第九章微生物生態(tài)

第九章微生物生態(tài)第1頁，共81頁，2023年，2月20日，星期一第九章微生物生態(tài)學(xué)第2頁，共81頁，2023年，2月20日，星期一著重了解微生物在自然界不同環(huán)境中的分布規(guī)律，特別是在食品、工農(nóng)業(yè)產(chǎn)品中和極端環(huán)境下微生物存在的種類、與生產(chǎn)生活的相互關(guān)系，以及人體的正常菌群。Sec1微生物在自然界中的分布Sec2微生物與生物環(huán)境間的關(guān)系Sec3微生物與自然界物質(zhì)循環(huán)Sec4微生物與環(huán)境保護(hù)教學(xué)提示第3頁，共81頁，2023年，2月20日，星期一

微生物與環(huán)境間有著極為密切的關(guān)系，微生物的生命活動(dòng)依賴于環(huán)境，同時(shí)也影響著環(huán)境，研究微生物與環(huán)境之間的關(guān)系，了解它們?cè)谧匀唤绲姆植?，可為人們開發(fā)微生物資源提供理論依據(jù)，以使人們利用微生物在自然界中的作用來改造自然，保護(hù)自然。微生物之間，微生物與其他生物之間，也存在著相互依存、相互制約的關(guān)系，研究它們之間的關(guān)系，可使人類更好地利用微生物，為防治人和動(dòng)植物疾病，為工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)服務(wù)。

第4頁，共81頁，2023年，2月20日，星期一

生態(tài)系統(tǒng)：在一定的空間內(nèi)生物的成分和非生物的成分通過物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)互相作用、互相依存而構(gòu)成的一個(gè)生態(tài)學(xué)功能單位。生態(tài)學(xué)：研究生命系統(tǒng)與其環(huán)境系統(tǒng)之間相互作用規(guī)律的一門科學(xué)。微生物生態(tài)學(xué)：研究微生物與其周圍生物和非生物環(huán)境之間相互作用的規(guī)律。第5頁，共81頁，2023年，2月20日，星期一第一節(jié)自然界中的微生物微生物的特點(diǎn)：個(gè)體微小，代謝營養(yǎng)類型多樣，適應(yīng)能力強(qiáng)微生物在自然界中分布廣泛一、微生物在自然界中的分布（一）土壤中的微生物土壤是固體無機(jī)物(巖石和礦物質(zhì))、有機(jī)物、水、空氣和生物組成的復(fù)合物，是微生物的合適生境。是微生物生存和活動(dòng)的大本營。土壤微生物種類多、數(shù)量多、代謝潛力巨大，是主要的微生物源。第6頁，共81頁，2023年，2月20日，星期一土壤中的微生物第7頁，共81頁，2023年，2月20日，星期一1）土壤微生物的數(shù)量和分布主要受到營養(yǎng)物、含水量、氧、溫度、pH等因子的影響，并隨土壤類型的不同而有很大變化。2）土壤微生物的數(shù)量和分布受季節(jié)影響；3）微生物的數(shù)量也與于土層的深度有關(guān)，一般土壤表層微生物最多，隨著土層的加深，微生物的數(shù)量逐步減少。4）土壤中的微生物以細(xì)菌最多，其次位放線菌和霉菌。土壤中的微生物分布特點(diǎn)第8頁，共81頁，2023年，2月20日，星期一（二）水體中的微生物1）數(shù)量和種類與接觸的土壤有密切關(guān)系；2）垂直分帶分布3）多是吸附在懸浮在水中的有機(jī)物上及水底；4）多能運(yùn)動(dòng)，有些具有很異常的形態(tài)（例如柄細(xì)菌）；5）靠近城市或城市下游水中的微生物多，并且有很多對(duì)健康不利的細(xì)菌，因此不宜作為飲用水源；6）水體自身存在自我凈化作用：1、江河水第9頁，共81頁，2023年，2月20日，星期一2、海水1）嗜鹽，真正的海洋細(xì)菌在缺少氯化鈉的情況下是不能生長的。2）低溫生長，除了在熱帶海水表面外，在其它海水中發(fā)現(xiàn)的細(xì)菌多為嗜冷菌。3）大多數(shù)海洋細(xì)菌為G—細(xì)菌，并具有運(yùn)動(dòng)能力。4）耐高壓（特別是生活在深海的細(xì)菌）。5）更明顯的垂直分層分布（透光區(qū)、無光區(qū)、深海區(qū)、超深淵海區(qū)）德國科學(xué)家1999年在納米比亞海岸的海底沉積物中發(fā)現(xiàn)的一種硫磺細(xì)菌（sulfurbacterium），其大小可達(dá)0.75mm，即納米比亞硫磺珍珠Thiomargaritanamibiensis第10頁，共81頁，2023年，2月20日，星期一（三）空氣中的微生物1）無原生的微生物區(qū)系；2）來源于土壤、水體及人類的生產(chǎn)、生活活動(dòng)；3）種類主要為真菌和細(xì)菌，一般與其所在環(huán)境的微生物種類有關(guān)；4）數(shù)量取決于塵埃數(shù)量；5）停留時(shí)間和塵埃大小、空氣流速、濕度、光照等因素有關(guān)；6）與人類的關(guān)系：傳播動(dòng)、植物疾??；造成食品及發(fā)酵生產(chǎn)中的污染；第11頁，共81頁，2023年，2月20日，星期一（四）工農(nóng)業(yè)產(chǎn)品上的微生物1．微生物引起的工業(yè)產(chǎn)品的霉腐大量工業(yè)制品都是以動(dòng)植物產(chǎn)品為原料來制造的：纖維制品、木制品、革制品、橡膠制品、油漆、卷煙、化妝品等；有些工業(yè)產(chǎn)品如塑料、建筑涂料等也有很多微生物可以分解、利用；光學(xué)儀器上的鏡頭，建筑泥漿、鋼纜、地下管道、金屬材料等，各種電訊器材、文物、書畫等也可被多種特殊微生物所破壞。第12頁，共81頁，2023年，2月20日，星期一2．食品、農(nóng)副產(chǎn)品上的微生物不利影響：因微生物的生長繁殖而腐爛、變質(zhì)，以致不能再食用或使用；是病原微生物進(jìn)入人體的重要途徑，引起傳染性疾??；很多微生物在食品、農(nóng)產(chǎn)品上生長后會(huì)產(chǎn)生對(duì)人有害的毒素，如：肉毒毒素、黃曲霉素等第13頁，共81頁，2023年，2月20日，星期一多種方法可防止微生物對(duì)食品等的破壞第14頁，共81頁，2023年，2月20日，星期一利用特定的微生物制備風(fēng)味食品，如醬制品、米酒、腌酸菜等；利用微生物改善食品、農(nóng)副產(chǎn)品的生產(chǎn)、加工過程。有利影響：第15頁，共81頁，2023年，2月20日，星期一（五）極端環(huán)境下的微生物1、嗜熱微生物嗜熱微生物是一類生活在高溫環(huán)境中的微生物，如火山口及其周圍區(qū)域、溫泉、工廠高溫廢水排放區(qū)等。兼性嗜熱菌專性嗜熱菌極端嗜熱菌耐熱菌超嗜熱菌

嗜熱菌的類型：第16頁，共81頁，2023年，2月20日，星期一隱蔽熱網(wǎng)菌（Pyrodictiumoccultum）嗜酸熱硫化葉菌（Sulfolobusacidocaldarius）水生嗜熱桿菌(Thermusaquaticus)第17頁，共81頁，2023年，2月20日，星期一2、嗜冷微生物嗜冷菌：最適生長溫度可低于15℃；耐冷菌：最適生長溫度為20-40℃；主要分布于極地、深海、高山、冰窖和冷藏庫；3、嗜酸微生物只能生活在pH<4的條件下；耐酸菌：也可在中性環(huán)境中生長；4、嗜堿微生物專性生活在pH10-11的堿性條件下；5、嗜鹽微生物在高鹽濃度下才能生長；6、嗜壓微生物在高靜水壓環(huán)境中生長；7、抗輻射微生物第18頁，共81頁，2023年，2月20日，星期一研究意義：(1)開發(fā)利用新的微生物資源，包括特異性的基因資源；(2)為微生物生理、遺傳和分類乃至生命科學(xué)及相關(guān)學(xué)科許多領(lǐng)域，如：功能基因組學(xué)、生物電子器材等的研究提供新的課題和材料；(3)為生物進(jìn)化、生命起源的研究提供新的材料。

第19頁，共81頁，2023年，2月20日，星期一(六）生物體內(nèi)外的正常菌群生活在健康動(dòng)物各部位、數(shù)量大、種類較穩(wěn)定、一般能發(fā)揮有益作用的微生物種群，叫正常菌群。1、人體的正常菌群在正常人體皮膚、粘膜及外界相通的各種腔道（如口腔、鼻咽腔、腸道和泌尿生殖道）等部位，存在著對(duì)人體無害的微生物種群，叫人體正常菌群，包括細(xì)菌、真菌、螺旋體、支原體等，數(shù)量高達(dá)1014之多。在長期進(jìn)化過程中，微生物群的內(nèi)部及其與宿主之間、與環(huán)境之間互相依存、互相制約，形成一個(gè)能進(jìn)行物質(zhì)、能量交流的動(dòng)態(tài)平衡的微生態(tài)系統(tǒng)，它們的這種有序的關(guān)系常稱之為微生態(tài)平衡關(guān)系。第20頁，共81頁，2023年，2月20日，星期一

人體各部位常見的正常菌群皮膚：表皮葡萄球菌、類白喉?xiàng)U菌、綠膿桿菌、恥垢桿菌等；口腔：鏈球菌（甲型或乙型）、乳酸桿菌、螺旋體、梭形桿菌、白色念球菌、（真菌）表皮葡萄球菌、肺炎球菌、奈瑟氏球菌、類白喉?xiàng)U菌等；胃：正常一般無菌；腸道：類桿菌、雙歧桿菌、大腸桿菌、厭氧性鏈球菌、糞鏈球菌、葡萄球菌、白色念球菌、乳酸桿菌、變形桿菌、破傷風(fēng)桿菌、產(chǎn)氣莢膜桿菌等；鼻咽腔：甲型鏈球菌、奈氏球菌、肺炎球菌、流感桿菌、乙型鏈球菌、葡萄球菌、綠膿桿菌、大腸桿菌、變形桿菌等；眼結(jié)膜：皮表葡萄球菌、結(jié)膜干燥桿菌、類白喉?xiàng)U菌等；陰道：乳酸桿菌、白色念球菌、類白喉?xiàng)U菌、大腸桿菌等；尿道：表皮葡萄球菌、類白喉?xiàng)U菌、恥垢桿菌等；第21頁，共81頁，2023年，2月20日，星期一正常菌群的生理作用：（1）生物拮抗作用。正常菌群通過粘附和繁殖能形成一層自然菌膜，這是一種非特異性的保護(hù)膜,可促進(jìn)機(jī)體抵抗致病微生物的侵襲及定植,從而對(duì)宿主起到一定程度的保護(hù)作用。正常菌群除與病原菌爭奪營養(yǎng)物質(zhì)和空間位置外，還可以通過其代謝產(chǎn)物以及產(chǎn)生抗生素、細(xì)菌素等起作用?？梢哉f正常菌群是人體防止外襲菌侵入的生物屏障。（2）刺激免疫應(yīng)答。正常菌群釋放的內(nèi)毒素等物質(zhì)可刺激機(jī)體免疫系統(tǒng)保持活躍狀態(tài)，是非特異免疫功能的一個(gè)不可缺少的組成部分。（3）合成維生素。有些微生物能合成維生素，如核黃素、生物素、葉酸、吡哆醇及維生素K等，供人體吸收利用。（4）降解食物殘?jiān)?。腸道中正常菌群可互相配合，降解未被人體消化的食物殘?jiān)?，便于機(jī)體進(jìn)一步吸收。第22頁，共81頁，2023年，2月20日，星期一條件致病菌在一定條件下，正常菌群中的細(xì)菌也能使人患?。海?）由于機(jī)體的防衛(wèi)功能減弱,引起自身感染。例如皮膚粘膜受傷（特別是大面積燒傷）、身體受涼、過度疲勞、長期消耗性疾病等，可導(dǎo)致正常菌群的自身感染；（2）由于正常菌群寄居部位的改變，發(fā)生了定位轉(zhuǎn)移，也可引起疾病。例如大腸桿菌進(jìn)入腹腔或泌尿道，可引起腹膜炎、泌尿道感染。人體表面的正常菌群，一旦它們進(jìn)入傷口也會(huì)引起感染。條件致病菌：人體的正常微生物菌群一旦進(jìn)入非正常聚居部位，或生態(tài)結(jié)構(gòu)發(fā)生改變而引起人類疾病的微生物。第23頁，共81頁，2023年，2月20日，星期一菌群失調(diào)在正常情況下，人體和正常菌群之間以及正常菌群中各細(xì)菌之間，保持一定的生態(tài)平衡。這種平衡是相對(duì)的、有條件的，如果生態(tài)平衡失調(diào)，以至機(jī)體某一部位的正常菌群中各細(xì)菌發(fā)生數(shù)量和種類上的變化，就會(huì)引起菌群失調(diào)。

菌群失調(diào)的常見誘因：

主要是使用抗生素、同位素、激素，或患有慢性消化性疾病時(shí)腸道、呼吸道、泌尿生殖道的功能失常也是重要原因。去除誘因后一般可使菌群復(fù)常，也有長期失調(diào)難于逆轉(zhuǎn)的情況。

第24頁，共81頁，2023年，2月20日，星期一常見的菌群失調(diào)癥有：（1）耐藥性葡萄球菌繁殖成優(yōu)勢菌而發(fā)生腹瀉，偶爾發(fā)生致死性葡萄球菌膿毒血癥；（2）變形桿菌和假單胞菌生長旺盛并侵入組織發(fā)生腎炎或膀胱炎;（3）白色念珠菌大量繁殖，引起腸道、肛門或陰道感染，也可發(fā)展成全身感染；（4）艱難梭菌在結(jié)腸內(nèi)大量繁殖，并產(chǎn)生一種腸毒素及細(xì)菌毒素，導(dǎo)致假膜性腸炎。

可以通過口服某些活的微生物制劑來治療由于正常菌群失調(diào)而導(dǎo)致的腹瀉，例如，含蠟狀芽孢桿菌的“促菌生”，含地衣芽孢桿菌的“整腸生”等，它們都是通過芽孢桿菌的生長，為腸道重新創(chuàng)造良好的厭氧環(huán)境，促使腸道內(nèi)正常的厭氧菌的生長繁殖，這類活微生物制劑又稱微生態(tài)制劑。微生態(tài)制劑一般用于恢復(fù)腸道內(nèi)的正常生態(tài)環(huán)境，若腸道功能正常，一般不需要服用。第25頁，共81頁，2023年，2月20日，星期一2、無菌動(dòng)物和悉生生物無菌動(dòng)物：體內(nèi)外不能檢出任何活的微生物和寄生蟲的動(dòng)物。悉生生物：凡已人為地接種上某種（些）已知純種微生物的無菌動(dòng)、植物。種類飼養(yǎng)方法

說明附記無菌動(dòng)物隔離系統(tǒng)以無菌技術(shù)取得，用現(xiàn)有方法不能檢出任何微生物和寄生蟲的動(dòng)物無菌悉生動(dòng)物隔離系統(tǒng)確知所帶的微生物叢（植物的和動(dòng)物的）經(jīng)特殊飼養(yǎng)的動(dòng)物確知所帶有的微生物無特定病原體動(dòng)物屏障系統(tǒng)沒有指定的致病性微生物和寄生蟲的動(dòng)物確知不帶有的微生物通常動(dòng)物開放系統(tǒng)不明確所帶的微生物、寄生蟲的動(dòng)物，稱普通動(dòng)物，但不得帶有人畜共患的傳染病病原體對(duì)微生物帶有情況不明確第26頁，共81頁，2023年，2月20日，星期一3、根際微生物和附生微生物根際微生物：生活在植物根系周圍土壤中的微生物，一般對(duì)其有益，是其正常菌群，多為G-細(xì)菌；附生微生物：生活在植物地上部分的表面、以植物外滲物為營養(yǎng)的微生物，主要是一些葉面微生物。第27頁，共81頁，2023年，2月20日，星期一第二節(jié)微生物與生物環(huán)境之間的關(guān)系

在自然界中，各種微生物極少單獨(dú)存在，總是較多地聚在一起，也常常與其他生物出現(xiàn)在一個(gè)限定的空間內(nèi)，它們之間可能發(fā)生相互作用，并由此構(gòu)成微生物以及微生物與其他生物間非常復(fù)雜而多樣化的關(guān)系。

一、互生定義：兩種生物可以獨(dú)立生活，也可以形成相互的聯(lián)合，對(duì)一方有利或偏利，或雙方都有利。（一）微生物間的互生關(guān)系

固氮菌和纖維素分解菌，兩者互生關(guān)系較為典型，固氮菌可利用纖維素分解菌產(chǎn)生的有機(jī)酸作為碳源和能源而大量繁殖，并進(jìn)行固氮，使纖維素分解菌也避免因?yàn)樽陨泶x產(chǎn)物積累過多而中毒；纖維分解菌可利用固氮菌提供氮素營養(yǎng)物質(zhì)，生長更加旺盛。增強(qiáng)了分解纖維素的能力。由于它們的互生關(guān)系，提高了土壤的肥力。

第28頁，共81頁，2023年，2月20日，星期一（二）微生物與人及動(dòng)物間的互生關(guān)系人及動(dòng)物與其正常菌群即是互生關(guān)系。（三）微生物與高等植物之間的互生關(guān)系

根際微生物與高等植物間也為互生關(guān)系。植物根在生長過程中，向周圍土壤中分泌各種有機(jī)物質(zhì)，加上有些脫落物，都為微生物提供所需的營養(yǎng)物質(zhì)，植物發(fā)達(dá)的根系改善了土壤結(jié)構(gòu)，水分和空氣條件，有利于微生物的生長。第29頁，共81頁，2023年，2月20日，星期一二、共生定義：指兩種微生物緊密地生活在一起，分工合作，彼此依賴，甚至達(dá)到難分難解、合二為一的聯(lián)系極其緊密的一種相互關(guān)系。特點(diǎn)：在生理上相互分工，互換代謝活動(dòng)的產(chǎn)物；在組織上形成了新的結(jié)構(gòu)，一旦彼此分離，各自就不能很好地生活。第30頁，共81頁，2023年，2月20日，星期一（一）微生物間的共生典型的例子是地衣。地衣組成：真菌（子囊菌，擔(dān)子菌）、單細(xì)胞藻類（綠藻，藍(lán)細(xì)菌）地衣的結(jié)構(gòu)：形成有固定形態(tài)的葉狀結(jié)構(gòu)，真菌無規(guī)則地纏繞藻類細(xì)胞，或二者組成一定的層次排列。地衣的代謝：地衣中的真菌和藻類已形成特殊形態(tài)的整體了，在生理上相互依存，真菌營異養(yǎng)生活，藻類進(jìn)行光合作用制造養(yǎng)料，真菌提供水分、無機(jī)鹽供藻類光合作用。

第31頁，共81頁，2023年，2月20日，星期一（二）微生物與植物間的共生體1、根瘤：豆科植物與固氮菌共生、非豆科植物與放線菌共生2、菌根菌和植物菌根：有些真菌能夠在一些植物的根上發(fā)育，菌絲體著生在根的表面或侵入根內(nèi)，形成兩種生物的共生體——菌根。能夠與植物共生形成菌根的真菌，稱為菌根菌。菌根菌包括藻狀菌，子囊菌和半知菌。以擔(dān)子菌為最多。能與真菌共生的植物有2000種。第32頁，共81頁，2023年，2月20日，星期一菌根作用：①幫助植物吸收水分和養(yǎng)料；②調(diào)節(jié)植物代謝；③增強(qiáng)植物抗病能力菌根的種類：（1）外生菌根：主要分布于木本的喬、灌木；可形成菌套；或哈蒂氏網(wǎng)（2）內(nèi)生菌根：菌絲體存在于根皮層薄壁細(xì)胞之間，并且進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)部，而在根系較少，因此具內(nèi)生菌根的植物，一般都保留著根毛。最常見和最重要的是泡囊-叢枝狀菌根第33頁，共81頁，2023年，2月20日，星期一（三）微生物與動(dòng)物共生

1、微生物與昆蟲的共生：外共生：例如白蟻與其腸道內(nèi)的微生物之間的共生。食木質(zhì)的白蟻?zhàn)陨聿⒉荒芊纸饫w維素，必須依賴腸道內(nèi)共生的原生動(dòng)物和細(xì)菌通過厭氧發(fā)酵過程來分解纖維素。內(nèi)共生：昆蟲與其細(xì)胞內(nèi)的共生性細(xì)菌這些細(xì)胞內(nèi)的共生性細(xì)菌能為宿主提供B族維生素，使昆蟲能以缺乏維生素的植物為生。第34頁，共81頁，2023年，2月20日，星期一2、瘤胃微生物牛羊等反芻動(dòng)物，草是主要飼料，但它們本身沒有分解纖維素的能力，而是靠瘤胃微生物幫助分解，使纖維素變成能被牛羊吸收的糖類。反芻動(dòng)物有四個(gè)胃，前兩個(gè)胃叫瘤胃和網(wǎng)胃，后兩個(gè)胃叫瓣胃和皺胃，瘤胃和網(wǎng)胃是草料暫時(shí)貯存、分解、加工的場所，pＨ5.8－6.8之間，適宜微生物生長，有大量的纖維素、淀粉、脂肪分解菌。當(dāng)草料到達(dá)瘤胃和網(wǎng)胃時(shí)，首先是纖維素菌將纖維素分解為纖維二糖、葡萄糖被其他微生物吸收利用轉(zhuǎn)化，產(chǎn)生乳酸，丁酸、脂肪酸等有機(jī)酸和ＣＯ２；ＣＨ４等氣體，前兩個(gè)胃沒有消化完的草料進(jìn)入后兩胃，由其分泌蛋白酶消化分解產(chǎn)生氨基酸、維生素等。被動(dòng)物體吸收利用。

第35頁，共81頁，2023年，2月20日，星期一三、寄生定義：一種生物侵入另一種生物體內(nèi)吸取自己所需要的營養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)行生長繁殖，在一定的條件下對(duì)后者造成損害或死亡的現(xiàn)象。類型：專性寄生（寄生物離開寄主不能生活）兼性寄生（寄生物可離開寄主營腐生生活）或細(xì)胞內(nèi)寄生、細(xì)胞外寄生第36頁，共81頁，2023年，2月20日，星期一（一）微生物間的寄生關(guān)系1、噬菌體細(xì)菌間：最典型細(xì)菌與細(xì)菌間：一種細(xì)菌可以寄生在另一種細(xì)菌體內(nèi)，如食菌蛭弧菌能寄生在大腸桿菌等許多Ｇ-菌體內(nèi)。2、真菌間：一種真菌寄生在另一種真菌間。較普遍，其方式：（1）寄生物先分泌毒素，引起寄主活力衰退，然后再纏繞致死（2）有些寄生真菌不分泌毒素，由菌絲將寄主的菌絲緊緊地纏繞起來，由接觸部位侵入寄主菌絲內(nèi)，吸收營養(yǎng)使之死亡。（3）還有些寄生真菌將菌絲或吸器伸到寄主真菌絲內(nèi)或寄生菌絲與寄主菌絲接觸，溶解寄主細(xì)胞膜，吸取其營養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)行生長繁殖。第37頁，共81頁，2023年，2月20日，星期一（二）微生物對(duì)植物的寄生微生物對(duì)植物的寄生很普遍，這是植物發(fā)生病害的重要原因，能引起植物病害的微生物稱為植物病原微生物。植物或染病微生物發(fā)病后，出現(xiàn)變色，組織壞死，萎蔫和畸形等癥狀，能引起植物病害的有真菌、細(xì)菌、病毒等。第38頁，共81頁，2023年，2月20日，星期一1、植物病害中以真菌病害為主，占95％擔(dān)子菌綱病原菌能引起小麥鐵銹病，和黑穗病。半知菌類可引起棉花炭疽病，立枯病，黃萎病，水稻稻瘟病等。藻菌綱可引起馬鈴薯與蕃茄晚疫病。子囊菌綱可引起大麥和蘋果白粉病等。2、細(xì)菌性植物病害占３％。大多為無芽孢，具鞭毛Ｇ－菌。如假單胞桿菌屬，黃桿菌屬，土壤桿菌屬，棒桿菌屬和歐文氏菌屬等，這些病原菌主要從植物氣孔等自然孔口和傷口侵入植物體內(nèi)，寄生在組織細(xì)胞間或?qū)Ч苤?，引起傳染病害。?9頁，共81頁，2023年，2月20日，星期一（三）微生物對(duì)人與動(dòng)物的寄生微生物在人體和動(dòng)物體內(nèi)寄生引起人與動(dòng)物的傳染病，這些微生物稱為動(dòng)物病原微生物。常見的畜禽傳染病有炭疽病，口蹄疫，豬瘟，雞瘟病等。病原微生物寄生在有益的動(dòng)植物體內(nèi)會(huì)給人們?cè)斐山?jīng)濟(jì)損失，寄生有害在動(dòng)物體內(nèi)，則對(duì)人類是有益的，可以加以利用。如微生物寄生在有害昆蟲體內(nèi)，引起害蟲致病死亡，對(duì)農(nóng)產(chǎn)品發(fā)展是有利的，昆蟲病原菌包括細(xì)菌真菌病毒等幾類。目前利用微生物消滅農(nóng)業(yè)害蟲已成為微生物防治的一個(gè)重要方面?，F(xiàn)被人們利用的微生物有蘇云金桿菌等細(xì)菌、白僵菌等真菌及昆蟲病毒等。第40頁，共81頁，2023年，2月20日，星期一四、拮抗定義：一種微生物生命活動(dòng)中，通過產(chǎn)生某些代謝產(chǎn)物或改變環(huán)境條件，能抑制其它微生物的生長繁殖，或毒害殺死其它微生物的現(xiàn)象。類型：1、非特異拮抗關(guān)系如乳酸菌能產(chǎn)生乳酸，能抑制腐敗菌的生長，酸菜泡菜不易爛就因如此。這種抑制作用沒有特定專一性，對(duì)不耐酸的菌都有抑制作用。2、特異拮抗關(guān)系一種微生物在生命活動(dòng)中，能產(chǎn)生某種或某類特殊代謝產(chǎn)物，具有選擇性地抑制或殺死其它種微生物。前者菌稱為抗生菌，后者稱為敏感菌，拮抗性物質(zhì)稱抗生素。如青霉素產(chǎn)生與病原菌之間關(guān)系。

第41頁，共81頁，2023年，2月20日，星期一五、捕食定義：一種大型的生物直接捕捉、吞食其他小型生物來滿足生存需要的現(xiàn)象。類型：1、原生動(dòng)物：捕食水體和土壤中的細(xì)菌、放線菌、真菌的孢子及單細(xì)胞藻類為食。2、捕食性真菌：捕食線蟲。第42頁，共81頁，2023年，2月20日，星期一第三節(jié)微生物與自然界物質(zhì)循環(huán)自然界的物質(zhì)處于由無機(jī)物轉(zhuǎn)化成有機(jī)物，再由有機(jī)物轉(zhuǎn)化成無機(jī)物的往復(fù)循環(huán)之中。無機(jī)物有機(jī)物光合作用分解作用生產(chǎn)者：從無機(jī)物合成有機(jī)物，如植物、微生物消費(fèi)者：利用有機(jī)物進(jìn)行生活，如動(dòng)物分解者：分解有機(jī)物成無機(jī)物，如微生物第43頁，共81頁，2023年，2月20日，星期一微生物在生態(tài)系統(tǒng)中的地位1、微生物是有機(jī)物的主要分解者；微生物最大的價(jià)值也在于其分解功能。它們分解生物圈內(nèi)存在的動(dòng)物和植物殘?bào)w等復(fù)雜有機(jī)物質(zhì)，并最后將其轉(zhuǎn)化成最簡單的無機(jī)物，再供初級(jí)生產(chǎn)者使用。2、微生物是物質(zhì)循環(huán)中的重要成員；微生物參與所有的物質(zhì)循環(huán)，大部分元素及其化合物都受到微生物的作用。在一些物質(zhì)的循環(huán)中，微生物是主要的成員，起主要作用；而一些過程只有微生物才能進(jìn)行，起獨(dú)特作用；而有的是循環(huán)中的關(guān)鍵過程，起關(guān)鍵作用。3、微生物是生態(tài)系統(tǒng)中的初級(jí)生產(chǎn)者；光能自養(yǎng)型和化能自養(yǎng)型微生物是生態(tài)系統(tǒng)的初級(jí)生產(chǎn)者，它們具有初級(jí)生產(chǎn)者所具有的二個(gè)明顯特征，即可直接利用太陽能、無機(jī)物的化學(xué)能作為能量來源，另一方面其積累下來的能量又可以在食物鏈、食物網(wǎng)中流動(dòng)。4、微生物是物質(zhì)和能量的貯存者；微生物和動(dòng)物、植物一樣也是由物質(zhì)組成和由能量維持的生命有機(jī)體。在土壤、水體中有大量的微生物生物量，貯存著大量的物質(zhì)和能量。5、微生物在地球生物演化中的作用；微生物是最早出現(xiàn)的生物體，并進(jìn)化成后來的動(dòng)、植物。藻類的產(chǎn)氧作用，改變大氣圈中的化學(xué)組成，為后來動(dòng)、植物出現(xiàn)打下基礎(chǔ)。第44頁，共81頁，2023年，2月20日，星期一微生物在自然界物質(zhì)循環(huán)中的作用1、碳素循環(huán)2、氮素循環(huán)3、硫素循環(huán)4、磷素循環(huán)第45頁，共81頁，2023年，2月20日，星期一第四節(jié)微生物與環(huán)境保護(hù)生物圈內(nèi)的各種物質(zhì)，都是處于不斷地合成、分解和轉(zhuǎn)化的動(dòng)態(tài)平衡之中。由此組成一個(gè)自我調(diào)節(jié)，自我維持的一個(gè)協(xié)調(diào)整體，從而保證了地球上生命的延續(xù)。但是當(dāng)人們違背了自然界的生態(tài)平衡規(guī)律，將糞便、垃圾、污水等生活廢棄物和工業(yè)生產(chǎn)所形成的“三廢”及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的使用的農(nóng)藥殘留物等，大量排入環(huán)境中，這些物質(zhì)超過了環(huán)境所能耐受的容納量，就破壞了自然界的生態(tài)平衡，其結(jié)果造成環(huán)境污染。這樣不僅危及國民經(jīng)濟(jì)，而且對(duì)人類健康有嚴(yán)重危脅，甚至影響到子孫后代的繁衍昌盛。因此保護(hù)環(huán)境已成為人們?nèi)找骊P(guān)心的重大問題。第46頁，共81頁，2023年，2月20日，星期一瑞士化學(xué)家PoulMuller1939年發(fā)明了DDT并用作殺蟲劑，開創(chuàng)了以DDT為代表的有機(jī)氯農(nóng)藥新時(shí)代。“二戰(zhàn)”間及以后DDT被廣泛用于防治瘧疾、腦炎、斑疹傷寒等傳染病，挽救了數(shù)百萬人的生命，DDT使人類從傳染病的“圍城”中解救出來，由此Muller獲得1948年的諾貝爾獎(jiǎng)。但成功中蘊(yùn)藏著風(fēng)險(xiǎn)，由于具有脂溶性、致癌性和難于降解等特點(diǎn)，DDT沿著食物鏈富集造成不良的生態(tài)效應(yīng)，使魚類、蛙類、鳥類和其他高營養(yǎng)級(jí)生物的繁殖能力下降以至滅絕，對(duì)人類健康也構(gòu)成嚴(yán)重威脅。因此，美國自1973年、我國自1983年起禁用DDT，其他有機(jī)氯農(nóng)藥也相繼退出歷史舞臺(tái)。但殘存的有機(jī)氯農(nóng)藥仍然象幽靈一樣在生態(tài)環(huán)境中徘徊，而且其他化學(xué)農(nóng)藥（如有機(jī)磷）的“圍城”仍然存在.生物農(nóng)業(yè)，尤其是微生物殺蟲劑和帶抗病蟲害基因的轉(zhuǎn)基因植物、動(dòng)物，可以幫助我們走出這個(gè)“圍城”，可是，我們又將會(huì)走入一個(gè)什么樣的“圍城”呢？走出農(nóng)藥污染的“圍城”第47頁，共81頁，2023年，2月20日，星期一一、水體的污染水資源污染日益嚴(yán)重。第48頁，共81頁，2023年，2月20日，星期一富營養(yǎng)化：水體中氮、磷等元素含量過高而引起水體表層的藍(lán)細(xì)菌和藻類過度生長繁殖的現(xiàn)象。第49頁，共81頁，2023年，2月20日，星期一水華：淡水水體中的富營養(yǎng)化。第50頁，共81頁，2023年，2月20日，星期一赤潮：咸水水體中的富營養(yǎng)化。第51頁，共81頁，2023年，2月20日，星期一二、用微生物處理污水：原理：主要方法：第52頁，共81頁，2023年，2月20日，星期一曝氣池曝氣法第53頁，共81頁，2023年，2月20日，星期一第54頁，共81頁，2023年，2月20日，星期一生物轉(zhuǎn)盤法第55頁，共81頁，2023年，2月20日，星期一第56頁，共81頁，2023年，2月20日，星期一好氧菌的降解作用原生動(dòng)物等的吞噬作用

水體食物鏈的富集作用致病菌一般對(duì)營養(yǎng)要求苛刻，因此在一般的水中只能存活2-3天水表微生物會(huì)受輻射等作用而被殺滅由固形物吸附再沉積到水底第57頁，共81頁，2023年，2月20日，星期一第58頁，共81頁，2023年，2月20日，星期一嚴(yán)重污染的水會(huì)通過食物鏈的生物放大作用危害人類健康第59頁，共81頁，2023年，2月20日，星期一第60頁，共81頁，2023年，2月20日，星期一飲用水的微生物指標(biāo)：總菌數(shù)：<100cfu/ml大腸菌群：<3個(gè)/L第61頁，共81頁，2023年，2月20日，星期一第62頁，共81頁，2023年，2月20日，星期一第63頁，共81頁，2023年，2月20日，星期一第64頁，共81頁，2023年，2月20日，星期一第65頁，共81頁，2023年，2月20日，星期一第66頁，共81頁，2023年，2月20日，星期一第67頁，共81頁，2023年，2月20日，星期一微生物在碳素循環(huán)中的作用碳素是生物體最重要的一種元素，它的主要來源是大氣中的CO２，只有通過各種生物所推動(dòng)的碳素循環(huán)、特別是微生物的分解作用，使不同形態(tài)的碳素相互轉(zhuǎn)化，大氣中的CO２才不會(huì)被耗竭，生命才能維持。（一）自然界中的碳素循環(huán)第68頁，共81頁，2023年，2月20日，星期一碳素循環(huán)包括CO２的固定:綠色植物和微生物通過光合作用固定自然界中的CO２，合成有機(jī)物碳化物。CO２的再生:動(dòng)植物和微生物進(jìn)行呼吸作用獲得能量，同時(shí)釋放CO２；

動(dòng)、植物和微生物尸體等有機(jī)碳化物被微生物分解時(shí)，產(chǎn)生大量CO２

第69頁，共81頁，2023年，2月20日，星期一（二）微生物在碳素循環(huán)中的作用具有非常重要的作用，它們既參與固定CO２的光合作用，又參與再生CO２的分解作用。1、光合作用：參與光合作用的微生物主要是藻類，藍(lán)細(xì)菌和光合細(xì)菌，它們通過光合作用，將大氣中和水體中的ＣＯ２合成為有機(jī)碳化物。特別是在大多數(shù)水生環(huán)境中，主要的光合生物是微生物，在有氧區(qū)域以藍(lán)細(xì)菌和藻類占優(yōu)勢；而在無氧區(qū)域則以光合細(xì)菌占優(yōu)勢。2、分解作用：自然界有機(jī)碳化物的分解，主要是微生物的作用。陸地和水域的有氧條件中，通過好氧微生物分解被徹底氧化為CO２

；在無氧條件中，通過厭氧微生物發(fā)酵被不完全氧化成有要酸、甲烷、氫和CO２

。能分解有機(jī)碳化物的微生物很多，主要有細(xì)菌、真菌和放線菌。

第70頁，共81頁，2023年，2月20日，星期一微生物在氮素循環(huán)中的作用氮素是生物體合成及蛋白質(zhì)的主要成份，是構(gòu)成生物體的必需元素。大氣體積中約有７９％是分子態(tài)氮，但所有植物、動(dòng)物和大多數(shù)微生物都不能直接利用。初級(jí)生產(chǎn)者植物體需要的氨鹽、硝酸鹽等無機(jī)氮化物，這些物質(zhì)在自然界為數(shù)不多，常常限制了植物體的發(fā)展，只有將分子氮進(jìn)行轉(zhuǎn)化和循環(huán)，才能滿足植物體對(duì)氮素營養(yǎng)的需要。因此氮素物質(zhì)的相互轉(zhuǎn)化和不斷地循環(huán)，在自然界十分重要。第71頁，共81頁，2023年，2月20日，星期一自然界中的氮素循環(huán)及微生物在其中的作用氮素循環(huán)包括：固氮作用、氨化作用、硝化作用、反硝化作用微生物參與氮素循環(huán)的所有過程，并在每一過程中都起主要作用。第72頁，共81頁，2023年，2月20日，星期一分子態(tài)氮被還原成氨和其他氮化物的過程稱為固氮作用。自然界氮的固定，有兩種方式：一是非生物固氮，即通過閃電高溫放電等固氮，這樣形成的氮化物很少；二是生物固氮，即通過微生物的作用固氮，大氣中90％以上的分子態(tài)氮都是微生物的活性而固定成氮化物。1、固氮作用第73頁，共81頁，2023年，2月20日，星期一2、氨化作用微生物分解有機(jī)氮化