微生物課件—生態(tài)

1、華東理工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院課程——微生物學(xué),第八章 微生物生態(tài),什么是微生物生態(tài)學(xué)？,生態(tài)學(xué)：研究生命系統(tǒng)與其環(huán)境系統(tǒng)間相互作用規(guī)律的科學(xué)。微生物的生態(tài)學(xué)：各種環(huán)境因素對微生物的作用及微生物對外界環(huán)境的反作用,微生物生態(tài)學(xué)的研究范圍,了解微生物在自然界分布的特點掌握微生物與其它生物之間的相互關(guān)系微生物在自然界物質(zhì)循環(huán)中的重要作用,,第一節(jié) 微生物在自然界中的 分布與菌種資源的開發(fā),土壤中的微

2、生物水中的微生物空氣中的微生物工農(nóng)業(yè)產(chǎn)品上的微生物極端環(huán)境中的微生物,土壤是微生物的天然培養(yǎng)基營養(yǎng)豐富pH適宜溫度、通氣,1. 土壤中的微生物,分布情況：細(xì)菌 放線菌 霉菌 酵母菌,土壤微生物的特點,類群、數(shù)量和分布主要受到營養(yǎng)物、含水量、氧、溫度、pH等因子的影響土壤類型的不同而有很大變化季節(jié)影響,微生物的數(shù)量也與土層的深度有關(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。,,2. 水體

3、中的微生物,自然水域具有微生物的良好生活條件營養(yǎng)物質(zhì)溶解氧滲透壓溫度,濾膜培養(yǎng)法鑒定飲用水大腸桿菌,培養(yǎng),飲用水的標(biāo)準(zhǔn),總細(xì)菌數(shù)：< 100個/ml大腸菌群數(shù)：< 3個／1L,富營養(yǎng)化作用-----水體受到污染并使水體自身的正常生態(tài)失去平衡的結(jié)果,水華（water bloom）,藻類（主要是微藻）的大量繁殖使水體出現(xiàn)顏色，并變得渾濁，許多藻類團塊漂浮在水面上形成,赤潮（red tides）,在海洋中，某些甲藻類大量

4、繁殖也可形成水花，使海水出現(xiàn)紅色或褐色,3. 空氣中的微生物,空氣中微生物 的處理,平板檢查法將空氣通入水中，檢查水中的細(xì)菌塵埃粒子計數(shù)器,空氣過濾器紫外線照射噴霧消毒,主要附著在灰塵上,如何檢查空氣中 的微生物,空氣是傳播微生物的介質(zhì)：許多微生物已經(jīng)進化了一些特殊的適應(yīng)結(jié)構(gòu)，有助于它們在空氣中生存和傳播，許多病毒，細(xì)菌和真菌疾病就是通過空氣傳播的。,,4. 工農(nóng)業(yè)產(chǎn)品上的微生物,工業(yè)產(chǎn)品的霉腐食品上的微生物農(nóng)產(chǎn)品

5、上的微生物,極端環(huán)境,5. 極端環(huán)境中的微生物,嗜熱微生物,嗜熱微生物廣泛存在于溫泉、火山地及海底火山口附近,超嗜熱菌的發(fā)現(xiàn)使人們相信生命不僅存在于地球上，還可能存在于宇宙中的其他星球上。,嗜酸微生物（ pH<4）,1995年只能分離到的一株古生菌（picrophils）能在pH為0的條件下生長。,嗜堿微生物 （alkalinophile）,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，稱為嗜堿菌。它們多數(shù)

6、為芽孢桿菌屬。,嗜鹽菌（halophile）紫膜,嗜壓菌（barophile）,cowellia,抗輻射微生物,抗輻射微生物對輻射這一不良環(huán)境因素僅有抗性( resistance)或耐受性( tolerance) , 而不能有“ 嗜好”。,Halobacterium NRC-1,生物體內(nèi)外的正常菌群,1. 人體的正常菌群(normal flora )生活在健康動物各部位、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, 稱為正常

7、菌群。微生態(tài)關(guān)系微生態(tài)平衡正常菌群失調(diào),2. 無菌動物與悉生生物,凡在其體內(nèi)外不存在任何正常菌群的動物, 稱為無菌動物( germ-free animal )。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, 稱為悉生生物(gnotobiota )。,3. 根際微生物和附生微生物,根際微生物( rhizosphere microorganisms ) 又稱根圈微生物。生活在根系鄰近土壤, 依賴根系的分泌物、外滲物和脫

8、落細(xì)胞而生長, 一般對植物發(fā)揮有益作用的正常菌群,稱為根際微生物附生微生物( epibiotic microorganisms; epibiont) 生活在植物地上部分表面, 主要借植物外滲物質(zhì)或分泌物質(zhì)為營養(yǎng)的微生物, 稱附生微生物, 主要為葉面微生物,菌種資源的開發(fā),全球約有50 萬～600 萬種微生物, 而至今已被研究和記載過的還不到5% , 包括3 500 種細(xì)菌，90 000種真菌, 100 000 種藻類和原生動物以及4

9、000 種病毒等共20 萬種土壤是最豐富的微生物資源庫,第二節(jié) 微生物與生物環(huán)境間的關(guān)系,9 種類型:,①既利甲又利乙( + + )②利甲而損乙( + - )③利甲而不損乙( + 0)④不損甲而利乙(0 + )⑤既不損甲也不損乙, 既不利甲也不利乙(0 0)⑥不利甲而損乙(0 - )⑦損甲而利乙( - + )⑧損甲而不利乙( - 0)⑨既損甲又損乙( - - ),互生（metabiosis）共生（symbiosis）

10、寄生（parasitism）拮抗（antagonism）捕食（predatism）,1. 互生,兩種可單獨生活的生物,當(dāng)它們在一起時,通過各自的代謝活動而有利于對方或偏利于一方的生活方式.,人體腸道中的正常菌群 人體,好氧性自生固氮菌 纖維素分解菌,2. 共生,兩種生物共居在一起,相互分工合作,合二為一的極其緊密的一種相互關(guān)系。,真菌綠藻,地衣瘤胃微生物和反芻動物根瘤菌與豆科植物,,3. 寄生,一種小型生物生活在另一種較大型生

11、物的體內(nèi)(包括細(xì)胞內(nèi))或表體,從中奪取營養(yǎng)并進行繁殖,同時使后者蒙受損害甚至被殺死的一種相互關(guān)系。,微生物間的寄生微生物與植物微生物與動物,蛭弧菌（bdellovibrio）,蛭弧菌：世界上速度最快的游泳家，每秒移動的距離為自身體長的50倍！分布廣泛主要寄生于G－細(xì)菌,4. 拮抗,由某種生物所產(chǎn)生的特定產(chǎn)物可抑制它種生物的生長發(fā)育甚至殺死它們的一種相互關(guān)系,抗生素病原菌,乳酸菌 腸道菌,5. 捕食,一種大型的生物直接捕捉、吞食另

12、一種小型生物以滿足其營養(yǎng)需要的相互關(guān)系。 如：原生動物 細(xì)菌、藻類,第三節(jié) 微生物與自然界 物質(zhì)的循環(huán),碳素循環(huán)氮素循環(huán)硫素循環(huán)磷素循環(huán),1. 碳素循環(huán),2. 氮素循環(huán),生物固氮（biological nitrogen fixation）硝化作用（nitrification）同化性硝酸鹽還原作用（assimilatory nitrate reduction）氨化作用（ammonifica

13、tion）銨鹽同化作用（assimilation of ammonium）異化性硝酸鹽還原作用（dissimilatory nitrate reduction）反硝化作用（denitrification）亞硝酸氨化作用,自然界的氮素循環(huán),硫素循環(huán),同化性硫酸鹽還原作用脫硫作用( desulfuration )硫化作用( sulfur oxidation)異化性硫酸鹽還原作用異化性硫還原作用,磷素循環(huán),由于磷元素及其化合物

14、沒有氣態(tài)形式, 且磷無價態(tài)的變化, 故磷素循環(huán)( phosphorus cycle )即磷的地球化學(xué)循環(huán)較其他元素簡單, 屬于一種典型的沉積循環(huán)。,3 個主要轉(zhuǎn)化環(huán)節(jié)為:不溶性無機磷的可溶化可溶性無機磷的有機化有機磷的礦化,第四節(jié) 微生物與環(huán)境保護,水體自凈 水體的污染 用微生物治理污染 沼氣發(fā)酵 微生物檢測環(huán)境污染,1. 水體的自凈作用,水體的自凈作用：天然水體受到污染后，在無人為處理的條件下，借水體自身的能力使之得到

15、凈化的過程。,2. 水體的污染,水體污染來源,生活污水：代謝廢物及食物殘渣工業(yè)廢水：有機、無機的有毒物質(zhì),富營養(yǎng)化（eutrophication）：指水體中因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。水華（water bloom）赤潮（red tide）,化學(xué)需氧量COD(chemical oxygen demand)生化需氧量BOD(biological oxygen demand) 總需氧量TOD(

16、total oxygen demand） 溶解氧量DO(dissolved oxygen） 懸浮物含量（suspend solid） 總有機氮含量TOC（total organic carbon）,評價水質(zhì)的指標(biāo),3. 用微生物處理污水,1） 用于污水處理的微生物,2） 在污水處理中各類微生物的作用細(xì)菌：主要分解有機物吸附有機物并分解之吸附金屬離子與有機物形成絡(luò)合物利于沉降原生動物：吞噬游離細(xì)菌和微小污泥分泌粘性物質(zhì)霉

17、菌：利于絮凝酵母菌：分解氰、酚,3）污水處理的方法 活性污泥法： 生物膜法：,在通氣條件下，利用含有好氧微生物的活性污泥使污水凈化的生物學(xué)方法 活性污泥是一種絨絮狀小顆粒，具有分解有機物的能力 細(xì)菌、酵母菌、霉菌、原生動物以菌膠團的形式存在,指生長在潮濕、通氣的固體表面的一層由多種活微生物構(gòu)成的菌膜，能氧化分解污水中的有機物和某些有毒物質(zhì),4）污水處理的裝置（活性污泥法）,,4）污水處理的裝置