光直射，处的土壤通气良好、不受阳光直射，处的土壤通气良好、不受阳光直射，喊菌量最高。喊菌量最高。喊菌量最高。喊菌量最高。v采土季节以春秋两季最好。采土季节以春秋两季最好。采土季节以春秋两季最好。采土季节以春秋两季最好。v采土方法：选择适当地点、铲除表土、取土样数十克，采土方法：选择适当地点、铲除表土、取土样数十克，采土方法：选择适当地点、铲除表土、取土样数十克，采土方法：选择适当地点、铲除表土、取土样数十克，盛入事先准备的无菌防水纸袋中，其上记

28、录采土时间、盛入事先准备的无菌防水纸袋中，其上记录采土时间、盛入事先准备的无菌防水纸袋中，其上记录采土时间、盛入事先准备的无菌防水纸袋中，其上记录采土时间、地点、植被情况等。地点、植被情况等。地点、植被情况等。地点、植被情况等。v多点采土、混合分离，可以代表每一地块上的微生物多点采土、混合分离，可以代表每一地块上的微生物多点采土、混合分离，可以代表每一地块上的微生物多点采土、混合分离，可以代表每一地块上的微生物分布平均情况分布平均情况分布平均情况分布平均情况第三节第三节 微生物的生物环境微生物的生物环境 1 1、互生关系：、互生关系：两两种种可可以以独独立立生生活活的的生生物物生生活活在在一一

29、起起时时，都都从对方获得利益，相互提供营养或生态位。从对方获得利益，相互提供营养或生态位。人体的肠道正常菌群：人体的肠道正常菌群：排阻、抑制外来致病菌；排阻、抑制外来致病菌；排阻、抑制外来致病菌；排阻、抑制外来致病菌；提供若干种维生素：如提供若干种维生素：如提供若干种维生素：如提供若干种维生素：如VBVB1 1、B B2 2、B B6 6、B B1212、VKVK、烟酸、烟酸、烟酸、烟酸、泛酸、生物素、叶酸等泛酸、生物素、叶酸等泛酸、生物素、叶酸等泛酸、生物素、叶酸等产生若干种酶类。产生若干种酶类。产生若干种酶类。产生若干种酶类。肠道为微生物提供生存环境。肠道为微生物提供生存环境。人体肠道正常

30、菌群与宿主的关系主要是互生关系。人体肠道正常菌群与宿主的关系主要是互生关系。人体肠道正常菌群与宿主的关系主要是互生关系。人体肠道正常菌群与宿主的关系主要是互生关系。2 2、共生关系：、共生关系：两种生物生活在一起，相互依赖，形成特两种生物生活在一起，相互依赖，形成特殊的共生结构。殊的共生结构。微生物与动物之间的共生关系：微生物与动物之间的共生关系：v 反刍动物与瘤胃微生物的共生关系：反刍动物与瘤胃微生物的共生关系：前者为后者提供生存环境，后者分解纤维素为纤维前者为后者提供生存环境，后者分解纤维素为纤维二糖和葡萄糖，为动物提供能量来源。二糖和葡萄糖，为动物提供能量来源。v 切叶蚁与丝状真菌共生切

31、叶蚁与丝状真菌共生时将树叶切碎，混以唾时将树叶切碎，混以唾液和粪便培养真菌供其生长。液和粪便培养真菌供其生长。v 蟑螂、蝉、芽虫、臭虫等昆虫的细胞中有大量的蟑螂、蝉、芽虫、臭虫等昆虫的细胞中有大量的内共生微生物，这些微生物为昆虫合成内共生微生物，这些微生物为昆虫合成B B族维生素，族维生素，降解多余的含降解多余的含N N化合物，以促进昆虫的排泻。化合物，以促进昆虫的排泻。v 微生物与海洋生物共生发光，帮助动物发现饵料、微生物与海洋生物共生发光，帮助动物发现饵料、逃避捕食或作为联络的信号。逃避捕食或作为联络的信号。微生物间的共生关系：微生物间的共生关系：地衣地衣产氢产乙酸菌株（产氢产乙酸菌株（S

32、 S菌株）与产甲烷细菌（菌株）与产甲烷细菌（MOHMOH菌株）菌株）微生物与植物间的共生关系：微生物与植物间的共生关系：根瘤菌与豆科植物根瘤菌与豆科植物放线菌、藻状菌、蓝细菌、分枝杆菌和克雷伯氏放线菌、藻状菌、蓝细菌、分枝杆菌和克雷伯氏菌与一些非豆科植物之间的菌与一些非豆科植物之间的根瘤根瘤菌根：菌根：特别多见于兰科、杜鹃科及其它森林树种特别多见于兰科、杜鹃科及其它森林树种 3 3、寄生关系、寄生关系 ：能在人和动物体内寄生并引起疾病的微能在人和动物体内寄生并引起疾病的微生物称为寄生菌。能导致寄主损害或死亡的生物称为寄生菌。能导致寄主损害或死亡的寄生菌称为病原菌。病原菌会使人和动物产寄生菌称为

33、病原菌。病原菌会使人和动物产生疾病生疾病。利用寄生关系开展生物防治是生态农业发展方利用寄生关系开展生物防治是生态农业发展方向。向。苏苏云云金金杆杆菌菌寄寄生生于于鳞鳞翅翅目目昆昆虫虫引引起起病病害害导导致致昆昆虫死亡；虫死亡；核核多多角角体体病病毒毒寄寄生生于于棉棉铃铃虫虫引引起起病病毒毒病病导导致致昆昆虫死亡。虫死亡。微生物间的寄生：微生物间的寄生：微生物间的寄生：微生物间的寄生：噬菌体与其宿主噬菌体与其宿主噬菌体与其宿主噬菌体与其宿主之间的关系之间的关系真菌对真菌真菌对真菌真菌对真菌真菌对真菌的寄生的寄生细菌或真菌寄生于原生动物细菌或真菌寄生于原生动物细菌寄生于细菌：蛭弧菌寄生于细菌寄生于

34、细菌：蛭弧菌寄生于PseudomonasPseudomonas phaseolicola phaseolicola（栖菜豆假单胞菌）栖菜豆假单胞菌）微生物与植物之间的寄生关系：微生物与植物之间的寄生关系：植物病原体植物病原体专性寄生物专性寄生物和和兼性寄生物兼性寄生物微生物与动物之间的寄生关系：微生物与动物之间的寄生关系：各种病原微生物各种病原微生物昆虫病原菌昆虫病原菌生物农药生物农药冬虫夏草冬虫夏草四、拮抗四、拮抗定义：由某种生物所产生的某种代谢产物可定义：由某种生物所产生的某种代谢产物可抑制他种生物的生长发育甚至杀死它们的抑制他种生物的生长发育甚至杀死它们的关系。关系。一般多用来指代微生物

35、之间的一般多用来指代微生物之间的“化学战术化学战术”有时也将因某微生物生长而引起的其它条件改有时也将因某微生物生长而引起的其它条件改变抑制他种生物的现象称为拮抗，如缺氧、变抑制他种生物的现象称为拮抗，如缺氧、pHpH值改变等值改变等拮抗关系的利用：为筛选抗生素、食品保藏、医疗保健、动植物病害防治等提供有效手段。第三节第三节 微生物与生物地球化学循环微生物与生物地球化学循环 微生物在自然界物质循环中的作用包括参与微生物在自然界物质循环中的作用包括参与:1 1、C C素循环素循环 2 2、N N素循环素循环 3 3、P P素循环素循环 4 4、S S素循环素循环微生物在碳素循环中作用：微生物在碳素

36、循环中作用：A A、将二氧化碳合成有机物将二氧化碳合成有机物 B B、将含碳有机物分解为二氧化碳将含碳有机物分解为二氧化碳二、氮素循环二、氮素循环三、三、磷素循环磷素循环微生物微生物在在 P P 素循环中的作用素循环中的作用:A.A.分解含分解含 P P 有机物释放出有机物释放出 POPO4 43-3-B.B.同化磷酸盐为含同化磷酸盐为含 P P 有机物有机物 C.C.产生有机酸产生有机酸、HNOHNO3 3 、H H2 2COCO3 3，溶解土壤溶解土壤中难溶性中难溶性 P P 为可溶性为可溶性P P，供植物吸收供植物吸收四、四、硫素循环硫素循环 第四节第四节 微生物与环境保护微生物与环境保

37、护 环境保护涉及的范围很广，内容很多，概括地说，环境保护涉及的范围很广，内容很多，概括地说，主要包括：主要包括：“保护自然环境保护自然环境”“防治污染和其他公害防治污染和其他公害”微生物与环境保护，关系极为密切，在环保微生物与环境保护，关系极为密切，在环保工作中，利用微生物处理环境污染物和监测环境，工作中，利用微生物处理环境污染物和监测环境，已取得很大成就。而且，微生物在这些方面的作已取得很大成就。而且，微生物在这些方面的作用，还在不断地研究之中，今后将会被利用于更用，还在不断地研究之中，今后将会被利用于更多方面多方面。一、一、微生物对有毒污染物的降解微生物对有毒污染物的降解 对烃的降解对烃的

38、降解能能降降解解石石油油的的微微生生物物很很多多，已已报报道道的的约约有有7070余余属属200200多多种种。土土壤壤真真菌菌和和细细菌菌以以及及海海洋洋细细菌菌，丝丝状状真真菌菌等等都都是是石石油油的的重重要要降降解解者者，其其中中以以灰灰绿绿青青霉霉(Penicillium Penicillium glaucumglaucum)、产产朊朊假假丝丝酵酵母母(Candida Candida utilisutilis)等等真真菌菌，和和假假单单胞胞菌菌属属、诺诺卡卡氏氏菌菌属属、分分枝杆菌属中的一些种类，降解能力最强。枝杆菌属中的一些种类，降解能力最强。同同时时，由由于于石石油油是是多多种种烃

39、烃类类的的混混合合物物，一一般般是是由由多种微生物共同作用而使其降解。多种微生物共同作用而使其降解。主主要要是是在在加加氧氧酶酶的的催催化化作作用用下下，将将分分子子氧氧组组合合入入基基质质中中，形形成成一一种种含含氧氧的的中中间间产产物物，然然后后转转化化成成其他物质而参与代谢过程其他物质而参与代谢过程。微生物对烃类物质的分解微生物对烃类物质的分解表面活性剂表面活性剂表面活性剂主要是合成脂肪酸衍生物、烷基表面活性剂主要是合成脂肪酸衍生物、烷基磺酸盐、烷基苯磺酸盐、烷基硫酸盐等有机磺酸盐、烷基苯磺酸盐、烷基硫酸盐等有机化合物。由于其组成分子具有亲水性和疏水化合物。由于其组成分子具有亲水性和疏水

40、性两重性质，故它们倾向于聚集在空气性两重性质，故它们倾向于聚集在空气 水界水界面和水界面上，能降低表面张力，促进乳化面和水界面上，能降低表面张力，促进乳化作用。作用。环境中表面活性剂的消失，几乎完全是微生环境中表面活性剂的消失，几乎完全是微生物的作用。例如，物的作用。例如，新一代合成表面活性剂中新一代合成表面活性剂中使用得最广的烷基苯磺酸盐类，能被芽孢杆使用得最广的烷基苯磺酸盐类，能被芽孢杆菌和恶臭假单胞菌降解菌和恶臭假单胞菌降解：经过脱磺基和氧化：经过脱磺基和氧化两步来降解此类化合物。两步来降解此类化合物。含苯化合物含苯化合物这类化合物耐酸、耐碱、耐腐蚀，具有稳定这类化合物耐酸、耐碱、耐腐蚀

41、，具有稳定性、绝缘性、不燃性、耐热性等特点，而被性、绝缘性、不燃性、耐热性等特点，而被作为绝缘油、载热体、软化剂、涂料、添加作为绝缘油、载热体、软化剂、涂料、添加剂等，广泛用于工业。因此，在其生产与使剂等，广泛用于工业。因此，在其生产与使用过程中造成环境污染，可引起人和动物中用过程中造成环境污染，可引起人和动物中毒。毒。能降解多氯联苯的微生物：蜡状芽孢杆菌、能降解多氯联苯的微生物：蜡状芽孢杆菌、邻单胞菌邻单胞菌(PlesiomonasPlesiomonas sp sp.).)、产碱菌和不产碱菌和不动杆菌、无色细菌；通过与解脂假丝酵母、动杆菌、无色细菌；通过与解脂假丝酵母、小球诺卡氏菌、红色诺卡

42、菌和酿酒酵母等混小球诺卡氏菌、红色诺卡菌和酿酒酵母等混合菌的共代谢，能使多氯联苯完全降解合菌的共代谢，能使多氯联苯完全降解。微生物对苯的分解微生物对苯的分解微生物对甲基环己烷的分解微生物对甲基环己烷的分解氰和腈氰和腈 由于石油化工工业和人造纤维工业的发展，含由于石油化工工业和人造纤维工业的发展，含有机腈化物有机腈化物(如丙烯腈如丙烯腈)和无机氰成分的废水日益增和无机氰成分的废水日益增多，它们均为剧毒物。多，它们均为剧毒物。能分解氰和腈化物的微生物有能分解氰和腈化物的微生物有:腐皮镰孢霉腐皮镰孢霉 木霉木霉 假单胞菌假单胞菌 诺卡氏菌诺卡氏菌 无色杆菌无色杆菌 产碱菌等产碱菌等1414个属，共计

43、个属，共计4949个种。个种。农药农药农药是除草剂、杀虫剂、杀菌剂等化学药剂的总称。农药是除草剂、杀虫剂、杀菌剂等化学药剂的总称。由于农药对粮食生产的重要，目前全世界农药的总由于农药对粮食生产的重要，目前全世界农药的总产量已达产量已达200200多万吨，品种约有多万吨，品种约有500500余种，常用的也余种，常用的也有有100100种。种。农药多是有机氯制剂、有机磷制剂和有机汞制剂。农药多是有机氯制剂、有机磷制剂和有机汞制剂。这些有毒化合物在累积于自然环境中，对人和动物这些有毒化合物在累积于自然环境中，对人和动物具有严重的危害。具有严重的危害。环境中有机农药的消失，主要是由于微生物的降解环境中

44、有机农药的消失，主要是由于微生物的降解作用。并已从土壤、水体、污泥、污水中分离到能作用。并已从土壤、水体、污泥、污水中分离到能降解农药的细菌、放线菌、真菌等微生物。由此，降解农药的细菌、放线菌、真菌等微生物。由此，可利用微生物降解有机农药污染物。可利用微生物降解有机农药污染物。能降解能降解有机磷农药的微生物有机磷农药的微生物微生物产生的酶可打断微生物产生的酶可打断P-S、P-O、P-N键键,使有机磷农药降解或毒性减弱。使有机磷农药降解或毒性减弱。微生物对重金属的转化微生物对重金属的转化 自然界中存在有多种重金属，其中以汞、砷、铅、自然界中存在有多种重金属，其中以汞、砷、铅、镉、铬等的生物毒性最

45、为显著。重金属对人类的毒镉、铬等的生物毒性最为显著。重金属对人类的毒害常与它的存在状态有密切关系。如有机汞和有机害常与它的存在状态有密切关系。如有机汞和有机铅化合物引起的环境危害超过它们的无机化合物；铅化合物引起的环境危害超过它们的无机化合物；六价铬比三价铬更具毒性。因此，研究重金属在自六价铬比三价铬更具毒性。因此，研究重金属在自然环境中的转化，对防止重金属对环境的污染具有然环境中的转化，对防止重金属对环境的污染具有重要的意义。重要的意义。微生物不能降解重金属，只能使它们发生形态间的微生物不能降解重金属，只能使它们发生形态间的相互转化及分散和富集过程。另外，相互转化及分散和富集过程。另外，微生

46、物代谢活微生物代谢活动的结果，形成大量各种产物，能对金属离子起增动的结果，形成大量各种产物，能对金属离子起增溶、沉淀、螯合等作用。溶、沉淀、螯合等作用。一、水体自净作用（1）概念水体自净是发生在受到污染（特别是有机污染）的水体中的一个生态学过程，在这个过程中微生物消耗或吸收了水中的污染物，使得水或水体向净化的方向转变。（）作用造成这一转变的生物化学过程常被称作生物降解。生物降解是指在微生物作用下，有机化合物转化为低级有机物和简单无机物的过程。水体富营养化 （）概念 富营养化是湖泊分类和演化学的一个概念，它指的是当湖泊水中的N、P等植物营养物（如氨氮、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮、尿素、磷酸盐）的浓度

47、超过一定数值时引起的湖泊生态系统的一种恶性循环。（）生态循环过程大量含有氮磷的污水进入一个湖泊；湖泊中的主要生产者藻类的快速生长藻类的尸体则为湖泊微生物提供了充足的养料，它们也因而大量繁殖并快速消耗水中的溶解氧由于微生物集中于底泥之中，结果造成水的底层缺氧缺氧层的厚度越来越大，从而把好氧微生物的活动范围更加限制在表层直到最后，只有水面薄薄的一层还有藻类生长，其他需氧生物统统死亡。藻类生长进一步限制了阳光的入射深度和氧气补充速度，更加剧了这一过程。最后系统终于崩溃，藻类也由于缺氧而开始大量死亡，形成赤潮。二、二、污水处理污水处理污水处理的方法有：污水处理的方法有：氧化塘法氧化塘法 好氧法好氧法

48、厌氧法厌氧法污水处理的氧化塘法污水处理的氧化塘法污水处理厂示意图污水处理厂示意图污水厌氧消化处理法污水厌氧消化处理法一级处理又称预处理，主要是通过滤筛网及沉淀一级处理又称预处理，主要是通过滤筛网及沉淀等物理化学方法除去污水中的粘土，淤泥及其他等物理化学方法除去污水中的粘土，淤泥及其他碎屑等污染物。碎屑等污染物。二级处理又称生物处理，主要是利用微生物的作二级处理又称生物处理，主要是利用微生物的作用分解污水中的有机污染物。二级处理后的出水用分解污水中的有机污染物。二级处理后的出水中，含有氮、磷等无机盐类，当它们随水排入水中，含有氮、磷等无机盐类，当它们随水排入水体后，能促成水体富营养化，造成二次污

49、染。体后，能促成水体富营养化，造成二次污染。三级处理主要是除去排放水中的无机盐类及其他三级处理主要是除去排放水中的无机盐类及其他悬浮污染物，常使用沉淀法去磷、利用微生物的悬浮污染物，常使用沉淀法去磷、利用微生物的反硝化作用脱氮。和借繁殖藻类以去氮、磷，同反硝化作用脱氮。和借繁殖藻类以去氮、磷，同时收获藻体。时收获藻体。微生物参与生物修复：微生物参与生物修复：利利用用生生物物将将土土壤壤、地地表表及及地地下下水水或或海海洋洋中中的的危危险险性性污污染物现场去除或降解的工程技术系统称为生物修复。染物现场去除或降解的工程技术系统称为生物修复。1 1、参与生物修复的微生物类型：、参与生物修复的微生物类

50、型：（1 1）、土著微生物：）、土著微生物：（2 2）、外来微生物：）、外来微生物：（3 3）、基因工程菌：）、基因工程菌：2 2、影响微生物修复的因素：、影响微生物修复的因素：（1 1）、微生物营养盐。）、微生物营养盐。（2 2）、电子受体：）、电子受体：（3 3）、共代谢基质：）、共代谢基质：（4 4）、污染现场和土壤的特性：）、污染现场和土壤的特性：（5 5）、有毒有害有机污染物的理化性质：）、有毒有害有机污染物的理化性质：微生物与环境监测微生物与环境监测 微生物在环境中的监测包括：微生物在环境中的监测包括：1 1、用大肠菌群作为粪便污染指示菌；、用大肠菌群作为粪便污染指示菌；2 2、致