1、第八章 微生物生態(tài),第一節(jié) 微生物生態(tài)系統(tǒng)的概念及其特點(diǎn) 第二節(jié) 微生物在自然及人為環(huán)境中的分布 第三節(jié) 微生物之間的相互作用 第四節(jié) 自然界物質(zhì)循環(huán)中微生物的作用,第一節(jié) 微生物生態(tài)系統(tǒng)的概念及其特點(diǎn),一、微生物生態(tài)系統(tǒng),生態(tài)系統(tǒng): 生物群落與其生存環(huán)境組成的整體系統(tǒng)。 微生物生態(tài)系統(tǒng)： 微生物與周?chē)纳锛胺巧锕餐瑯?gòu)成的整體系統(tǒng)。 微生物生態(tài)學(xué)： 研究微生物與其周?chē)锖头巧锃h(huán)境之間相互關(guān)系的科學(xué)。,第一節(jié) 微生物生態(tài)系統(tǒng)的概念及其特點(diǎn),二、微生物生態(tài)系統(tǒng)的特點(diǎn),1、微環(huán)境 微生物的微環(huán)境指直接影響微生物生存和發(fā)展的，與微生物的關(guān)系最為密切的微生物細(xì)胞周?chē)h(huán)境。,2、穩(wěn)定性 由于微生物

2、生態(tài)系統(tǒng)中微生物種類(lèi)的多樣性,使之在環(huán)境條件一定范圍的變化時(shí),微生物種類(lèi)組成比較穩(wěn)定的特性。,3、適應(yīng)性 微生物的微環(huán)境發(fā)生劇烈變化時(shí)，微生物群落的結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化的特性。,第二節(jié) 微生物在自然及人為環(huán)境中的分布,一、大氣中的微生物,1、存在形式：多為孢子 2、來(lái) 源：土壤、水體、動(dòng)物 3、常見(jiàn)種類(lèi)： 霉 菌：曲霉、青霉、木霉、根霉、毛霉、白地霉 細(xì) 菌：枯草芽孢桿菌、八疊球菌等 病原菌：結(jié)核桿菌、白喉?xiàng)U菌、肺炎雙球菌、流感病毒,表8-1 不同室內(nèi)環(huán)境的微生物總數(shù)及致病微生物的種類(lèi)和數(shù)量（cfu/m3）,第二節(jié) 微生物在自然及人為環(huán)境中的分布,一、大氣中的微生物,第二節(jié) 微生物在自然及人為

3、環(huán)境中的分布,一、大氣中的微生物,4、大氣微生物分布（數(shù)量與種類(lèi)）的影響因子： （1）地區(qū)性質(zhì) （2）季節(jié)的演替 （3）氣候條件:日照、降水、氣流,表8-2 不同場(chǎng)所的上空微生物數(shù)量（cfu/m3）,二、水圈中的微生物,（一）淡水微生物 1、來(lái)源：土壤、空氣、污水及有機(jī)殘?bào)w 2、種類(lèi)：自養(yǎng)菌 3、影響微生物在淡水中分布的因子：營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、溫度、溶解氧等。,第二節(jié) 微生物在自然及人為環(huán)境中的分布,浸入小河里的載玻片上的發(fā)育形成的小菌落,二、水圈中的微生物,藍(lán)細(xì)菌、藻、水生植物,層次化湖泊生態(tài) Ecology of a Stratified lake,水體不同層次微生物分布,第二節(jié) 微生物在自然及人

4、為環(huán)境中的分布,二、水圈中的微生物,（二）海洋微生物 1、種類(lèi)：多數(shù)是嗜鹽菌 2、分布： （1）平面分布：近海數(shù)量很高 （2）垂直分布： 表層：好氧性微生物 中層：紫硫細(xì)菌 底層：厭氧菌及硫酸還原菌,第二節(jié) 微生物在自然及人為環(huán)境中的分布,二、水圈中的微生物,（三）水體自?xún)艏拔廴舅w的微生物生態(tài) 1、水體自?xún)暨^(guò)程,第二節(jié) 微生物在自然及人為環(huán)境中的分布,水體接納了一定量的有機(jī)污染物后，在物理的、化學(xué)的及生物等因素的綜合作用后得到凈化，水質(zhì)恢復(fù)到污染前的水平和狀態(tài)。,二、水圈中的微生物,（三）水體自?xún)艏拔廴舅w的微生物生態(tài) 2、污染水體的微生物生態(tài),第二節(jié) 微生物在自然及人為環(huán)境中的分布,三、極

5、端環(huán)境中的微生物,極端環(huán)境： 高、低溫環(huán)境 高鹽環(huán)境 高酸、高堿環(huán)境 高壓環(huán)境。,第二節(jié) 微生物在自然及人為環(huán)境中的分布,三、極端環(huán)境中的微生物,（一）嗜熱微生物 1、發(fā)現(xiàn),第二節(jié) 微生物在自然及人為環(huán)境中的分布,地?zé)崛?熱水系統(tǒng) 制糖廠,三、極端環(huán)境中的微生物,（一）嗜熱微生物 2、生存機(jī)制（高溫對(duì)微生物的一般影響是什么？） 有限的保護(hù)機(jī)制：細(xì)胞膜的蠟質(zhì)程度、震熱蛋白 極端嗜熱菌的保護(hù)機(jī)制：高溶點(diǎn)脂肪、抗熱蛋白、核酸保護(hù)蛋白,第二節(jié) 微生物在自然及人為環(huán)境中的分布,（二）嗜冷微生物 1、發(fā)現(xiàn) （紅雪現(xiàn)象：嗜寒水藻）,三、極端環(huán)境中的微生物,第二節(jié) 微生物在自然及人為環(huán)境中的分布,耐寒喜溫型

6、嗜冷型,（二）嗜冷微生物 2、生存機(jī)制 特殊的酶、細(xì)膜含特殊的脂肪,三、極端環(huán)境中的微生物,第二節(jié) 微生物在自然及人為環(huán)境中的分布,四、土壤中的微生物,（一）土壤與微生物相互作用 1、微生物對(duì)土壤的作用： （1）微生物是土壤形成的先驅(qū)生物 自養(yǎng)固氮菌固氮，使成土母質(zhì)間有了氮素成分。 （2）為植物生長(zhǎng)提供有效氮源。 有機(jī)態(tài)氮向無(wú)機(jī)氮（氨態(tài)氮、硝態(tài)氮）的轉(zhuǎn)換,第二節(jié) 微生物在自然及人為環(huán)境中的分布,2、土壤對(duì)微生物的作用 土壤是微生物良好的生活場(chǎng)所。 土壤為微生物生長(zhǎng)提供有利條件： 土壤中含有大量的有機(jī)物 土壤中含有大量的礦物質(zhì) 土壤中含有一定的水分 土壤中含有一定的空隙 土壤具有保溫性 土壤的p

7、H值一般為5.58.5之間,第二節(jié) 微生物在自然及人為環(huán)境中的分布,四、土壤中的微生物,（二）土壤中微生物的分布 1、土壤剖面結(jié)構(gòu)與微生物垂直分布,有機(jī)質(zhì)層,淀積層,碳酸鹽積累,疏松母質(zhì),淋溶層,土體層,第二節(jié) 微生物在自然及人為環(huán)境中的分布,四、土壤中的微生物,（二）土壤中微生物的分布 2、土壤團(tuán)聚體與微生物的分布 土壤團(tuán)聚體（土壤團(tuán)粒）：由土壤礦物質(zhì)顆粒（黏粒）、微生物、植物殘?bào)w以及腐殖質(zhì)構(gòu)成的微團(tuán)聚體經(jīng)過(guò)多次復(fù)合和團(tuán)聚而成的結(jié)構(gòu)。,不同的團(tuán)聚體微生物的分布不同。同一團(tuán)聚體內(nèi)外微生物的分布不同。,第二節(jié) 微生物在自然及人為環(huán)境中的分布,四、土壤中的微生物,土壤顆粒表面的微生物,團(tuán)聚體周?chē)?/p>

8、等氧線,（二）土壤中微生物的分布 2、土壤團(tuán)聚體與微生物的分布,團(tuán)聚體周?chē)牡妊蹙€,耕地土壤一個(gè)團(tuán)聚體等氧壓線，在近中心部位為一缺氧帶，由此向外，氧濃度逐漸提高。,O2%,第二節(jié) 微生物在自然及人為環(huán)境中的分布,四、土壤中的微生物,3、根際微生物,（1）幾個(gè)基本概念 根際 根際效應(yīng) 根土比,溶胞物質(zhì),植物黏液,滲出物,黏質(zhì),植物黏液,滲出物和分泌物,植物黏液,植物黏液,植物根際,第二節(jié) 微生物在自然及人為環(huán)境中的分布,四、土壤中的微生物,（二）土壤中微生物的分布,（2）根際微生物類(lèi)群 1、根際細(xì)菌：假單胞菌、黃桿菌、產(chǎn)堿桿菌 2、根際真菌：鐮孢霉屬、黏帚霉屬、青霉屬 3、根際原生動(dòng)物,第二節(jié)

9、微生物在自然及人為環(huán)境中的分布,3、根際微生物,（二）土壤中微生物的分布,四、土壤中的微生物,第二節(jié) 微生物在自然及人為環(huán)境中的分布,五、活性污泥中的微生物,活性污泥： 由細(xì)菌、微型動(dòng)物為主的微生物與懸浮物質(zhì)、膠體物質(zhì)混雜在一起形成的具有很強(qiáng)吸附分解有機(jī)物的能力和良好的沉降性能的絮狀體顆粒。,經(jīng)過(guò)初沉 的廢水,空氣,曝氣池,二次沉淀池,出水,剩余污泥,回流污泥,第二節(jié) 微生物在自然及人為環(huán)境中的分布,五、活性污泥中的微生物,動(dòng)膠菌屬 叢毛單胞菌屬 產(chǎn)堿桿菌屬 微球菌屬 棒狀桿菌屬 黃桿菌屬 無(wú)色桿菌屬 芽孢桿菌屬 假單胞菌屬 亞硝化單胞菌屬 短桿菌屬 固氮菌屬 浮游球衣屬 微絲菌屬 大腸桿菌屬

10、 產(chǎn)氣桿菌屬 節(jié)桿菌屬 螺菌屬 其中可分為優(yōu)勢(shì)菌、較多、一般、及少量四個(gè)數(shù)量等級(jí)。,、構(gòu)成正?；钚晕勰嗟闹饕?xì)菌,第二節(jié) 微生物在自然及人為環(huán)境中的分布,五、活性污泥中的微生物,、活性污泥中的原生動(dòng)物,教材P113表6-4,活性污泥的成熟度與原生動(dòng)物的種類(lèi)分布,活 性 污 泥 逐 步 成 熟,游動(dòng)型纖毛蟲(chóng),肉足類(lèi)鞭毛類(lèi),爬行型纖毛蟲(chóng),附著型纖毛蟲(chóng),教材P114表6-5,1、偏利共棲： 一群微生物得益，而另一群體不受影響。（普遍）,氨化 細(xì)菌,亞硝酸菌,有機(jī)氮,氨態(tài)氮,亞硝酸,氨化作用,硝化作用,第三節(jié) 微生物之間的相互作用,2、互利共棲： 兩個(gè)群體相互協(xié)作，達(dá)到在某一生境中共同生存的目的。,H

11、2S,硫酸鹽,硫酸鹽 還原菌,綠硫 細(xì)菌,第三節(jié) 微生物之間的相互作用,3、共生： 兩個(gè)群體形成具有特殊結(jié)構(gòu)、功能和絕對(duì)互利關(guān)系的高度專(zhuān)一的共生體。 地衣：是由藻類(lèi)或藍(lán)細(xì)菌與真菌形成的共生體,光合作用,運(yùn)輸?shù)V質(zhì)營(yíng)養(yǎng),第三節(jié) 微生物之間的相互作用,4、競(jìng)爭(zhēng)： 兩個(gè)或多個(gè)群體共同依賴(lài)同一個(gè)生長(zhǎng)基質(zhì)或環(huán)境因素，結(jié)果一方或兩方的群體大小或生長(zhǎng)率受到限制的現(xiàn)象。,根瘤菌接種劑與土壤中的土著性根瘤菌的競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系,第三節(jié) 微生物之間的相互作用,5、偏害或拮抗： 某一微生物群體產(chǎn)生某種物質(zhì)，使另一微生物群體生長(zhǎng)受到抑制，而本身不受影響的現(xiàn)象。,酸泡菜與酸牛奶： 水體中的產(chǎn)氧藻類(lèi)： 抗生素產(chǎn)生菌：,第三節(jié) 微生物

12、之間的相互作用,6、寄生： 一種微生物寄生在另一種微生物細(xì)胞中或細(xì)胞表面，從寄主中取得養(yǎng)料，并引起寄主病害或死亡。 噬菌體與細(xì)菌 蛭弧菌寄生于革蘭氏陰性菌（蛭弧菌被噬菌體寄生超寄生現(xiàn)象） 粘細(xì)菌對(duì)細(xì)菌的寄生：依靠胞外酶溶解敏感菌群，釋放出營(yíng)養(yǎng)物,第三節(jié) 微生物之間的相互作用,7、捕食： 一種微生物直接吞食另一種微生物的現(xiàn)象。 原生動(dòng)物對(duì)細(xì)菌的捕食 藻類(lèi)對(duì)細(xì)菌和其它藻的捕食,各種捕食線蟲(chóng)的真菌和捕捉器,1,2,3,4a,4b,5a,5b,1 梯狀捕捉網(wǎng) 2 環(huán)狀捕捉網(wǎng) 3 環(huán)狀捕捉網(wǎng) 4a 三環(huán)菌絲網(wǎng) 4b 絞環(huán)和被勒死的昆蟲(chóng) 5a 環(huán)狀網(wǎng) 5b 被兩個(gè)環(huán)狀網(wǎng)勒死的線蟲(chóng)和侵入蟲(chóng)體的菌絲,第三節(jié)

13、微生物之間的相互作用,一、 碳素循環(huán)中微生物的作用 纖維素的分解 半纖素的分解 果膠物質(zhì)的分解 木質(zhì)素的分解 幾丁質(zhì)的分解 二、 氮素循環(huán)中微生物的作用 氨化作用 硝化作用 反硝化作用 生物固氮,第四節(jié) 自然界物質(zhì)循環(huán)中微生物的作用,一、 碳素循環(huán)中微生物的作用,第四節(jié) 自然界物質(zhì)循環(huán)中微生物的作用,（一）纖維素的分解,(C6H10O5）n,1014,1、分解纖維素的微生物 (1)有氧、中溫條件 a.真菌(木霉屬) 木材腐朽： 棕色腐朽（褐腐）：真菌分解纖維素剩下木質(zhì)素 白 腐：真菌分解木質(zhì)素剩下纖維素 b.細(xì)菌（食纖維菌屬) c.放線菌,一、 碳素循環(huán)中微生物的作用,第四節(jié) 自然界物質(zhì)循環(huán)中

14、微生物的作用,(2)無(wú)氧中溫條件 細(xì)菌：纖維分解梭菌。 真菌：木朽菌、層孔菌 放線菌：,（一）纖維素的分解,(3)高溫條件：在6070條件下生長(zhǎng)，并分解纖維素 細(xì) 菌：熱纖維菌 放線菌：鏈霉菌屬、小單孢菌屬,第四節(jié) 自然界物質(zhì)循環(huán)中微生物的作用,一、 碳素循環(huán)中微生物的作用,（一）纖維素的分解,2、微生物分解纖維素的生化機(jī)制 纖維素 單糖,纖維素復(fù)合酶的類(lèi)型（按作用場(chǎng)所分）： 表面酶：分布于細(xì)胞表面,不能在其細(xì)胞培養(yǎng)液中起作用的酶（食纖維菌） 外 酶：分泌到胞外,在細(xì)胞生活環(huán)境中起作用的酶（真菌的纖維素酶）。,內(nèi)切葡萄糖酶 外切葡萄糖酶 -葡萄糖苷酶,纖維素復(fù)合酶,第四節(jié) 自然界物質(zhì)循環(huán)中微生

15、物的作用,一、 碳素循環(huán)中微生物的作用,（二）半纖維素的分解,五碳糖、六碳糖及糖醛酸的組成的多糖,分解半纖維素的微生物：,第四節(jié) 自然界物質(zhì)循環(huán)中微生物的作用,一、 碳素循環(huán)中微生物的作用,（三）果膠物質(zhì)的分解,半乳糖醛酸以-1，4糖苷鍵連成的多糖,第四節(jié) 自然界物質(zhì)循環(huán)中微生物的作用,一、 碳素循環(huán)中微生物的作用,（三）果膠物質(zhì)的分解,第四節(jié) 自然界物質(zhì)循環(huán)中微生物的作用,一、 碳素循環(huán)中微生物的作用,（四）木質(zhì)素的分解,帶支鏈的芳香族化合物的聚合體。,降解特點(diǎn)：,主要微生物：真菌中的擔(dān)子菌。,第四節(jié) 自然界物質(zhì)循環(huán)中微生物的作用,一、 碳素循環(huán)中微生物的作用,（五）幾丁質(zhì)的分解,N-乙酰氨

16、基葡萄糖以-1，4糖苷鍵連接,細(xì)菌：嗜幾丁質(zhì)芽孢桿菌 放線菌：鏈霉菌,第四節(jié) 自然界物質(zhì)循環(huán)中微生物的作用,一、 碳素循環(huán)中微生物的作用,有機(jī)氮,無(wú)機(jī)氮,無(wú)機(jī)氮,無(wú)機(jī)氮,氮 氣,植物及微生物的固定,微生物,微生物,微生物,微生物,微生物,第四節(jié) 自然界物質(zhì)循環(huán)中微生物的作用,二、 氮素循環(huán)中微生物的作用,（一）氨化作用,有機(jī)態(tài)N被微生物降解形成NH3的過(guò)程,(1)蛋白質(zhì)物質(zhì)的氨化作用過(guò)程,氧化脫氨基作用 水解脫氨基作用 還原脫氨基作用,第四節(jié) 自然界物質(zhì)循環(huán)中微生物的作用,二、 氮素循環(huán)中微生物的作用,二、 氮素循環(huán)中微生物的作用,（一）氨化作用,(2)尿素的氨化,CO(NH2)2+2H2O

17、(NH4)2CO3,尿酶,2NH3+CO2+H2O,第四節(jié) 自然界物質(zhì)循環(huán)中微生物的作用,（一）氨化作用,(2)尿素的氨化,尿素細(xì)菌： 1、球菌：尿素生孢八疊球菌 2、芽孢桿菌：巴斯德尿素芽孢桿菌,第四節(jié) 自然界物質(zhì)循環(huán)中微生物的作用,二、 氮素循環(huán)中微生物的作用,（一）氨化作用,(2)尿素的氨化,尿素細(xì)菌的生理特點(diǎn)： 喜好堿性條件。 以尿素、銨鹽為N源，以有機(jī)C為C源、能源。,第四節(jié) 自然界物質(zhì)循環(huán)中微生物的作用,二、 氮素循環(huán)中微生物的作用,（二）硝化作用,銨氧化形成硝酸的微生物學(xué)過(guò)程,硝化作用,化能自養(yǎng)型,異 養(yǎng) 型,1、硝化細(xì)菌和硝化作用的過(guò)程,第四節(jié) 自然界物質(zhì)循環(huán)中微生物的作用,二、 氮素循環(huán)中微生物的作用,2、影響硝化作用的環(huán)境因素 (1)pH值：適宜微堿性 (2)溫度：4-40，最適：25-35 (3)通氣：需氧 (4)濕度：過(guò)量影響通氣，不足引起細(xì)胞缺水。 3、硝化作用的農(nóng)業(yè)意義 淋溶 硝化作用的化學(xué)抑制,（二）硝化作用,第四節(jié) 自然界物質(zhì)循環(huán)中微生物的作用,二、 氮素循環(huán)中微生物的作用,（三）反硝化作用,微生物還原硝酸為