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1、第三章 海洋生物多样性,第一节 海洋微生物第二节 海洋植物第三节 海洋无脊椎动物第四节 海洋脊椎动物第五节 深海热液喷口附近生物第六节 海洋生物多样性及其保护,微生物无处不在,每张纸币带细菌：约900万个；,家居环境中微生物无处不在；,人体体表及体内存在大量的微生物：皮肤表面：平均10万个细菌/平方厘米；口腔：细菌种类超过500种；肠道：微生物总量达100万亿，粪便干重的1/3是细菌，每克粪便的细菌总数为：1000亿个；,细菌数亿/g土壤，土壤中的细菌总重量估计为：10034 10 12 吨；,微生物,食品,抗生素,基因工程,菌肥,抗药性,疾病、瘟疫,微生物学的主要分支学科,19世纪中期，分离
2、出第一个海洋细菌；1865年又分离出海洋奇异贝氏硫细菌。深海细菌的研究也于1884年开始。但在相当长的时间内，一直停留在描述、分类的水平上。1946年，美国C.E.佐贝尔以海洋细菌为主要内容的海洋微生物学一书的问世，促使海洋微生物的研究进入以生理、生态为基础的阶段。1959年以后，苏联学者A.E.克里斯连续出版了研究深海微生物的著作，提出微生物海洋学的研究设想。1961年国际海洋微生物学讨论会的召开，标志着以海洋细菌为主要内容的海洋微生物学已成为独立的学科。60年代以来，代表性的专著有美国学者E.J.F.伍德1965年出版的海洋微生物生态学，J.M.西伯斯1979年出版的海洋微生物等,第一节
3、海洋微生物,作 者：鲍时翔 黄惠琴 编著 出 版 社：中国海洋大学出版社,一 海洋微生物概念、特性微生物 指那些肉眼看不到而需要借助显微镜观察的微小生物，主要包括原核微生物(如细菌)、真核微生物(如真菌、藻类和原虫)和无细胞生物(如病毒)三大类。微生物体积小，结构简单，生长迅速，适应性强,海洋微生物 以海洋水体为正常栖居环境的一切微生物。,一 海洋微生物概念、特性特性：嗜盐性嗜冷性嗜压性低营养性趋化性与附着生长发光性嗜盐性：海洋细菌最普遍的特性。海水中含有各种盐类和微量元素,如钠是海洋细菌生长所必需的,在输送基物进入细胞的过程中起着不可取代的作用。此外，钾、镁、钙、磷、硫和其他微量元素也是某些
4、海洋细菌生长所必需的。嗜冷性：某些中温细菌，虽然其最适生长温度为20左右，但它也能在0下缓慢生长,这些细菌称为耐低温细菌。那些在0或0以下生长良好的细菌，称为嗜冷细菌。嗜冷细菌对热反应极为敏感，2025的中温已足以阻碍其生长与代谢,它们的细胞膜构造具有适应低温的特点,主要分布于极地、深海和高纬度的海洋中。,一 海洋微生物概念、特性特性：嗜盐性嗜冷性嗜压性低营养性趋化性与附着生长发光性 嗜压性：海洋中水深每增加10米，静水压力便递增1大气压。海洋最深处,静水压力可超过1000大气压；整个海洋约有一半水深超过3800米,静水压力为3801100大气压，这种压力妨碍了浅海和陆源细菌在深海中的生长。深
5、海嗜压细菌具有适应高压而生长代谢的能力，并能在高压环境中保持酶系统的稳定性。低营养性：深海中营养物质较为稀少，某些浮游型的海洋细菌适应于低浓度营养的海水。因此，分离培养海洋细菌忌用营养丰富的培养基。20世纪60年代以来，美国学者H.W.詹纳施采用连续培养技术，在恒化器中研究海洋细菌对低营养的反应、对有机化合物的吸收与利用等，取得较接近于海洋中实际状况的成果。,一 海洋微生物概念、特性趋化性与附着生长：绝大多数海洋细菌都具有运动能力，某些细菌还具有沿着某种化合物的浓度梯度而移动的能力，这一特点称为趋化性。某些专门附着于海洋植物体表面而生活的细菌，称为附生植表细菌。海洋细菌附着生长的特性，对于海洋
6、生物和非生物固体表面膜的形成起着重要作用，如海洋物体表面污着生物的形成，就是在这个基础上发展起来的（海洋污着生物）。发光性：海洋细菌的多态性特点也是常见的。在同一株细菌的纯培养中，往往可观察到多种形态的细胞。少数几个海洋细菌属还具有发光的特性，发光细菌通常可以从海水和新鲜的鱼虾体上分离到。,二 海洋微生物类群,1 海洋病毒1.1 定义 海洋环境中土著性、超显微的、仅含有一种类型核酸、专性活细胞内寄生的非细胞形态一类微生物1.2 种类、分布 绝大部分病毒体积极为微小,通常在200 3 500 A 之间。病毒是水体中最丰富的生物,在海水表层的数量高达1010/L,随深度增加而减少。浮游植物是其重要
7、的宿主,病毒对浮游植物的群落结构演替可能起着重要作用:病毒造成的藻细胞溶解可明显导致微藻群落的消亡,且病毒作为藻种群,二 海洋微生物类群,2 海洋细菌2.1 定义：生活在海洋中的、不含叶绿素和藻蓝素的原核单细胞生物；个体直径常在1微米以下，呈球状、杆状、螺旋状和分枝丝状的微生物；无真核、细胞壁坚韧；能游动的种以鞭毛运动。严格地说，海洋细菌是指那些只能在海洋中生长与繁殖的细菌。是海洋微生物中分布最广、数量最大的一类生物。,二 海洋微生物类群,2 海洋细菌基本特征：在生长初期或开始培养时要求生长在海水培养基中；生活环境中需要氯或溴其中之一元素存在；需要生活在镁含量较高的环境。,二 海洋微生物类群,
8、2 海洋细菌2.2 分布特点：近海区的细菌密度较远洋区大，尤以内湾和河口区最大。每毫升近岸海水中一般可分离到102103个细菌菌落，有时超过105个；而在每毫升深海海水中，有时却分离不出一个细菌菌落。几乎所有已知生理类群的细菌，都可在海洋环境中找到。最常见的有：假单胞菌属（Pseudomonas）、弧菌属（Vibrio）、无色杆菌属(Achromobacter)、黄杆菌属（Flavobacterium）、螺菌属(Spirillum)、微球菌属（Micrococcus）、八叠球菌属(Sarcina)、芽孢杆菌属（Bacillus）、棒杆菌属(Corynebacterium)、枝动菌属（Mycop
9、lana）、诺卡氏菌属(Nocardia)和链霉菌属(Streptomyces)等十多个属。在海水中，革兰氏阴性杆菌占优势；在远洋沉积物中,则革兰氏阳性细菌居多；在大陆架沉积物中，芽孢杆菌属最为常见。,二 海洋微生物类群,2 海洋细菌2.3 新陈代谢类型 根据不同的区分方式，海洋细菌可以区分为：自养和异养、光能和化能、好氧和厌氧、寄生和腐生以及浮游和附着,二 海洋微生物类群,2 海洋细菌2.4 特性嗜盐性：最普遍特性嗜冷性：耐冷细菌、嗜冷细菌嗜压性：嗜压细菌、耐压细菌低营养性：趋化性与附着生长,二 海洋微生物类群,1 海洋病毒2 海洋细菌3 海洋放细菌4 海洋蓝细菌5 海洋真菌,二 海洋微生物
10、类群,3 海洋放细菌 放线菌菌体为单细胞，大多由分枝发达的菌丝组成，最简单的为杆状或具原始菌丝。菌丝直径与杆状细菌差不多，大约1微米。细胞壁化学组成中亦含原核生物所特有的胞壁酸和二氨基庚二酸，不含几丁质或纤维素。革兰氏染色阳性反应，极少阴性。海洋中的放线菌多半来自土壤或生存在漂浮海面的藻体上。存在耐盐放线菌。,二 海洋微生物类群,3 海洋放细菌 根据菌丝形态和功能可分为营养菌丝、气生丝和孢子丝三种。A 营养菌丝 又叫初级丝体或一级菌丝体，匍匐生长于培养基内，主要生理功能是吸收营养物，故亦称基内菌丝。营养菌丝一般无隔膜，即使有也非常少；直径微米，但长度差别很大，短的小于100微米，长的可达600
11、微米以上；B 气生菌丝 又称二级菌丝体。营养菌丝体发育到一定时期，长出培养基外并伸向空间的菌丝为气生菌丝。C 孢子丝 当气生菌丝体发育到一定程度，其上分化出可形成孢子的菌丝即孢子丝，又名产孢丝或繁殖菌丝。孢子丝的形状和在气生菌丝上的排列方式，随菌种而异。,二 海洋微生物类群,4 海洋蓝细菌:旧名蓝藻或蓝绿藻 一类进化历史悠久、革兰氏染色阴性、无鞭毛、含叶绿素a（但不形成叶绿体）、能进行产氧性光合作用的大型原核微生物。蓝细菌的细胞一般比细菌大，通常直径为310m，最大的可达60m，如巨颤蓝细菌。根据细胞形态差异，蓝细菌可分为单细胞和丝状体两大类。蓝细菌是海洋生态系统和海洋初级生产力的重要组成部分
12、。UVB可以破坏蓝细菌的运动性和趋光性，可以影响许多其他的生理和生化过程，这将导致生产力的降低，发芽和分化的破坏。光合色素会被UVB漂白，光捕获复合体的结构受到影响，这些都会损坏光合作用。,二 海洋微生物类群,5 海洋真菌 marine fungi生活在海 洋中的 能形成孢子且有真核结构的微生物。大多数栖于某种基物而生活，少数自由生活，真菌在海洋中的分布主要取决于寄主的分布.海洋真菌和海洋细菌都参加海洋有机物的分解和无机营养物的再生过程，不断为海洋植物提供有效营养；但海洋真菌是海洋动物的寄生菌和致病菌，有的能使海洋植物致病，甚至使港湾设施中的木质结构腐烂；某些海洋真菌能破坏聚氨基甲酸酯等高分子
13、合成材料。,二 海洋微生物类群,5 海洋真菌 marine fungi依其栖生的习性，海洋真菌可分成5种基本的生态类型：木生真菌。在海洋水体中数量最多和分布最广的高等真菌，营腐生生活，善分解纤维素。在热带海域和浅海环境中分布更加广泛。已知有子囊菌类76种，半知菌类29种，担子菌类2种。寄生藻体真菌。约占海洋真菌种数的13，其中以子囊菌类居多。有腐生、寄生和共生等类型。红树林真菌。多半是腐生菌，其中子囊菌类23种，半知菌类17种，担子菌类2种。海草真菌。数量很少，多栖居于叶部。寄生动物体真菌。只限寄生在外骨骼和壳部处。,三 海洋微生物在海洋生态系统中的作用,（一）在海洋生态系统能流中的作用 食物
14、链与食物网（二）在海洋生态系统物质循环中的作用 C、N、S、P等元素循环,四 应用意义,（一）海洋微生物与生物活性物质 1 海洋生物活性物质初始来源大部分来自低等海洋生物及其共生微生物；2许多海洋毒素如河豚毒素（TTX）、海葵毒素（Ap-A、Ap-B）、石房蛤毒素、Neosurugatoxin、Discodermide等的真正来源都是海洋微生物。目前已从海洋微生物如细菌、放线菌、真菌中分离出抗生素、抗病毒药物、抗肿瘤药物、酶类抑制剂。3 活性药物：如Curacin A，是国外的一个研究小组从加勒比海真菌Lyngbra majuscula中分得的一种具有潜力的抗有丝分裂和抗肿瘤剂。临床前实验表明
15、，它对人肺瘤移植的小鼠有很高的抑制率。另一种抗生素天神霉素是从海泥的链霉菌S.tenjimariensis中分离得到的，具有强烈的抑制革兰氏阳性细菌和阴性细菌的活性。,四 应用意义,（二）海洋微生物附着特性的应用 海洋微生物附着在海洋中生物和非生物固体的表面，形成薄膜，为其他生物的附着造成条件，从而形成特定的附着生物区系。,四 应用意义,（三）海洋微生物与海洋污染治理 海洋微生物附着在海洋中生物和非生物固体的表面，形成薄膜，为其他生物的附着造成条件，从而形成特定的附着生物区系。1 在海洋石油污染生物修复中的应用 能够降解石油的微生物达200多种，分属于70多个属，其中细菌约占40个属，在海洋生态系统中占主导地位,四 应用意义,（三）海洋微生物与海洋污染治理2 海洋微生物在赤潮生物防治中的应用 利用微生物来对付有害藻类，即我们通常所说的利用溶藻微生物或称溶藻菌进行生物防治。溶藻微生物主要包括细菌、真菌、病毒和放线菌等，目前研究较多的还是溶藻细菌。不同细菌对藻生长抑制和藻细胞溶解的机理：藻同粘细菌直接接触，宿主细胞壁溶解；细菌释放有毒物质到环境中，非选择性地杀伤藻细胞；藻同细菌竞争有限的营养物质而失败；噬菌体同时是嗜藻体，从细菌转移到蓝藻细胞中使新的宿主溶解.,四 应用意义,（四）海洋微生物与海水养殖中的生态调控,
