微生物生态上课讲义课件.ppt

1、微生物生态 生态系统生态系统()：在一定的在一定的空间内空间内，生物成分和，生物成分和非生物成分通过非生物成分通过物质循环物质循环和和能量能量流动流动互相作用、互相依存而构成互相作用、互相依存而构成的一个生态学功能单位。的一个生态学功能单位。微生物生态学微生物生态学 研究微生物与其所处环境条件之间的相互研究微生物与其所处环境条件之间的相互作用规律性的科学。作用规律性的科学。t 各种环境中的微生物的种类和分布；各种环境中的微生物的种类和分布；t 微生物和其它生物的关系；微生物和其它生物的关系；t 微生物与物质循环；微生物与物质循环；种群（种群（population)：一种微生物细胞形成的群体。一

2、种微生物细胞形成的群体。共位群（共位群（guild）：）：在代谢关系上相关的种群。在代谢关系上相关的种群。微生物群落（微生物群落（community）：）：多组共位群相互作用多组共位群相互作用 而形成的群体。而形成的群体。土著（土著（indigenous）微生物：）微生物：已经占有特定的生境已经占有特定的生境（habit），能在该生境中进行代谢、生长和繁殖，并能），能在该生境中进行代谢、生长和繁殖，并能与同一生境中的微生物竞争的微生物。与同一生境中的微生物竞争的微生物。外来（外来（allochthonous）微生物：）微生物：在生境中不占有特在生境中不占有特定的生态位，而是从另一生境中传来的微

3、生物。定的生态位，而是从另一生境中传来的微生物。微生物区系微生物区系(microflora):在特定的生态环境条件下，由在特定的生态环境条件下，由特定的种类及一定数量微生物组成，并且是他们生命活特定的种类及一定数量微生物组成，并且是他们生命活动的综合体现。动的综合体现。一一.土壤中的微生物土壤中的微生物 土壤是微生物的大本营！土壤是微生物的大本营！l土壤中有养分、空气、水，土壤覆盖阻挡了紫外线对土壤中有养分、空气、水，土壤覆盖阻挡了紫外线对微生物的杀伤，土壤微生物的杀伤，土壤pHpH及渗透压都适合微生物生长。及渗透压都适合微生物生长。l土壤中的微生物有土壤中的微生物有 细菌、放线菌、真菌、藻类

4、、原生动物、病毒。细菌、放线菌、真菌、藻类、原生动物、病毒。耕作层耕作层(15cm)(15cm)土壤中的微生物数量和生物量土壤中的微生物数量和生物量微生物类群微生物类群菌数菌数(cfu/g)生物量生物量(g/m3）细细 菌菌108160真真 菌菌105200放放 线线 菌菌105-106160藻藻 类类104-10532原生动物原生动物10438Decrease with depth but still present in bed rockOrganicsnutrientsDecrease with depthNumbers ofmicroorganisms微生物在土壤中的垂直分布微生物在土

5、壤中的垂直分布微生物以微菌微生物以微菌落（落（microcolony）的形式存在于土壤的形式存在于土壤团粒结构中。团粒结构中。二、自然水域中的微生物二、自然水域中的微生物自然水域具有微生物的生活条件：自然水域具有微生物的生活条件：水中有营养物质、溶解氧、渗透压和温度适合水中有营养物质、溶解氧、渗透压和温度适合不同微生物生长。不同微生物生长。海水中的微生物：海水中的微生物：藻类、藻类、G-需氧细菌需氧细菌、兼性厌氧菌、兼性厌氧菌。特点：嗜盐、嗜冷、嗜压。特点：嗜盐、嗜冷、嗜压。algaeparamecium淡水水域中的微生物：淡水水域中的微生物：湖水中的微生物：湖水中的微生物：细菌细菌 、真菌、

6、真菌 、藻类、藻类 、原生动物。、原生动物。river ostracod河水中的微生物：河水中的微生物：富营养化（富营养化（eutrophication）：指水体中因指水体中因N、P等元素含量过高而引起水等元素含量过高而引起水体表层的蓝细菌和藻类过度生长繁殖的现象。体表层的蓝细菌和藻类过度生长繁殖的现象。这时，下层水体不但因缺光而少氧，而且大量这时，下层水体不但因缺光而少氧，而且大量死藻因细菌的分解而进一步而造成了厌氧和有死藻因细菌的分解而进一步而造成了厌氧和有毒的环境。毒的环境。滇滇 池池太太 湖湖“水花水花”或或“水华水华”（water bloom）藻类（主要是微藻）的大量藻类（主要是微藻

7、）的大量繁殖使水体出现颜色，并变繁殖使水体出现颜色，并变得浑浊，许多藻类团块漂浮得浑浊，许多藻类团块漂浮在水面上形成。在水面上形成。赤潮或红潮（赤潮或红潮（red tides）：）：在海洋中，某些甲藻类在海洋中，某些甲藻类生物大量繁殖从而使海水出生物大量繁殖从而使海水出现红色或褐色。现红色或褐色。空气中的微生物主要是：空气中的微生物主要是：芽孢细菌的芽孢和一些芽孢细菌的芽孢和一些G菌；菌；真菌的孢子。真菌的孢子。空气中的微生物密度空气中的微生物密度 农村农村 城市城市 高空高空 低空低空 海洋上空海洋上空 陆地上空陆地上空 畜厩、街道、医院、宿舍区微生物密度大畜厩、街道、医院、宿舍区微生物密度

8、大 高山、海洋、森林、旷原微生物少高山、海洋、森林、旷原微生物少空气不具有微生物生活的条件空气不具有微生物生活的条件 ！三、三、空气中的微生物空气中的微生物四、食品中的微生物四、食品中的微生物微生物可以从土壤、作物收割、食微生物可以从土壤、作物收割、食品加工、储藏等各个环节进入食品品加工、储藏等各个环节进入食品食品中有益的微生物食品中有益的微生物乳酸菌乳酸菌双歧杆菌双歧杆菌酵母菌酵母菌霉霉 菌菌食品中有害的微生物食品中有害的微生物 导致食品腐败、变质，产生导致食品腐败、变质，产生有害物质，危害人类健康！有害物质，危害人类健康！可采用多种方法防止微生物对食品等的破坏可采用多种方法防止微生物对食品

9、等的破坏 食品微生物检验的指标就是根据食品卫生食品微生物检验的指标就是根据食品卫生的要求，从微生物学的角度，对不同食品所提的要求，从微生物学的角度，对不同食品所提出的与食品有关的具体指标要求。出的与食品有关的具体指标要求。食品微生物检验的指标食品微生物检验的指标1 1、菌落总数、菌落总数2 2、大肠菌群、大肠菌群3 3、致病菌、致病菌高温环境高温环境 极端嗜热菌极端嗜热菌 Pyrodictium broii 最适生长温度为最适生长温度为 105，最高可达，最高可达110。低温环境低温环境 嗜冷菌中的某些固嗜冷菌中的某些固 N 微生物在微生物在 1 下还可以固下还可以固 N。强酸环境强酸环境 嗜

10、酸菌；氧化硫硫杆菌能在嗜酸菌；氧化硫硫杆菌能在 pH 0.9-4 范围生长，最适范围生长，最适 pH 为为 2.5左右。左右。强碱环境强碱环境 嗜碱菌嗜碱菌 Bacillus rotans 能在能在 pH 11下生长。下生长。高盐环境高盐环境 极端嗜盐菌，最适生长盐浓度为极端嗜盐菌，最适生长盐浓度为2.5-5.0摩尔摩尔/L.高压环境高压环境 深海中的极端嗜压菌深海中的极端嗜压菌 Pseudomonas bathycete 能在能在 1.01108 Pa，3 下生长。下生长。五、五、极端环境中的微生物极端环境中的微生物 研究意义：研究意义：(1)开发利用新的微生物资源，包括特异性的基开发利用新

11、的微生物资源，包括特异性的基因资源；因资源；(2)为微生物生理、遗传和分类乃至生命科学及为微生物生理、遗传和分类乃至生命科学及相关学科许多领域，如：功能基因组学、生物电相关学科许多领域，如：功能基因组学、生物电子器材等的研究提供新的课题和材料；子器材等的研究提供新的课题和材料；(3)为生物进化、生命起源的研究提供新的材料。为生物进化、生命起源的研究提供新的材料。六、未培养的微生物六、未培养的微生物 （unculturable microorganisms）自然界中，只有自然界中，只有的微生物获得的微生物获得培养，而培养，而的微生物都是未培的微生物都是未培养的微生物养的微生物.未培养的微生物未培

12、养的微生物研究意义：研究意义：生物多样性和系统发生的多样性生物多样性和系统发生的多样性（Biodiversity and Phylogenetic diversity）微生物生态学的研究提出新的要求微生物生态学的研究提出新的要求寻找新的致病微生物寻找新的致病微生物从不可培养微生物中寻找新的基因、新的蛋白从不可培养微生物中寻找新的基因、新的蛋白据报道，美国据报道，美国recombianant biocatalysis Inc公司目前已从不可培养公司目前已从不可培养微生物中获得了约微生物中获得了约300个与工业生产相关的新蛋白个与工业生产相关的新蛋白微生物种群之间存在下面八种相互关系：微生物种群之

13、间存在下面八种相互关系：l中性关系中性关系 neutralism l偏利关系偏利关系 commensalisml协同关系协同关系 synergisml互惠关系互惠关系 mutualisml竞争关系竞争关系 competition l拮抗关系拮抗关系 antagonism l寄生关系寄生关系 parasitism l捕食关系捕食关系 predation 1、中性关系：、中性关系：两个微生物种群之间两个微生物种群之间没影响没影响或仅存在无关紧要的相互作用称为或仅存在无关紧要的相互作用称为中性关系。例如空气中的微生物、海洋和低营养湖中的微生物休眠中性关系。例如空气中的微生物、海洋和低营养湖中的微生物

14、休眠的芽胞，厚垣孢子等。的芽胞，厚垣孢子等。3、协同关系：、协同关系：两个微生物种群之间相互受益并保持它们各自独立性的松散关两个微生物种群之间相互受益并保持它们各自独立性的松散关系。例如土壤中的纤维素分解菌分解纤维素为葡萄糖，为固系。例如土壤中的纤维素分解菌分解纤维素为葡萄糖，为固N菌提菌提供供C源；而固源；而固N菌固定大气菌固定大气N，又能改善纤维分解菌的又能改善纤维分解菌的N素营养。素营养。2、偏利关系：、偏利关系：一个微生物种群因另一种群的存在或生命活动而单方面获利的一个微生物种群因另一种群的存在或生命活动而单方面获利的现象。例如土壤中兼性厌氧现象。例如土壤中兼性厌氧M.的生长消耗环境中

15、的氧，为厌氧微生的生长消耗环境中的氧，为厌氧微生物的生长创造了条件。物的生长创造了条件。4 4、互、互 惠惠 关关 系（共生关系）系（共生关系）两种微生物形成了两种微生物形成了特殊的结构，特殊的结构，紧密地生活在一起，彼此紧密地生活在一起，彼此依赖依赖，相互为对方创造有利的生存条件。，相互为对方创造有利的生存条件。特点：特点：在生理上相互分工，互换代谢活动的产物；在生理上相互分工，互换代谢活动的产物；在组织上形成了特殊的结构，单独不能存活。在组织上形成了特殊的结构，单独不能存活。例如：例如：地衣是真菌和蓝细菌的共生体地衣是真菌和蓝细菌的共生体 地衣地衣-藻类和真菌的共生体藻类和真菌的共生体形成

16、有固定形态的叶状结构：形成有固定形态的叶状结构：真菌无规则地缠绕藻类细胞，或二者组成一定的层次排列。真菌无规则地缠绕藻类细胞，或二者组成一定的层次排列。结构上的共生：结构上的共生：生理上的共生：生理上的共生：共生真菌从基质中吸收水分和无机养料；共生真菌从基质中吸收水分和无机养料；共生蓝细菌进行光合作用，合成有机物；共生蓝细菌进行光合作用，合成有机物；使地衣能在十分贫瘠的环境中生存。使地衣能在十分贫瘠的环境中生存。6、拮抗关系、拮抗关系 当一种微生物的群体产生某种物质使另一个当一种微生物的群体产生某种物质使另一个M.群体生长受到抑群体生长受到抑制而本身不受影响时，称为拮抗现象。制而本身不受影响时

17、，称为拮抗现象。例如：例如：乳酸菌产酸抑制其它乳酸菌产酸抑制其它M.生长（非特异性拮抗作用）。生长（非特异性拮抗作用）。产黄青霉产生的青霉素可以抑制产黄青霉产生的青霉素可以抑制G+菌（特异性拮抗作用）。菌（特异性拮抗作用）。5、竞争关系、竞争关系 竞争是两个或多个竞争是两个或多个M群体共同依赖于同一生长基质或者环境因群体共同依赖于同一生长基质或者环境因素，结果一方或两方的群体大小或生长率受到限制的现象。素，结果一方或两方的群体大小或生长率受到限制的现象。竞争结竞争结果强者生存，弱者淘汰。果强者生存，弱者淘汰。例如例如在同一生长环境中如果限制在同一生长环境中如果限制P的数量，两种藻类星杆藻和小环

18、的数量，两种藻类星杆藻和小环藻在此环境中生活时，则小环藻被星杆藻取代。藻在此环境中生活时，则小环藻被星杆藻取代。lLeft Bacteriophage p22 virus lRight Bacteriophage T4 attacking a bacterial cell7 7、寄生关系、寄生关系 一种微生物侵入另一种微生物体内吸取自己所需要的营养物质一种微生物侵入另一种微生物体内吸取自己所需要的营养物质进行生长繁殖，在一定的条件下对后者造成损害或死亡的现象。进行生长繁殖，在一定的条件下对后者造成损害或死亡的现象。8 8、捕食关系、捕食关系定义：定义：一种大型的（微）生物直接捕捉、吞食其他小型

19、微一种大型的（微）生物直接捕捉、吞食其他小型微生物来满足生存需要的现象。生物来满足生存需要的现象。例如：原生动物以细菌为食。例如：原生动物以细菌为食。1.互生关系互生关系 metabiosis l两种可以独立生活的生物生活在一起时，都从对方获两种可以独立生活的生物生活在一起时，都从对方获得利益，相互提供营养或生态位。得利益，相互提供营养或生态位。l人体肠道正常菌群与宿主的关系主要是互生关系，肠人体肠道正常菌群与宿主的关系主要是互生关系，肠道为微生物提供生存环境，肠道微生物进行多种代谢，道为微生物提供生存环境，肠道微生物进行多种代谢，为人体提供有益物质如维生素。为人体提供有益物质如维生素。l人体

20、内正常菌群对宿主新陈代谢、营养物质转化和消人体内正常菌群对宿主新陈代谢、营养物质转化和消化吸收都具有重要作用，是保持人体生态平衡和内环化吸收都具有重要作用，是保持人体生态平衡和内环境的稳定的重要因素。境的稳定的重要因素。二、二、微生物与动物的关系微生物与动物的关系 人体各部位常见的正常菌群人体各部位常见的正常菌群皮肤：皮肤：表皮葡萄球菌、类白喉杆菌、绿脓杆菌、耻垢杆菌等表皮葡萄球菌、类白喉杆菌、绿脓杆菌、耻垢杆菌等口腔：口腔：链球菌（甲型或乙型）、乳酸杆菌、螺旋体、梭形杆菌、白链球菌（甲型或乙型）、乳酸杆菌、螺旋体、梭形杆菌、白色念球菌、（真菌）表皮葡萄球菌、肺炎球菌、奈瑟氏球菌、类白色念球菌

21、、（真菌）表皮葡萄球菌、肺炎球菌、奈瑟氏球菌、类白喉杆菌等喉杆菌等胃：胃：正常一般无菌正常一般无菌肠道：肠道：类杆菌、双歧杆菌、大肠杆菌、厌氧性链球菌、粪链球菌、类杆菌、双歧杆菌、大肠杆菌、厌氧性链球菌、粪链球菌、葡萄球菌、白色念球菌、乳酸杆菌、变形杆菌、破伤风杆菌、产气葡萄球菌、白色念球菌、乳酸杆菌、变形杆菌、破伤风杆菌、产气荚膜杆菌等荚膜杆菌等鼻咽腔：鼻咽腔：甲型链球菌、奈氏球菌、肺炎球菌、流感杆菌、乙型链球甲型链球菌、奈氏球菌、肺炎球菌、流感杆菌、乙型链球菌、葡萄球菌、绿脓杆菌、大肠杆菌、变形杆菌等菌、葡萄球菌、绿脓杆菌、大肠杆菌、变形杆菌等眼结膜：眼结膜：皮表葡萄球菌、结膜干燥杆菌、类

22、白喉杆菌等皮表葡萄球菌、结膜干燥杆菌、类白喉杆菌等阴道：阴道：乳酸杆菌、白色念球菌、类白喉杆菌、大肠杆菌等乳酸杆菌、白色念球菌、类白喉杆菌、大肠杆菌等尿道：尿道：表皮葡萄球菌、类白喉杆菌、耻垢杆菌等表皮葡萄球菌、类白喉杆菌、耻垢杆菌等2.共生关系共生关系 symbiosis 两种生物生活在一起，相互依赖，形成特殊两种生物生活在一起，相互依赖，形成特殊的共生结构。的共生结构。A、反刍动物与瘤胃微生物的共生关系、反刍动物与瘤胃微生物的共生关系 牛、羊、骆驼等反刍动物以草为食，可是它们本身缺牛、羊、骆驼等反刍动物以草为食，可是它们本身缺乏消化纤维素和木质素的酶。主要靠瘤胃中定居的特乏消化纤维素和木质

23、素的酶。主要靠瘤胃中定居的特定微生物群落来分解纤维素、木质素为纤维二糖和葡定微生物群落来分解纤维素、木质素为纤维二糖和葡萄糖，为动物提供能量来源。同时反刍动物吃进的草萄糖，为动物提供能量来源。同时反刍动物吃进的草料又为这些微生物提供了营养。料又为这些微生物提供了营养。B.Termites白蚁白蚁&发癣菌发癣菌 TrichonymphaC.C.发光细菌在鱿鱼体内发光，发光细菌在鱿鱼体内发光，躲避捕食者。躲避捕食者。白蚁、蟑螂等昆虫白蚁、蟑螂等昆虫的肠道内含有大量的肠道内含有大量的细菌和原生动物的细菌和原生动物与其共生。与其共生。3.寄生关系寄生关系 parasitism 能寄生在人和动物的体内，

24、并引起疾病的微生物称为寄生菌。能寄生在人和动物的体内，并引起疾病的微生物称为寄生菌。专性寄生：专性寄生：只能在适宜的寄主动物或介体生物细胞的体内生活。只能在适宜的寄主动物或介体生物细胞的体内生活。兼性寄生：兼性寄生：在一般情况下，在土壤和水体等自然生境中生活，在一般情况下，在土壤和水体等自然生境中生活，遇到特定的条件和时机才侵入寄主体内引起疾病。遇到特定的条件和时机才侵入寄主体内引起疾病。利用寄生关系开展生物防治是生态农业发展方向：利用寄生关系开展生物防治是生态农业发展方向：苏云金杆菌寄生于鳞翅目昆虫引起病害导致昆虫死亡。苏云金杆菌寄生于鳞翅目昆虫引起病害导致昆虫死亡。核多角体病毒寄生于棉铃虫

25、引起病毒病导致昆虫死亡。核多角体病毒寄生于棉铃虫引起病毒病导致昆虫死亡。（一）互生关系（一）互生关系 植物根际植物根际(Rhizosphere)微生物与植物的关系微生物与植物的关系是典型的互生关系：是典型的互生关系：植物为根际微生物提供分泌物和根冠脱落物植物为根际微生物提供分泌物和根冠脱落物作为营养。微生物产生的代谢产物如生长刺激作为营养。微生物产生的代谢产物如生长刺激素或抗生素，对植物生长有利。素或抗生素，对植物生长有利。l根圈效应根圈效应：生活在根圈中的微生物，在数量、种类和活性：生活在根圈中的微生物，在数量、种类和活性上都有明显不同，表现出一定的特异性（即植物根圈对微上都有明显不同，表现

26、出一定的特异性（即植物根圈对微生物数量和种类的影响）。生物数量和种类的影响）。l根土比（根土比（R/S）:根圈中的微生物数量同相应无根系影响的根圈中的微生物数量同相应无根系影响的土壤中微生物数量之比，一般在土壤中微生物数量之比，一般在5-20之间。之间。l根圈微生物特点：根圈微生物特点：数量大数量大 活性强活性强 组成简单组成简单l种类：种类：细菌细菌：G-无芽孢杆菌占绝对优势无芽孢杆菌占绝对优势 真菌真菌：主要是尖镰孢、粘帚霉、青霉、柱孢属、丝核菌、被：主要是尖镰孢、粘帚霉、青霉、柱孢属、丝核菌、被孢霉、曲霉、腐霉、木霉等孢霉、曲霉、腐霉、木霉等 原生动物原生动物：波多虫、尾滴虫、肾形虫、小

27、变形虫：波多虫、尾滴虫、肾形虫、小变形虫根圈：指植物根系直接影响的土壤范围，包括根圈：指植物根系直接影响的土壤范围，包括根系表面至几毫米（根系表面至几毫米（2 2mmmm）的土壤区域。的土壤区域。根圈微生物对植物的影响包括：根圈微生物对植物的影响包括：1.提供有机营养和生长素。提供有机营养和生长素。2.提高土壤矿质营养的有效性。提高土壤矿质营养的有效性。3.消除消除H2S对植物的毒害。对植物的毒害。4.产生抗生素抑制植物病原菌。产生抗生素抑制植物病原菌。5.过度生长时竞争矿质营养使植物出现营养不良。过度生长时竞争矿质营养使植物出现营养不良。6.产生有毒物质抑制后茬作物种子萌发和幼苗生长。产生有

28、毒物质抑制后茬作物种子萌发和幼苗生长。VA菌根菌根:vesicular-arbuscular mycorrhiza 非非VA菌根：有隔真菌菌根：有隔真菌（二）共生关系（二）共生关系1.真菌与植物共生真菌与植物共生 菌根：菌根：有些真菌在一些植物根上发育，菌丝体有些真菌在一些植物根上发育，菌丝体包围在根表面或侵入根内组织共同发育，形成特殊包围在根表面或侵入根内组织共同发育，形成特殊的共生体，叫菌根。能与植物形成菌根的真菌叫菌的共生体，叫菌根。能与植物形成菌根的真菌叫菌根真菌。根真菌。现在已知有现在已知有2000多种植物与真菌形成菌根。形多种植物与真菌形成菌根。形成菌根的真菌有成菌根的真菌有担子菌

29、、子囊菌和藻状菌，其中以担子菌、子囊菌和藻状菌，其中以担子菌最多。担子菌最多。内生菌根：内生菌根：外生菌根：取代根毛，吸收面积大外生菌根：取代根毛，吸收面积大菌根对植物有如下有益功能：菌根对植物有如下有益功能：1、增大植物根系的吸收面积、增大植物根系的吸收面积 2、增加对、增加对P素和其它矿质元素的吸收素和其它矿质元素的吸收 3、产生生长刺激素、产生生长刺激素 4、产生抗生素、产生抗生素 5、增加植物的抗逆性、增加植物的抗逆性 6、VA菌根促进根瘤菌的生长发育，加强固氮作用菌根促进根瘤菌的生长发育，加强固氮作用 7、兰科植物种子的萌发靠菌根真菌提供营养物质、兰科植物种子的萌发靠菌根真菌提供营养

30、物质根瘤菌与豆科植物间的共生根瘤菌与豆科植物间的共生-形成根瘤共生体形成根瘤共生体t 根瘤菌固定大气中的气态氮为植物根瘤菌固定大气中的气态氮为植物 提供氮素养料；提供氮素养料；t 豆科植物的根的分泌物能刺激根瘤豆科植物的根的分泌物能刺激根瘤菌的生菌的生 长，同时，还为根瘤菌提供保长，同时，还为根瘤菌提供保护和稳定的生长条件。护和稳定的生长条件。根瘤：根瘤：根瘤菌与豆科植物共生，在植物根瘤菌与豆科植物共生，在植物根部联合发育形成的特殊囊状结构，称根部联合发育形成的特殊囊状结构，称为根瘤。为根瘤。2 2、细菌与植物共生细菌与植物共生（三）寄生关系（三）寄生关系 l植物真菌病害植物真菌病害 真菌病害

31、是植物病害最主要的一类，约占真菌病害是植物病害最主要的一类，约占95%95%。病症病症:腐烂、猝倒、叶斑、溃疡、根腐、萎蔫、过度生长腐烂、猝倒、叶斑、溃疡、根腐、萎蔫、过度生长等。等。l植物病原细菌和植物细菌病害植物病原细菌和植物细菌病害 植物细菌病害约占植物病害的植物细菌病害约占植物病害的3%3%。植物病原细菌：假单孢菌属、黄单胞菌属、土壤杆菌属等植物病原细菌：假单孢菌属、黄单胞菌属、土壤杆菌属等 植物细菌病害症状：斑点、顶死、萎蔫、软腐和根癌等植物细菌病害症状：斑点、顶死、萎蔫、软腐和根癌等l植物病毒和植物病毒病害植物病毒和植物病毒病害 能引起植物病害的病毒约有能引起植物病害的病毒约有30

32、0300多种，它们只能通过植物伤多种，它们只能通过植物伤口侵入植物的活细胞和活组织中。口侵入植物的活细胞和活组织中。植植物物病病毒毒引引起起的的植植物物病病害害症症状状无机物无机物有机物有机物光合作用光合作用分解作用分解作用生产者：生产者：从无机物合成有机物，如植物、微生物从无机物合成有机物，如植物、微生物消费者：消费者：利用有机物进行生活，如动物利用有机物进行生活，如动物分解者：分解者：分解有机物成无机物，如微生物分解有机物成无机物，如微生物 自然界的物质处于由无机物转化成有机物，再自然界的物质处于由无机物转化成有机物，再由有机物转化成无机物的往复循环之中。由有机物转化成无机物的往复循环之中

33、。微生物在生态系统中的地位微生物在生态系统中的地位1 1、微生物是有机物的主要分解者、微生物是有机物的主要分解者微生物最大的价值在于其分解功能。它们分解生物圈内存微生物最大的价值在于其分解功能。它们分解生物圈内存在的动物和植物残体等复杂有机物质，并最后将其转化成在的动物和植物残体等复杂有机物质，并最后将其转化成最简单的无机物，再供初级生产者使用。最简单的无机物，再供初级生产者使用。2 2、微生物是物质循环中的重要成员、微生物是物质循环中的重要成员微生物参与所有的物质循环，大部分元素及其化合物都受微生物参与所有的物质循环，大部分元素及其化合物都受到微生物的作用。在一些物质的循环中，微生物是主要的

34、到微生物的作用。在一些物质的循环中，微生物是主要的成员，而一些过程只有微生物才能进行，有些循环中微生成员，而一些过程只有微生物才能进行，有些循环中微生物作用为关键环节。物作用为关键环节。微生物和动物、植物一样也是由物质组成和由能量维持的生微生物和动物、植物一样也是由物质组成和由能量维持的生命有机体。在土壤、水体中有大量的微生物生物量，贮存着命有机体。在土壤、水体中有大量的微生物生物量，贮存着大量的物质和能量。大量的物质和能量。5 5、微生物在地球生物演化中的作用、微生物在地球生物演化中的作用微生物是最早出现的生物体，并进化成后来的动、植物。藻微生物是最早出现的生物体，并进化成后来的动、植物。藻

35、类的产氧作用，改变大气圈中的化学组成，为后来动、植物类的产氧作用，改变大气圈中的化学组成，为后来动、植物出现打下基础。出现打下基础。4 4、微生物是物质和能量的贮存者、微生物是物质和能量的贮存者3 3、微生物是生态系统中的初级生产者、微生物是生态系统中的初级生产者光能营养和化能营养微生物是生态系统的初级生产者，它们光能营养和化能营养微生物是生态系统的初级生产者，它们具有初级生产者所具有的明显特征，即可直接利用太阳能、具有初级生产者所具有的明显特征，即可直接利用太阳能、无机物的化学能作为能量来源，另一方面其积累下来的能量无机物的化学能作为能量来源，另一方面其积累下来的能量又可以在食物链、食物网中

36、流动。又可以在食物链、食物网中流动。l大气中的大气中的CO2的蓄积的蓄积石化燃料的燃烧；石化燃料的燃烧；微生物对动植物残体的分解；微生物对动植物残体的分解；陆地和海洋中动植物的呼吸作用；陆地和海洋中动植物的呼吸作用；碳酸盐和珊湖礁的分解。碳酸盐和珊湖礁的分解。l大气中大气中 CO2的利用的利用 植物的光合作用；植物的光合作用；溶入水中转变为碳酸盐。溶入水中转变为碳酸盐。一、碳素循环一、碳素循环微生物在自然界物质循环中的作用微生物在自然界物质循环中的作用微生物在碳素循环中作用微生物在碳素循环中作用 l将二氧化碳合成有机物；将二氧化碳合成有机物；l将含碳有机物分解为二氧化碳。将含碳有机物分解为二氧

37、化碳。1、固氮作用、固氮作用 分子态氮被还原成分子态氮被还原成氨氨和和其他氮化物其他氮化物的过程称为固氮作的过程称为固氮作用。生物固氮，即通过微生物的作用固氮，大气中用。生物固氮，即通过微生物的作用固氮，大气中以上的分子态氮都是微生物的活性而固定成氮化物。以上的分子态氮都是微生物的活性而固定成氮化物。2、氨化作用、氨化作用 微生物分解有机氮化物产生微生物分解有机氮化物产生氨氨的过程称为氨化作用。的过程称为氨化作用。很多细菌、真菌和放线菌都能分解蛋白质及其含氮衍生物，很多细菌、真菌和放线菌都能分解蛋白质及其含氮衍生物，氨化作用产生的氨，一部分供微生物，植物同化，一部分氨化作用产生的氨，一部分供微

38、生物，植物同化，一部分被转变成硝酸盐。被转变成硝酸盐。3、硝化作用、硝化作用 微生物将微生物将氧化成硝酸盐的过程称为硝化作用。氧化成硝酸盐的过程称为硝化作用。、反硝化作用、反硝化作用 微生物还原硝酸盐，释放出分子态氮和的过程称微生物还原硝酸盐，释放出分子态氮和的过程称为反硝化作用为反硝化作用,参与这一作用的细菌称为反硝化作用细菌。参与这一作用的细菌称为反硝化作用细菌。反硝化作用的生态学作用反硝化作用的生态学作用土壤及水环境土壤及水环境好氧性机体的呼吸作用好氧性机体的呼吸作用氧被消耗而造成局部的厌氧环境氧被消耗而造成局部的厌氧环境土壤中植物能利用的氮土壤中植物能利用的氮（硝酸盐（硝酸盐NONO3

39、 3-）还原成还原成氮气而消失，从而降低氮气而消失，从而降低了土壤的肥力。了土壤的肥力。松土，排除过多的水分，保松土，排除过多的水分，保证土壤中有良好的通气条件。证土壤中有良好的通气条件。硝酸盐还原细菌进行厌氧呼吸硝酸盐还原细菌进行厌氧呼吸反硝化作用在氮素循环中的重要作用反硝化作用在氮素循环中的重要作用硝酸盐是一种容易溶解于水的物质，通常硝酸盐是一种容易溶解于水的物质，通常通过水从土壤流入水域中。如果没有反硝通过水从土壤流入水域中。如果没有反硝化作用，硝酸盐将在水中积累，会导致水化作用，硝酸盐将在水中积累，会导致水质变坏与地球上氮素循环的中断。质变坏与地球上氮素循环的中断。微生物在微生物在P

40、P素循环中的作用素循环中的作用 l分解含分解含P P有机物释放出有机物释放出POPO4 43-3-l同化磷酸盐为含同化磷酸盐为含P P有机物有机物 l产生有机酸、产生有机酸、HNOHNO3 3、H H2 2COCO3 3，溶解土壤中难溶，溶解土壤中难溶性性P P为可溶性为可溶性P P，供植物吸收，供植物吸收l环境保护涉及环境保护涉及“保护自然环境保护自然环境”与与“防治污染防治污染和其它公害和其它公害”l微生物与环境保护关系极为密切，在环保工作中，微生物与环境保护关系极为密切，在环保工作中，利用微生物处理环境污染物和监测环境，已取得利用微生物处理环境污染物和监测环境，已取得很大成就。而且，微生

41、物在这些方面的作用，还很大成就。而且，微生物在这些方面的作用，还在不断地研究之中，今后将会被利用于更多方面。在不断地研究之中，今后将会被利用于更多方面。对烃的降解对烃的降解l能降解石油的微生物很多，已报道的约有能降解石油的微生物很多，已报道的约有70余属余属200多种。多种。土土壤真菌和细菌以及海洋细菌，丝状真菌等都是石油的壤真菌和细菌以及海洋细菌，丝状真菌等都是石油的重要降解重要降解者者，其中以灰绿青霉，其中以灰绿青霉(Penicillium glaucum)、产朊、产朊假丝酵母假丝酵母(Candida utilis)等真菌，和假单胞菌属、诺卡氏菌属、等真菌，和假单胞菌属、诺卡氏菌属、分枝杆

42、菌属中的一些种类，降解能力最强。分枝杆菌属中的一些种类，降解能力最强。l同时，由于石油是多种烃类的混合物，一般是由多种微生物同时，由于石油是多种烃类的混合物，一般是由多种微生物共同作用而使其降解。共同作用而使其降解。l主要是在加氧酶的催化作用下，将分子氧组合入基质中，形主要是在加氧酶的催化作用下，将分子氧组合入基质中，形成一种含氧的中间产物，然后转化成其他物质而参与代谢过成一种含氧的中间产物，然后转化成其他物质而参与代谢过程。程。对表面活性剂的降解对表面活性剂的降解l表面活性剂主要是合成脂肪酸衍生物、烷基磺酸盐、表面活性剂主要是合成脂肪酸衍生物、烷基磺酸盐、烷基苯磺酸盐、烷基硫酸盐等有机化合物

43、。由于其组烷基苯磺酸盐、烷基硫酸盐等有机化合物。由于其组成分子具有亲水性和疏水性两重性质，故它们倾向于成分子具有亲水性和疏水性两重性质，故它们倾向于聚集在空气聚集在空气-水界面和水界面上，能降低表面张力，促水界面和水界面上，能降低表面张力，促进乳化作用。进乳化作用。l环境中表面活性剂的消失，几乎完全是微生物的作用。环境中表面活性剂的消失，几乎完全是微生物的作用。l例如，新一代合成表面活性剂中使用得最广的烷基苯例如，新一代合成表面活性剂中使用得最广的烷基苯磺酸盐类，能被芽孢杆菌和恶臭假单胞菌降解：经过磺酸盐类，能被芽孢杆菌和恶臭假单胞菌降解：经过脱磺基和氧化两步来降解此类化合物。脱磺基和氧化两步

44、来降解此类化合物。对含苯化合物的降解对含苯化合物的降解l这类化合物耐酸、耐碱、耐腐蚀，具有稳定性、这类化合物耐酸、耐碱、耐腐蚀，具有稳定性、绝缘性、不燃性、耐热性等特点，而被作为绝缘绝缘性、不燃性、耐热性等特点，而被作为绝缘油、载热体、软化剂、涂料、添加剂等广泛用于油、载热体、软化剂、涂料、添加剂等广泛用于工业。因此，在其生产与使用过程中造成环境污工业。因此，在其生产与使用过程中造成环境污染，可引起人和动物中毒。染，可引起人和动物中毒。l能降解多氯联苯的微生物能降解多氯联苯的微生物：腊状芽孢杆菌、邻单：腊状芽孢杆菌、邻单胞菌胞菌(Plesiomonas sp.)、产碱菌和不动杆菌、无、产碱菌和

45、不动杆菌、无色细菌；通过解脂假丝酵母、小球诺卡氏菌、红色细菌；通过解脂假丝酵母、小球诺卡氏菌、红色诺卡菌和酿酒酵母等混合菌的共代谢，能使多色诺卡菌和酿酒酵母等混合菌的共代谢，能使多氯联苯完全降解。氯联苯完全降解。微生物对苯的分解微生物对苯的分解微生物对甲基环己烷的分解微生物对甲基环己烷的分解l氰和腈氰和腈由于石油化工工业和人造纤维工业的发展，含有由于石油化工工业和人造纤维工业的发展，含有机腈化物机腈化物(如丙烯腈如丙烯腈)和无机氰成分的废水日益增和无机氰成分的废水日益增多，它们均为剧毒物。多，它们均为剧毒物。l能分解氰和腈化物的微生物：能分解氰和腈化物的微生物：诺卡氏菌、腐皮镰孢霉、木霉、假单

46、胞菌、诺卡氏菌、腐皮镰孢霉、木霉、假单胞菌、无色杆菌和产碱菌等无色杆菌和产碱菌等1414个属，共计个属，共计4949个种。个种。对农药的降解对农药的降解l农药是除草剂、杀虫剂、杀菌剂等化学药剂的总农药是除草剂、杀虫剂、杀菌剂等化学药剂的总称。由于农药对粮食生产的重要，目前全世界农称。由于农药对粮食生产的重要，目前全世界农药的总产量已达药的总产量已达200200多万吨，品种约有多万吨，品种约有500500余种，余种，常用的也有常用的也有100100种。种。l农药多是有机氯制剂、有机磷制剂和有机汞制剂。农药多是有机氯制剂、有机磷制剂和有机汞制剂。这些有毒化合物累积于自然环境中，对人和动物这些有毒化

47、合物累积于自然环境中，对人和动物具有严重的危害。具有严重的危害。l环境中有机农药的消失，主要是由于微生物的降环境中有机农药的消失，主要是由于微生物的降解作用。并已从土壤、水体、污泥、污水中分离解作用。并已从土壤、水体、污泥、污水中分离到能降解农药的细菌、放线菌、真菌等微生物。到能降解农药的细菌、放线菌、真菌等微生物。由此，可利用微生物降解有机污染物。由此，可利用微生物降解有机污染物。微生物对重金属的转化微生物对重金属的转化 自然界中存在多种重金属，其中以汞、砷、自然界中存在多种重金属，其中以汞、砷、铅、镉、铬等的生物毒性最为显著。铅、镉、铬等的生物毒性最为显著。广东横石河边死亡村庄调查：广东横

48、石河边死亡村庄调查：214214人死于癌症人死于癌症餐厅免费茶水重金属大多超标可能引发肝肾中毒餐厅免费茶水重金属大多超标可能引发肝肾中毒 l重金属对人类的毒害常与它的存在状态有密切关重金属对人类的毒害常与它的存在状态有密切关系。系。如有机汞和有机铅化合物引起的环境危害超如有机汞和有机铅化合物引起的环境危害超过它们的无机化合物；六价铬比三价铬更具毒性。过它们的无机化合物；六价铬比三价铬更具毒性。因此，研究重金属在自然环境中的转化，对防止因此，研究重金属在自然环境中的转化，对防止重金属对环境的污染具有重要的意义。重金属对环境的污染具有重要的意义。l微生物不能降解重金属，只能使它们发生形态间微生物不

49、能降解重金属，只能使它们发生形态间的相互转化及分散和富集过程。另外，微生物代的相互转化及分散和富集过程。另外，微生物代谢活动的结果，形成大量各种产物，能对金属离谢活动的结果，形成大量各种产物，能对金属离子起增溶、沉淀、螯合等作用。子起增溶、沉淀、螯合等作用。淮河治污：伤心年两淮河治污：伤心年两“第一第一”年，年，淮河水污染防治暂行条例淮河水污染防治暂行条例问问世，这是我国中央政府第一次为一个流域水体污世，这是我国中央政府第一次为一个流域水体污染治理制订法规；染治理制订法规；年月日，国家环保总局新闻发年月日，国家环保总局新闻发布会披露：经国务院批准，淮河流域从即刻起至布会披露：经国务院批准，淮河

50、流域从即刻起至7月份启动环境应急预案，以保障枯水期淮河流域月份启动环境应急预案，以保障枯水期淮河流域群众的饮水安全。这是中国历史上第一次启动环群众的饮水安全。这是中国历史上第一次启动环境应急预案。境应急预案。（一）测定污水污染程度的指标（一）测定污水污染程度的指标生物需氧量（生物需氧量（bological oxygen demand，BOD）在在20oC和足够供氧的条件下，测定和足够供氧的条件下，测定1 L污水在污水在5天或天或20天培养过程中的耗氧量。天培养过程中的耗氧量。化学需氧量（化学需氧量（chemical oxygen demand，COD）强氧化剂强氧化剂(重铬酸钾）氧化重铬酸钾）