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1、Company Logo,第八章 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,考题,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。 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。 生态平衡指自然生态系统中生物与环境之间,生物与
2、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 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）。,Company Logo,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（normal flora）对其周围生物和非生物
3、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,Company Logo,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。,Compan
4、y Logo,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,Company Logo,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）,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,Company Logo,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
5、场所的上空微生物数量（cfu/m3）,第二节 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,（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,Company Logo,二、水圈中的微生物,蓝细菌、藻、水生植物,层次化湖泊生态Ecology of a Stratified lake,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,Company Logo,二、水圈中的微生物,（二）海洋微生物
6、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,Company Logo,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,Company Logo,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,第二节 微生物在自然及人为环境中的分布,Company L
7、ogo,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,Company Logo,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,Company Logo,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,Company Logo,（二）嗜冷微生物1、发现（红雪现象：嗜寒
8、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,Company Logo,（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,Company Logo,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108107106105104103个/g 耕作土壤中，细菌湿重约90 225kg；
9、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。,Company Logo,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,Company Logo,2、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
10、利条件： 土壤中含有大量的有机物 土壤中含有大量的矿物质 土壤中含有一定的水分 土壤中含有一定的空隙 土壤具有保温性 土壤的pH值一般为5.58.5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,Company Logo,（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,Company Logo,（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
11、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,Company Logo,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,Company Logo,3、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
12、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,Company Logo,（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2,32761213棕壤辽宁沈阳1,2843936黄棕壤江苏南京1,4062716红壤浙江杭州1,1031234砖红壤广东徐闻5073911磷质石灰土西沙群岛2,2291,10515黑
13、土黑龙江哈尔滨2,1111,02419黑钙土黑龙江安达1,0743192棕钙土宁夏宁武140114草甸土黑龙江亚沟7,8632923嵝土陕西武功9511,0324白浆土吉林皎河1,598553滨海盐土江苏连云港466410.4,1、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
14、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。,Company Logo,1、偏利共栖： 一群微生物
15、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,Company Logo,2、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,Company Logo,3、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,第三节 微生物之间的相互作用,Company Logo,4、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，结果一方或两方的群体大小
16、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,第三节 微生物之间的相互作用,Company Logo,5、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，而本身不受影响的现象。,酸泡菜与酸牛奶：水体中的产氧藻类：抗生素产生菌：,第三节 微生物之间的相互作用,Company Logo,6、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，并引起寄主病害或死亡。 噬菌体与细菌 蛭弧菌寄生于革兰氏阴性菌（蛭弧菌被噬菌体寄生超寄生现象） 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,第三节 微生物之间的相互作用,Company Logo,7、捕食：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 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,1,2,3,4a,4b,5a,5b,1 梯状捕捉网 2 环状捕捉网3 环状捕捉网 4a 三环菌丝网4b 绞环和被勒死的昆虫5a 环状网 5b 被两个环状网勒死的线虫和侵入虫体的菌丝,第三节 微生物之间的相互作用,
