微生物生态与物质转化剖析.docVIP

5 微生物生态与物质转化 5.1生态系统与微生物生态系统 1、生态系统“是指生物群落与其周围非生物环境组成的系统。根据生物群落种类生态系统可分为动物、植物、微生物3个生态系统. 2、微生物生态系统：微生物与其周围非生物环境组成的具有一定结构和功能的开放系统。如土壤微生物生态系统、空气微生物生态系统、水体微生物生态系统。 5.1.1自然环境中的微生物 微生物适应能力强 同一种细菌可见于多种生境，微生物的分布反映了生境的特征。 可分布在极端环境 可以不同形式存在 5.1.1.1土壤中的微生物 为什么土壤是微生物栖息的良好生境？ 1、土壤的生态条件 1）营养：有大量的有机元素和微量元素 2）pH值：土壤pH值范围在3.5～8.5之间，多数在5.5～8.5之间，不少土壤呈中性 3）渗透压：0.3～0.6MPa之间，为微生物的等渗或低渗环境，有利于微生物摄取营养。 4）氧气和水：土壤中的小孔隙即为土壤的通气管道，又可蕴含水分（毛细管作用） 5）温度：温度变化幅度较空气小，一般在10～25℃ 6）保护层：表层土（几毫米厚）可以保护微生物免受太阳光中紫外线辐射的直接照射致死。 2、土壤中微生物的分布 1）主要聚集在表土层或耕作层土壤中，多数以微菌落的形式分布在土壤颗粒和有机质表面、植物根际 2）土壤中微生物的数量、类群、分布受很多因素影响，多变。土壤水分含量、有机物含量、气候、季节 3）个体数量上，以细菌最多；生物量上，以真菌最多。 3、土壤中微生物的种类 1）细菌 数量最大、种类最多、功能多样的微生物类群；各土层都有；以异养型和无芽孢细菌为主 放线菌 在有机质丰富的中性到微碱性土壤中较多；异养菌，分解土壤中的有机质。 真菌 主要分布在土壤表面的枯枝落叶层和表土层中，在肥沃、酸性和通气良好的土壤中数量较多，可以分解难分解的有机物，在土壤形成和肥力提高过程中有重要作用 蓝细菌 主要分布在表土层中，中性到偏碱性土壤中较多 藻类 主要分布在表土层和表层积水中 6）原生动物 多集中在有机质和微生物丰富的表层土壤中；原生动物以藻类、细菌、真菌及其他微生物为食，对土壤中微生物的种类和数量起到平衡和调控的作用。 5.1.1.2水体中的微生物 1、水体中微生物的分布 分布特点 微生物在水中的分布是不均匀的 水体环境区分为淡水和海水，微生物类群有所差异 2）淡水中的微生物 （1）影响淡水微生物群落分布、种类和数量的因素有 水体类型、污染程度、有机物含量、水温、pH值、水深等 （2）淡水生境分为静水和流水，其微生物分布的共同特点是 沿岸水域有机物较多、微生物种类和数量也多、在较深水域有垂直层次分布的特点 3）海水中的微生物 渗透压大、温度低、海面阳光照射强烈，不适合微生物生长 分布模式：类似淡水微生物，近海(内海；海面(海底 5.1.1.3空气中的微生物 1、不适合微生物生长的场所 2、空气中微生物分布不均，且没有固定的类群 环境绿化程度高，尘埃颗粒少，则微生物数量少；反之，微生物数量多 5.1.2微生物间的关系 1、互生关系 1）两种可以单独生活的微生物共存于同一环境中，相互提供营养与其他生活条件，双方互为有利，相互受益。 2）废水处理中，加入硫磺细菌可以分解高浓度的硫化氢，使其他降解微生物免于硫化氢的毒害。 2、共生关系 1）共生是指两种不能单独生活的微生物共同生活于同一环境中，各自执行优势的生理功能，在营养上互为有利，在形态上形成了特殊的共生体 2）比较典型的事例是地衣，它是蓝细菌或藻类与真菌共同组成的一个形态和生理单位。藻或蓝细菌通过光合作用向真菌提供有机养料，固氮蓝细菌还可以同时提供有机氮素营养，真菌菌丝所摄取得的水和无机盐又可以提供给蓝藻或蓝细菌，因此地衣能耐干旱、潮湿和抗寒冷。 3、竞争关系 1）两个微生物种群间因利用相同的养料、生长基质或环境条件时发生的相互竞争。由于微生物的世代时间比较短，代谢强度大，所以生存竞争往往表现得很激烈。 2） 种内微生物斗争 种间微生物斗争 ?3）竞争结果：优胜劣汰 4、拮抗作用（偏害作用） 1）一种微生物可以产生不利于另一种微生物生存的代谢物质，或者代谢活动改变了生存环境，使这种环境不利于其他周围微生物的生长，而对本身无影响。 2） 非特异性拮（jie）抗：微生物自身的代谢活动改变环境条件，进而抑制或杀死其他微生物，间接作用 特异性拮抗：微生物产生一些特殊的次生代谢产物，可以在低浓度下特异性地抑制和杀死其他微生物，直接作用 举例： 非特异性拮抗 乳酸菌和醋酸菌在发酵过程中，不断降低pH，结果绝大多数不耐酸的微生物就不能生存，甚至趋向死亡。 酵母菌在无氧条件下将糖发酵成酒精，当酒精浓度达到一定数值时，其他微生物就不能生存。 ?（2）特异性拮