微生物的生態(tài)課件

第八章微生物的生態(tài)一、微生物生態(tài)學(xué)的研究內(nèi)容1.

概念:微生物群體與其周圍生物和非生物環(huán)境條件相互作用的規(guī)律。2.生物圈：地球表面進(jìn)行生命活動的有機(jī)圈層生物圈的上限大約高達(dá)空中10Km生物圈的下限可達(dá)表面巖層下面2～3Km生物集中分布在地面上100m，水下200m范圍內(nèi)生物圈是生態(tài)系統(tǒng)中最活躍的組成部分生命科學(xué)領(lǐng)域的10個層次?生物圈?生態(tài)系統(tǒng)?群落?種群

?個體?器官?組織?細(xì)胞?細(xì)胞器?分子（二）水中的微生物水環(huán)境：地球的70%左右由水覆蓋，其中溶解

和懸浮有機(jī)、無機(jī)物，流動水有氧滲

入可供微生物生長。微生物種類：

水中有機(jī)物含量多少決定微生物種類。

1.不同水體中的微生物種類（1）淡水型水體的微生物（2.7%）按水中有機(jī)物含量及與微生物關(guān)系分①清水型水生微生物——有機(jī)物含量低化能自養(yǎng)微生物和光能自養(yǎng)微生物主要為貧營養(yǎng)細(xì)菌根據(jù)細(xì)菌對周圍水生環(huán)境中營養(yǎng)物質(zhì)濃度的要求分類：貧營養(yǎng)細(xì)菌：指能在1~15mgC/L低含量有機(jī)質(zhì)培養(yǎng)基中生長的細(xì)菌富營養(yǎng)細(xì)菌：指一些能生長在營養(yǎng)物質(zhì)濃度很高(10gC/L)的培養(yǎng)基中的細(xì)菌②腐敗型水生微生物——大量外來有機(jī)物主要是富營養(yǎng)細(xì)菌和原生動物以腸道細(xì)菌、芽孢桿菌、弧菌和螺菌多（2）海水型水體微生物——97.5%含鹽量高，可達(dá)3%——耐鹽微生物主要是Bacillus、Pseudomonas、Vibrio和一些發(fā)光細(xì)菌3.飲用水標(biāo)準(zhǔn)1mL自來水中細(xì)菌總數(shù)不可超過100個(37℃，培養(yǎng)24h)1000mL自來水中大腸菌群（E.coli）數(shù)不能超過3個(37℃，培養(yǎng)48h)（三）空氣中的微生物環(huán)境：不利于微生物生長，所以無固定種類種類分布：主要是真菌和細(xì)菌，在醫(yī)院，公共場所致病菌的數(shù)量多。防治“菌災(zāi)”方法盡量減少產(chǎn)品上的微生物數(shù)量包裝，避免微生物生長環(huán)境加工全過程，保證無菌條件防腐劑——少用黑曲霉、土曲霉、出芽短梗霉、宛氏擬青霉、繩狀青霉、赭綠青霉、短柄帚霉和綠色木霉（五）極端環(huán)境條件下的微生物依賴于極端環(huán)境才能生長繁殖的微生物稱極端微生物或嗜極菌極端環(huán)境包括:高溫、低溫、高酸、高鹽、高堿、高毒、高滲高壓、高輻射強(qiáng)度和干旱等環(huán)境研究進(jìn)化及細(xì)胞構(gòu)造、生命活動有意義嗜熱微生物分布：草堆、廄肥、煤堆、溫泉、火山地、地?zé)釁^(qū)土壤及火山口

耐熱菌-最高45-50℃,最低<30℃

兼性嗜熱菌-最高50-65℃,最低<30℃嗜熱菌專性嗜熱菌-最適65-70℃,最低<42℃

極端嗜熱菌-最高>70℃,最適>65℃,最低>40℃

超嗜熱菌-最高113℃,最適80-110℃,最低<55℃3.嗜酸微生物只能生活在低pH(<4)條件下,中性條件下即死亡的微生物耐酸微生物:可在pH<5時生長,但因為在中性條件下也能生活的微生物嗜酸機(jī)制:細(xì)胞壁和細(xì)胞膜具有排阻外來H+和從細(xì)胞中排出H+的能力,且細(xì)胞壁和細(xì)胞膜還需高H+濃度才能維持其正常結(jié)構(gòu)4.嗜堿微生物能專性生活在pH10-11的堿性條件下而不能生活在中性條件下的微生物存在于堿性鹽湖和碳酸鹽含量高的土壤嗜堿機(jī)制:不清楚嗜堿菌的酶類已被開發(fā)并添加在洗滌劑中5.嗜鹽微生物必須在高鹽濃度下才能生長的微生物極端嗜鹽菌:必須生活在12-30%NaCl(2.5-5.2M)中的細(xì)菌低度嗜鹽菌:3%(約0.2-0.5M)中度嗜鹽菌:05.-2.5M耐鹽微生物:既能在高鹽度環(huán)境下生活,又能在低鹽度環(huán)境下正常生活的微生物分布:鹽湖,曬鹽場和腌制品7.抗輻射微生物僅能稱抗性或耐受性微生物高于高等動、植物原生動物抗輻射能力高耐輻射異常球菌抗輻射能力最強(qiáng)（六）生物體內(nèi)外正常菌群（以人為例）正常菌群：生活在健康動物各部位，數(shù)量大、種類較穩(wěn)定且一般是有益無害的微生物。條件致病菌：凡屬正常菌群的微生物，由于

機(jī)體防御性降低、生存部位的改變或因數(shù)

量劇增等情況而引起疾病者。菌群失調(diào)：正常菌群由于某些外界因素的影

響，使其中各種微生物間的相互制約關(guān)

系破壞，能引起疾病。1.人體的正常菌群微生態(tài)學(xué)幾個概念微生態(tài)學(xué)：旨在從細(xì)胞和分子不平上研究微觀層次上的生態(tài)學(xué)規(guī)律。任務(wù):①研究正常菌群的本質(zhì)及其與宿主間的關(guān)系②闡明微生態(tài)平衡與失調(diào)的機(jī)制③指導(dǎo)微生態(tài)制劑的研制2.微生態(tài)平衡：一般情況下,正常菌群與人體保持著一個十分和諧的平衡狀態(tài),在菌群內(nèi)部各微生物間也相互制約,維持穩(wěn)定、有序的相互關(guān)系。悉生生物：凡已人為地接種上某種或某些已知純種微生物的無菌動物或植物即已知其上所含的微生物群的大生物2.無菌動物與悉生生物3.根際微生物和附生微生物1）根際微生物：利用根系分泌的物質(zhì)大量繁

殖的微生物。

作用：一般對植物生長有益。根土比：根系微生物與根系外微生物數(shù)量之比。

2）附生微生物：利用植物表面外滲和分泌物

質(zhì)為營養(yǎng)的微生物。作用：促進(jìn)植物發(fā)肓、提高種子質(zhì)量有害影響：引起植物腐爛

2.共生（互生關(guān)系的發(fā)展）

兩種微生物共同生活時互相依賴彼此獲取一定利益，一種類型脫離另一種類型就不能獨立生活。（一）微生物間的共生

地衣：藍(lán)細(xì)菌和真菌共生體（二）微生物與植物間的共生根瘤菌(細(xì)菌)與豆科植物也是共生關(guān)系藻類（植物）和子囊菌（真菌）共生體植物與弗蘭克氏菌（放線菌）共生體（三）微生物與動物間的共生1.微生物與昆蟲的共生：外共生和內(nèi)共生2.反芻動物和瘤胃微生物3.寄生：一種微生物從另一種微生物中獲得養(yǎng)料，藉以生長和繁殖，同時使后者蒙朧受損失或被殺死的一種相互關(guān)系。前者為寄生物，后者為寄主。微生物間的寄生：噬菌體微生物與植物間的寄生：專性和兼性寄生微生物與動物間的寄生：病原微生物5.捕食：指一種大型的生物直接捕捉、吞食另一種小型生物以滿足其營養(yǎng)需要的關(guān)系主要是原生動物捕食細(xì)菌和藻類兩種微生物生活在一起時，一種微生物產(chǎn)生某種特殊的代謝產(chǎn)物或改變環(huán)境條件從而抑制或殺死另一種微生物的現(xiàn)象。泡菜，青貯飼料，抗生素4.拮抗：青霉（Penicillum）和葡萄球菌（Stapylocuccus）當(dāng)二種微生物對某種環(huán)境因子有相同要求時，就會發(fā)生生存競爭。由于微生物的世代時間比較短，代謝強(qiáng)度大，所以生存競爭往往表現(xiàn)得很激烈。6.競爭：第三節(jié)微生物與自然界物質(zhì)循環(huán)主要的有O、N、C、S、P循環(huán)1.碳素的循環(huán)①有氧條件：光合作用:②無氧條件：酵解甲烷生成形成化石燃料呼吸作用：有機(jī)物CO2CO2有機(jī)物碳素循環(huán)2.氮素的循環(huán):大多數(shù)微生物和植物可吸收的形式：NH4+、NO3-③硝化作用:好氧時①固氮作用：N2NH3②氨化作用:有機(jī)氮NH4++SO42-+H2O④反硝化作用：在無氧條件下，硝酸鹽還原菌的作用⑤同化作用：無機(jī)氮轉(zhuǎn)化成有機(jī)氮兩類細(xì)菌亞硝酸細(xì)菌：NH4+NO2-硝化細(xì)菌：NO2-NO3-氮素的循環(huán)一、水體的污染——富營養(yǎng)化富營養(yǎng)化：指水體中因氮、磷等元素含量過高而引起水體表民支的藍(lán)細(xì)菌和藻類過度生長繁殖的現(xiàn)象水華：指發(fā)生在淡水水體中富營養(yǎng)化現(xiàn)象水面有藍(lán)、綠色藻體和泡沫赤潮：發(fā)生在河口、港灣或淺海等咸水區(qū)水體的富營養(yǎng)化現(xiàn)象第四節(jié)微生物與環(huán)境保護(hù)二、用微生物治理污染（一）污水的微生物處理微生物處理污水的原則原理：主要根據(jù)水體自凈原理，利用微生物酶的催化性和代謝活性，好氧或厭氧分解和轉(zhuǎn)化污水中的污染物。

廢水的濃度指標(biāo)：生化需氧量（biochemicaloxygendemand,BOD）

水中有機(jī)物在特定條件下（5天，20℃）被微生物等生物分解，所消耗的氧量，常以BOD5表示，單位為mg/L