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(duì)微生物的作用及微生物對(duì)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(diǎn)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(yíng)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(diǎn),類群、數(shù)量和分布主要受到營(yíng)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(yíng)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(gè)/ml大腸菌群數(shù)：< 3個(gè)／1L,富營(yíng)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(tuán)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(jì)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(jìn)化了一些特殊的適應(yīng)結(jié)構(gòu)，有助于它們?cè)诳諝庵猩婧蛡鞑?，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(zhǎng)。,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(duì)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(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, 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(wú)菌動(dòng)物與悉生生物,凡在其體內(nèi)外不存在任何正常菌群的動(dòng)物, 稱為無(wú)菌動(dòng)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(wú)菌動(dòng)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(zhǎng), 一般對(duì)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(yíng)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(wàn)～600 萬(wàn)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(dòng)物以及4

9、000 種病毒等共20 萬(wàn)種土壤是最豐富的微生物資源庫(kù),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(dú)生活的生物,當(dāng)它們?cè)谝黄饡r(shí),通過各自的代謝活動(dòng)而有利于對(duì)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(dòng)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(yíng)養(yǎng)并進(jìn)行繁殖,同時(shí)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(dòng)物,蛭弧菌（bdellovibrio）,蛭弧菌：世界上速度最快的游泳家，每秒移動(dòng)的距離為自身體長(zhǎng)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(zhǎng)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(yíng)養(yǎng)需要的相互關(guān)系。 如：原生動(dòng)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(wú)價(jià)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(jiǎn)單, 屬于一種典型的沉積循環(huán)。,3 個(gè)主要轉(zhuǎn)化環(huán)節(jié)為:不溶性無(wú)機(jī)磷的可溶化可溶性無(wú)機(jī)磷的有機(jī)化有機(jī)磷的礦化,第四節(jié) 微生物與環(huán)境保護(hù),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(cè)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(wú)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(lái)源,生活污水：代謝廢物及食物殘?jiān)I(yè)廢水：有機(jī)、無(wú)機(jī)的有毒物質(zhì),富營(yíng)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(zhǎng)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(jī)氮含量TOC（total organic carbon）,評(píng)價(jià)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(jī)物吸附有機(jī)物并分解之吸附金屬離子與有機(jī)物形成絡(luò)合物利于沉降原生動(dòng)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(jī)物的能力 細(xì)菌、酵母菌、霉菌、原生動(dòng)物以菌膠團(tuán)的形式存在,指生長(zhǎng)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(jī)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