微生物生态学-4.1生物群体的相互作用
微生物学生态
动物类型 寡毛类（颤蚯蚓） 颤蚯蚓，增多
轮虫、浮游甲壳 轮虫、浮游甲
动物
壳动物增多
显花植物 鱼类 底泥
无 无 大量的有机质
无 无 部分无机化
出现 无 大量无机化
增多 有
(2)海水型水体微生物
1）海水的含盐量3%左右，能在其中生活的微生物为 嗜盐菌。
真正的海洋细菌在缺少氯化钠的情况下是不能生长 的，为：一些藻类以及细菌中的芽孢杆菌属、假单 孢菌属、弧菌属及一些发光细菌等。
微生物多样性与DNA指纹技术
环境样品中的微生物DNA提取物通常是不同微生物 的DNA混合物，经过PCR后，其产物是序列等长但 不同源DNA片段的混合物。混合物中序列的多样性 和不同序列的丰度在一定程度上反映了原始样品中 微生物种群的多样性和不同物种的丰度。如果可以 将这些序列等长但不同源DNA片段分离开，则可对 样品中微生物群落的组成进行初步的分析。经过多 年的研究，现在已经有多种DNA指纹技术，又称为 多态性分析
（五）极端环境下的微生物
极端环境：高温、低温、高酸、高碱、高盐、 高毒、高渗、高压、干旱或高辐射强度等绝 大多数生物都无法生存的环境。 极端微生物（嗜极菌）：凡依赖于这些极端 环境才能正常生长繁殖的微生物。
极端环境
不同生物的pH极限
红色为古细菌，蓝色为细菌，浅绿色为藻类，棕色为 真菌，黄色为原生动物，绿色为植物，紫色是动物。
微生物学 生态
变性梯度凝胶电泳
(Denaturing Gradient Gel Electrophoresis， DGGE）
DGGE的原理是：在碱基序列上存在差异的不同DNA双链解 链时需要不同的变性剂浓度，DNA双链一旦解链，其在聚丙 烯酰胺凝胶中的电泳速度将会急剧下降；因此，将PCR扩增 得到的等长的DNA片段加入到含有变性剂梯度的凝胶中进行 电泳，序列不同的DNA片段就会在各自相应的变性剂浓度下 变性，发生空间构型的变化，导致电泳速度的急剧下降，以 至停留在其相应的不同变性剂梯度位置，染色后可以在凝胶 上呈现为分开的条带。每个条带代表一个特定序列的DNA片 段。在不同泳道中停留在相同位置的条带，一般可视为具有 相同的DNA序列。
和准确的分析测定在微生物生态研究中十分 重要，传统的微生物分析测定方法，包括显 微镜微生物形态观察、选择性培养基计数、 纯种分离和生理生化鉴定等，在环境样品研 究中都存在巨大缺陷。
近年来， 人们运用微生物生物化学分类的一些生物标记，包 括呼吸链泛醌、脂肪酸和核酸，来进行环境样品中 的微生物种群分析。 其中，以16S rRNA／DNA为基础的分子生物学技 术已成为普遍接受的方法，该技术主要利用不同微 生物在16S核糖体RNA (rRNA)及其基因(rDNA)序列 上的差异来进行微生物种类的鉴定和定量分析。
极端环境微生物的研究意义
由于极端环境微生物能产生许多独特的稳定蛋 白，在生物技术产业上有很高的价值，它们产 生的许多酶已经在市场上得到广泛的应用。 在生物学上，极端环境微生物的意义也不能被 低估，通过对16s rDNA的研究，Woese在 1990年提出了新的分类系统。 对极端环境微生物中古细菌的研究，显示这一 类微生物和已知的微生物有显著的差别，从而， 提出了新的分类系统，即三域分类系统－古菌、 细菌和真核生物。
微生物生态学试卷A答案【考试试卷答案】
《微生物生态学》课程试卷A答案
一．名词解释（共10小题，每题3分，共30分）
1．生态学：研究生物群体与其周围的生物和非生物环境条件间相互作用的规律的学科。
2．COD：化学需氧量，是指水体中能被氧化的物质在规定条件下用氧化剂进行氧化所消耗的氧量。
3．根土比：是指根际微生物数量与根际以外的微生物数量之比称为根土比。
4．生物放大作用：是指生物体从周围环境中吸收某些元素或不易分解的化合物，这些污染物在体内积累，并通过食物链向下传递，在生物体内的含量随生物的营养级的升高而升高，使生物体内某些元素或化合物的浓度超过了环境中浓度的现象。
5．嗜极微生物：是指生活在各种极端恶劣环境下的微生物，如高温、低温、高压、高酸、高碱、高盐环境等。
6．反硫化作用：是指在厌氧条件下，土壤微生物将硫酸盐或氧化态的硫化物经还原作用形成硫化氢的过程。
7．生物絮凝作用：是指在水或污水处理中，使溶胶和其他带电悬浮小颗粒聚集沉淀的过程。
8．腐殖质：是指自然界的生物发生的，一般呈黄至黑色，高分子量可分级，异质性强的有机质的总称。
9．不可培养微生物：是指在现有的实验室条件下不能培养形成菌落的微生物。
10. 生物膜：是指通过附着而固定于特定载体上的结构复杂的微生物共生体。
二、选择题(共10小题，每小题1分，共10分)
1. B
2. A
3.B
4. C
5. A
6. B
7. D
8. C
9. A 10. D
三、填空题(每空1分，共12分)
1.白腐、软腐、褐腐
2. 酶Ⅰ（或钼铁蛋白）、酶Ⅱ（或铁蛋白）、氧气
3.生物转盘法、生物滤池法、流化床反应器
微生物学 微生物的生态
其它生物体
无菌动物( 无菌动物(germ-free animal):体内外检查不到任何 ):体内外检查不到任何 ): 正常菌群的动物 悉生生物( 悉生生物(gnotobiotics):已经人为接种某已知纯种微 ):已经人为接种某已知纯种微 ): 生物的无菌动物 根际微生物( 根际微生物(rhizosphere microorganism):植物根系 ):植物根系 ): 经常向周围土壤分泌各种外渗物质, 经常向周围土壤分泌各种外渗物质,故根际有大量微生 物活动.种类组成受植物的种类和植物发育阶段影响. 物活动.种类组成受植物的种类和植物发育阶段影响. 作用是改善植物营养,分泌生长刺激素及抗生素等; 作用是改善植物营养,分泌生长刺激素及抗生素等;有 时也有害,与植物争夺N, 等营养 分泌毒素等. 等营养, 时也有害,与植物争夺 ,P等营养,分泌毒素等. 附生微生物( 附生微生物(epibiotic microbe):指生活在植物体表 ):指生活在植物体表 ): 主要借其外渗物质或分泌物质为营养的微生物. 面,主要借其外渗物质或分泌物质为营养的微生物.叶 面微生物是主要的附生微生物. 面微生物是主要的附生微生物.
水中的微生物
自然界江河湖海等各种淡水与咸水水域中都生存着相应 的微生物. 的微生物. 水域中微生物的种类和数量与水域的有机物,无机物的 水域中微生物的种类和数量与水域的有机物, 种类和含量,光照,酸碱度,渗透压,温度, 种类和含量,光照,酸碱度,渗透压,温度,含氧量和 有毒物质的含量有密切关系. 有毒物质的含量有密切关系. 各种水系: 各种水系:
微生物生态学
典型花园土壤不同深度每克 土壤的微生物菌落数（万）
深度(cm) 3–8 20 – 25 35 – 40 65 – 75 135 – 145 细菌 放线菌 真菌 藻类 975.0 208.0 119.0 2.5 217.9 24.5 5.0 0.5 57.0 4.9 1.4 0.05 1.1 0.5 0.6 0.01 0.1 — 0.3 —
3. 寄 生
寄生指的是小型生物生活在较大型的生物体内或体表， 从后者获得营养，进行生长、繁殖，并使后者蒙受损 害甚至被杀死的现象。 噬菌体与宿主菌的关系； 病原生物在动、植物体内的寄生; 生物农药(针对昆虫的细菌、真菌、病毒杀虫剂）；
六、生物体内外的微生物
动物体中的微生物 植物体中的微生物 人体微生物
动物体中的微生物
生长在动物体上的微生物是一个种类复杂、数量庞大、 生理功能多样的群体；从生境空间位置分为体表和体 内，从生理功能上分为有益和有害； 典型表现的有： 微生物与昆虫的共生 瘤胃共生 发光细菌和海洋鱼类共生
海洋微生物的垂直分布
1.透光区:光照强、水温高、营养来源直接，适于多种海 洋微生物,尤其是单细胞藻类； 2.弱光区:微生物总数特点是显著成层,在温度和盐度跃 层附近水层中,微生物的密度比其它水层高得多; 3.深海区:无光照,寒冷,高静水压,少量微生物存在; 4.深渊海区:黑暗、寒冷、超高压，极少数耐压菌生存。
微生物生态学复习材料
微生物生态学复习材料
一、名词解释
1.生境：发现有某一生物的物理区域。
2.生态位：生物生长的空间范围、生物在这一生境内的活动、功能作用及与其他生物的相互作用。
3.土著微生物：在一个给定的生境中那些能生存、生长和进行活跃代谢的微生物，并且这些微生物能与来自其他群落的微生物进行有效的竞争。
4.外来微生物：来自于其他生态系统的微生物，这些微生物不能在这一生境中长期生活下去。
5.微生物区系：一个给定区域中微生物的种类、数量及其参与的物质循环。
6.生理群：按生理特性将微生物划分为不同的类群。
7.优势种：在一定条件下或在一个生理群中常只有少数种类占优势，即在最高稀释度平皿中出现较多菌落数的菌种，该菌种称优势种。
8.水体富营养化：当水体中N、P营养元素的含量大量增加至远超正常指标，导致原有生态系统破坏，藻类或某些细菌数量猛增，其他生物种类减少，水质变坏的现象。
9.极端微生物：最适合生活在极端环境中的微生物。
10.嗜冷微生物：最低生长温度0℃以下，最适生长温度≦15℃，最高生长温度20℃左右的微生物。
11.群体密度：单位体积内的微生物个体数目。
12.共代谢：在某种特殊底物A上生长的一个微生物群体A能顺便氧化底物B，而底物B不能作为群体A的碳源和能源，但是底物B被群体A氧化过的产物却能被另一种微生物群体B利用。
13.拮抗：在一个环境中，一个群体产生的代谢产物使共处的另一群体生长受抑制，而本身不受影响的种间关系。
14.竞争作用：两个或多个群体共同依赖同一个生长基质或环境条件，结果使一方或双方群体大小或生长率受限制的现象。
微生物聚集体的相互作用及形成机制共3篇
微生物聚集体的相互作用及形成机制
共3篇
微生物聚集体的相互作用及形成机制1
微生物聚集体（microbial aggregates）是指在自然环境或人工系统中，细菌、真菌、古菌等微生物根据某种引力或吸附作用而形成的一定结构的多细胞聚集体（multicellular aggregates）。
微生物聚集体的相互作用
微生物聚集体的形成是由于微生物相互作用的结果。微生物聚集体中的单个微生物细胞之间存在二氧化碳、氧气、水、有机物等资源的互相转移，同时细胞之间还通过信号分子进行共享信息和信号感知，实现密切的相互联系。聚集体中的细胞数量多、形态各异，形成了一种类似群落或社会的微观环境，细胞之间发生了复杂的交互作用。这些交互作用包括以下几个方面：
1. 吸附作用
微生物聚集体形成的一个重要原因是吸附作用。微生物的生长和附着与生物体外界环境有很大关系。吸附作用是细菌附着胶体物质表面的一种物理现象，在微生物世界中，这种现象是十分普遍的。细菌在体外环境中可以通过吸附作用与其他这样的细菌聚集。某些细胞表面的刺突物质、色素、药物、抗体等亲和性物质的存在，使得一些细菌聚集在一起，并且组成一个团
体。
2. 拉力作用
拉力作用是细胞之间相互作用的重要形式。此类细胞之前通常存在较大的拉力，使其通过线形结构或膜型结构进行相互作用，进而形成比较结构化的聚集体。
3. 信号化学反应
微生物间的信号化学反应直接影响聚集的形成。这是一种新的现象，它是细胞合作/cell-to-cell或细菌共生现象的重要表
现形式之一。细菌不仅通过受体感受器感知环境信号，它们还通过信号分子散发或交换来进行直接的社交或合作行为。这样，微生物的细胞间作用非常复杂和多样化，可能发生生长抑制或生长促进现象，如铁离子的分泌、β-内酰胺酶、蛋白酶及氨
什么是微生物生态学
来估计生物量。有时为了观察的方便，还需对样
品进行染色或进行适当的稀释。
直接观察的优点是能够使人们直接观察到天然样品 中的微生物形态和微生物在自然样品中所处的位置 。但该方法的主要缺点是使用这种方法时，只能取 少量样品，与微生物所生活的整个自然环境相比， 少量的样品不能代表整个自然环境。
二、培养方法
酶可以控制某些污染物的部分降解途径。
因此，通过基因工程的方法可以改造有关微生物降
解污染物的能力，得到的基因工程菌可以直接用于 处理污染物或经过固定化后用于处理污染物。 另外，还可以利用PCR扩增技术(基因扩增技术)研 究自然界中的微生物种类和分布。
研究微生物生态学的意义
研wk.baidu.com微生物生态学的意义
微生物生态学与医学、工业、农业、环境保护和社会 科学有着密切的关系。 微生物生态学的研究有助于解释生物基因的进化、基 因和酶的代谢调控和生物适应环境的机理等问题。利
大纲
课题背景—什么是微生物生态学 微生物生态学的发展简史 微生物生态学研究的基本方法 研究微生物生态学的意义 微生物在自然界中的分布 微生物的生物修复 沼气发酵与环境保护 有毒元素的污染与微生物作用
课题背景—什么是微生物生态学
背景—什么是微生物生态学
生态学（Ecology ）这个名词最早是由德国生 物学家Ernest Haeckel于1869年首先提出来的 ，他当时认为生态学是动物对有机和无机环 境的全部关系。从现代科学观点来看，较为 全面的生态学定义是研究生物与其周围生物 和非生物环境之间相互关系的一门科学。
微生物生态学
第一章
1生态学（Ecology）:研究生物与其周围环境，包括非生物环境和生物环境相互关系的科学2.生态学的分支学科
基础(纯粹)生态学
按组织层次分：个体生态学，种群生态学，群落生态学，生态系统生态学等
按生物类别分动物生态学，植物生态学，微生物生态学，真菌生态学等
按栖息环境分陆地生态学，海洋生态学，河口生态学，淡水生态学等
3.应用生态学：应用生态学、污染生态学、人类生态学、城市生态学、农业生态学、资源生态学。
4.生态因子环境中对生物的生长、发育、生殖、行为、分布有着直接或间接影响的环境要素
5.生物因子：生物种内和种间的相互关系；非生物因子：光、温度、湿度、降水、土壤、大气等。
6.生态因子的作用特点：综和性、非等价性、不可替代性和互补性、限定性。
7.生物与环境的关系的基本原理：生物势和环境阻力
生物势：生物在没有任何限制的环境中增长的潜在速率
环境阻力：环境对生物增长速率的限制因素
8.生物与环境的关系的基本原理
内稳态机制：生物控制自身的体内环境使其保持相对稳定的机制
意义:提高生物对生态因子的耐受范围
9.种群（population) ：由一定时间内占有一定地区的一群同种个体组成的生物系统
10.种群密度一定时间内，单位面积上或单位空间内的个体个数
11.种群分布型：随机分布、均匀分布、群聚分布
12.种群分布的类型图：集团分布、均匀分布、随机分布。
13.种群的年龄结构：增长性、稳定型、衰退型
14.种群存活曲线(survivorship)：在各年龄阶段种群的存活率曲线
15.基本类型：Ι型（凸型存活曲线）哺乳动物、人、Π型（直线型存活曲线）鸟类、Ⅲ型（凹型存活曲线）低等动物
微生物生态(共36张PPT)
9
1、海水型水体微生物
特点：
1）嗜盐：的含盐量3%左右，能在其中生活的微生物为嗜盐
菌。 海洋细菌在缺少氯化钠的情况下是不能生长的，如，一些藻 类以及细菌中的芽孢杆菌属、假单孢菌属、弧菌属及一些发 光细菌等。
2）嗜冷：除了在热带海水表面外，在其它海水中发现的 细菌多为嗜冷菌。
特定的代谢产物可抑制 耕作层(15cm)土壤中的微生物数量和生物量
念珠菌、类白喉杆菌、 非致病性分枝杆菌等 葡萄球菌、绿脓杆菌、念珠菌、 绿脓杆菌、非致病性分枝杆菌
它种生物的生长繁殖甚 两种可单独生活的微生物，当它们在一起时，通过各自代谢活动而有利于对方，或偏利于一方的生活方式。
（六）极端环境下的微生物 （三） 空气中的微生物 （四）生物体内外的微生物
害的微生物，称为正常菌群 .
正常菌群与人体的关系：一般能维持平衡，菌群内部的各 种微生物之间，也相互制约而维持相对稳定。
16
眼结膜
白色葡萄球菌、结膜干燥杆菌
人 体 常 见 正 常 菌 群 及 其 分 布
阴道
大肠埃希菌、乳杆菌、 念珠菌、类白喉杆菌、
非致病性分枝杆菌等
外耳道
葡萄球菌、类白喉杆菌、 绿脓杆菌、非致病性分枝杆菌
1、为微生物提供了良好的营养。 2、土壤覆盖阻挡了紫外线对微生物的杀伤。 3、满足了微生物对水分的要求。 4、土壤pＨ值范围－之间。 5、温度、季节与昼夜温差不大。 6、土壤颗粒空隙间充满着空气和水分。 7、适宜的渗透压。
微生物生态学(一门科学)
研究内容
①研究微生物生态学所用的传统和现代分子生物学方法； ②在正常自然环境中的微生物种类、分布及其随着不同的环境条件变化而发生的变化规律； ③在极端自然环境中的微生物种类和它们所起的作用，在极端环境中微生物的生命机理； ④在自然界中微生物之间的相互关系，微生物与动植物之间的相互关系，这些相互关系对自然界的影响和环 境因素对这些相互关系的影响； ⑤在正常自然环境中，微生物代谢活动对自然界的影响，环境条件的变化对这些代谢活动的影响； ⑥污染环境中的微生物学； ⑦微生物产生的生态友好物质； ⑧微生物的生态模型。
相关概念
微生物生态学( microbial ecology)是基于微生物群体( guilds/consortium，community)的科学。微生 物生态学的研究在于探究微生物群体之间及微生物群体与环境之间的关系。微生物生态学的研究对象更强调把微 生物作为一个群体，这些存在物质交换、能量流动和信息交流的群体有机地组成了微生物基本研究单元，如微生 物种群、群落和一系列有机集合体等。这些研究单元共同生活在一个连续的环境中并互相影响，对它们的研究在 于寻求这些集合体构建的方法和途径，不同物种间功能的交互影响及群落构建随时空的变化情况。微生物生态学 的研究首先要以规范研究对象为出发点，明确地定义各项具体研究工作中微生物研究单元(群体)的含义。
存在的问题和展望
微生物是生态系统的重要组成部分，直接或间接地参与所有的生态过程，在生态系统物质循环、能量转换以 及人类环境与健康中起着重要作用。微生物的世界是否无章可循，通过不断的探索，事实证明并非如此。那么， 微生物群落及其多样性如何随环境条件变化而表现出一定的分布特征，是什么机制驱动和维护着这些分布特征， 是生物学和生态学亟待回答的问题。关于微生物群落分布特征和格局是否等同大型生物，如何解释其特征性的存 在需要理论支持。现有的生态学理论体系应用于动植物领域相对比较完备，仅在微生物领域的研究有所不足，新 理论的提出固然更可贵，但应在充分利用这些较为成熟的理论和方法研究未知的微生物领域的基础上，进而通过 比较分析发现新的规律。分子生物学技术的发展，使人们可以打破以往微生物学研究中需要对其进行分离培养的 限制，直接从基因水平上考查其多样性，从而使得对微生物空间分布格局及其成因的深入研究成为可能。结合文 中提及的理论假设，在这些研究中充分地解释了现有的微生物群落组成和分布特征问题及功能特征的问题，需要 做的就是发现区别，细化参数。
微生物生态学
微⽣物⽣态学
第⼀章
1⽣态学（Ecology）:研究⽣物与其周围环境，包括⾮⽣物环境和⽣物环境相互关系的科学2.⽣态学的分⽀学科
基础(纯粹)⽣态学
按组织层次分：个体⽣态学，种群⽣态学，群落⽣态学，⽣态系统⽣态学等
按⽣物类别分动物⽣态学，植物⽣态学，微⽣物⽣态学，真菌⽣态学等
按栖息环境分陆地⽣态学，海洋⽣态学，河⼝⽣态学，淡⽔⽣态学等
3.应⽤⽣态学：应⽤⽣态学、污染⽣态学、⼈类⽣态学、城市⽣态学、农业⽣态学、资源⽣态学。
4.⽣态因⼦环境中对⽣物的⽣长、发育、⽣殖、⾏为、分布有着直接或间接影响的环境要素
5.⽣物因⼦：⽣物种内和种间的相互关系；⾮⽣物因⼦：光、温度、湿度、降⽔、⼟壤、⼤⽓等。
6.⽣态因⼦的作⽤特点：综和性、⾮等价性、不可替代性和互补性、限定性。
7.⽣物与环境的关系的基本原理：⽣物势和环境阻⼒
⽣物势：⽣物在没有任何限制的环境中增长的潜在速率
环境阻⼒：环境对⽣物增长速率的限制因素
8.⽣物与环境的关系的基本原理
内稳态机制：⽣物控制⾃⾝的体内环境使其保持相对稳定的机制
意义:提⾼⽣物对⽣态因⼦的耐受范围
9.种群（population) ：由⼀定时间内占有⼀定地区的⼀群同种个体组成的⽣物系统
10.种群密度⼀定时间内，单位⾯积上或单位空间内的个体个数
11.种群分布型：随机分布、均匀分布、群聚分布
12.种群分布的类型图：集团分布、均匀分布、随机分布。
13.种群的年龄结构：增长性、稳定型、衰退型
14.种群存活曲线(survivorship)：在各年龄阶段种群的存活率曲线
15.基本类型：Ι型（凸型存活曲线）哺乳动物、⼈、Π型（直线型存活曲线）鸟类、Ⅲ型（凹型存活曲线）低等动物
微生物生态学研究及其在环境科学中的应用研究
微生物生态学研究及其在环境科学中的应用
研究
微生物生态学是近年来兴起的一门新科学，它研究微生物在环境中的分布、生长、代谢及其与环境的相互作用等方面的规律。微生物是地球上最为广泛、生物量最大的一类生物群体，也是地球上「微观世界」中最为重要的生物。因此，研究微生物生态学对于人类理解环境和生态系统的运作机制、解决环境问题、推动环境保护具有重要意义。
微生物能够利用一些人类无法利用的原料来进行代谢活动，通过代谢过程转换能量和物质，从而成为生态系统中的重要角色。在海洋生态系统中，浮游微生物是海洋的基础生物，与大气、海洋、陆地等多个领域形成相互作用、影响自然环境的全球生物地球化学循环过程。在陆地生态系统中，微生物不仅能够降解有机物，还能将一些稀有元素从土壤中解放出来，使其重新进入生物循环，促进地球上物质和能量循环。
微生物在环境科学中的应用
微生物在环境科学中的应用包括了微生物的环境修复、微生物的环境监测、微生物的资源化利用和微生物的生态系统研究等方面。
在土壤环境修复领域，微生物对于污染物降解有着独特的优势。微生物能够利用环境中的污染物进行代谢反应，使化学物质降解为无害的物质，从而修复土壤环境中的污染问题。同时，微生物也能够利用土壤中的氧、水、养分等资源为自己提供代谢所需的基质和能量。
在水质环境监测领域，利用微生物的能力进行水质监测的技术也已成为研究的一个热点。微生物在不同的环境条件下有不同的代谢途径和特定的菌群结构，不同环境中的微生物组成和数量等会受到影响，其对外界环境的变化也非常敏感。利用
微生物响应水体中不同环境因子的变化，可以实现精细的水环境监测，为水资源管理提供重要参考依据。
微生物生态学复习题
第1章绪论
1.什么是微生物生态学？
微生物生态学（Microbial Ecology）是研究微生物与其周围生物和非生物环境之间相互关系的一门科学。
2.微生物生态学研究意义？
①发现新的、在工农业、食品、医药和环境保护方面有重要用途的微生物菌株；②开发和利用自然界中的微生物资源，保护好微生物基因资源；
③为提高生产效率、保护人类健康和保护生态平衡发挥微生物的最佳作用。开发利用保护微生物资源，保护环境维持环境生态平衡第2章微生物生态学的基本原理
1.生境：是指发现有生物的物理区域。这一区域的物理化学特征可以影响在这一区域中生活的微生物生长、代谢活力、生物与生物之间的相互作用和微生物的生存。
2.生态位：生态位不仅指生物生长的空间范围，而且包括生物在这一生境内的活动、它们的功能作用及其与其他生物的相互作用。
3.土著微生物：指在一个给定的生境中那些能生存、生长和进行活跃代谢的微生物，并且这些微生物能与来自其他群落的微生物进行有效的竞争。
4.外来微生物：指来自于其他生态系统的微生物，所以这些微生物不能在这一生境中长期生活下去。
5.微生物区系：在一块土壤碎片内或植物根的表面有可能有很多环境因素不同的微环境。而每一微环境只适宜于某种或某些微生物的生长、繁殖，而不适合其他种微生物的生长，从而形成复杂的微生物区系（microflora）。
6.群落演替：是指在某一特定环境内，生物群落随着时间的推移顺序出现或被相继取代，最终形成比较稳定的群落结构的发展过程。第3章自然环境中的微生物
1.生理群：指按生理特性将微生物划分为不同的类群。
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二、不同微生物群体间的相互作用 1、作用效应
①一方得益，另一方无影响； 一方得益，另一方无影响； ②双方都得益； 双方都得益； ③一方得益，另一方受害。 一方得益，另一方受害。
2、相互作用的种类（8种） 相互作用的种类（
作用名称 互惠共生关系 偏利共生关系 寄生关系 竞争关系 协作关系 捕食关系 中立关系 拮抗关系
（7）寄生关系（Parasitism） 寄生关系（Parasitism）
寄生物从宿主群体中获取营养物，而寄主受害的关 寄生物从宿主群体中获取营养物， 寄生物包括病毒、细菌、真菌、原生动物， 系。寄生物包括病毒、细菌、真菌、原生动物，寄 主包括细菌、真菌、原生动物和藻类。 主包括细菌、真菌、原生动物和藻类。
0：无影响 ： ＋：正效应 ＋：正效应 －：负效应 －：负效应
作用结果 群体A 群体B 群体A 群体B ＋ 0 ＋ － ＋ ＋ 0 0 或＋ ＋ ＋ － － ＋ － 0 －
（1）中立关系（Neutralism） 中立关系（Neutralism） 所研究的两个群体之间不存在任何关系
代谢能力差别极大的两个群体（互不影响）； 代谢能力差别极大的两个群体（互不影响）； (贫营养环境中的不同微生物群 群体密度很小的两个群体 (贫营养环境中的不同微生物群 体) ； 一个微生物群体处在休眠状态，与其他微生物群体的关系 一个微生物群体处在休眠状态， (其他群体产生某些酶来破坏休眠状态 重新相互作用 ； 其他群体产生某些酶来破坏休眠状态,重新相互作用 其他群体产生某些酶来破坏休眠状态 重新相互作用)； 不利于微生物旺盛生长的环境条件（ 不利于微生物旺盛生长的环境条件（冰块中受冻结的微生 物群体）。 物群体）。
③通过信号传递达到协同作用,也是保护种的延续的 通过信号传递达到协同作用, 有效途径。 有效途径。
a)粘液菌的纲柄菌属可以聚集到一个中心细胞上形成 粘液菌的纲柄菌属可以聚集到一个中心细胞上形成 子实体而寻找食物， 子实体而寻找食物，遇到有毒物质也可通过聚集作 用避开伤害。 用避开伤害。
3、微生物群体内的负作用——竞争 微生物群体内的负作用——竞争
共代谢在污染环境中的污染物降解过程起着很大 的作用。 的作用。
（3）协作关系（Synnergism） 协作关系（Synnergism）
指两个微生物群体生活在一起,互相获利 但两者之 指两个微生物群体生活在一起 互相获利,但两者之 互相获利 间的关系没有专一性,分开时能单独生活在各自的 间的关系没有专一性 分开时能单独生活在各自的 自然环境中。（关系不紧密， 。（关系不紧密 自然环境中。（关系不紧密，其中一个群体可被其 它群体取代） 它群体取代） 例： 纤维分解细菌，将纤维素分解为葡萄糖， 纤维分解细菌，将纤维素分解为葡萄糖，提 供给自生固氮菌作为碳源； 供给自生固氮菌作为碳源； 自生固氮菌，固定N 自生固氮菌，固定N2为NH3，提供给纤维素分 解菌作为氮源。 解菌作为氮源。
多聚物
有机酸
甲烷
甲醇 甲醇菌
某一微生物群体Hale Waihona Puke Baidu氧降解
共代谢（ 共代谢（Co-metabolism） ）
共代谢指在某种特殊底物上生长的一种群体能顺便氧化第 共代谢指在某种特殊底物上生长的一种群体能顺便氧化第 二种底物，而第二种底物不能作为这一种微生物群体的碳 二种底物， 源和能源。 源和能源。
Eg: Jackson Foster观察到依靠石蜡烃生长的诺卡氏菌, Foster观察到依靠石蜡烃生长的诺卡氏菌 观察到依靠石蜡烃生长的诺卡氏菌, 在加有芳香烃的培养液中， 芳香烃具有氧化作用 具有氧化作用。 在加有芳香烃的培养液中，对芳香烃具有氧化作用。
最有名的例子: 最有名的例子 地衣 保护作用,生长因子 生长因子、 保护作用 生长因子、无机盐
地衣
藻类(蓝细菌 与真菌的共生体 藻类 蓝细菌)与真菌的共生体 蓝细菌
光合作用,碳水化合物 光合作用 碳水化合物
真菌：子囊菌、担子菌； 真菌：子囊菌、担子菌； 藻类：绿藻； 藻类：绿藻； 蓝细菌： 蓝细菌：念珠藻
（2）偏利共生关系（Commersalism） 偏利共生关系（Commersalism）
微生物群体间在一个共同的环境中生长，一方为另 微生物群体间在一个共同的环境中生长， 一方的生长创造营养条件或改善其环境条件， 一方的生长创造营养条件或改善其环境条件，而本 身不受影响，这种彼此建立的关系。 身不受影响，这种彼此建立的关系。
鱼肝油青霉和白地霉通过协作关系共生时能降解除
草剂敌稗， 草剂敌稗，并去除毒性 鱼肝油青霉降解敌稗为丙酸和3,4-二氯苯胺，并 能利用丙酸为能源和碳源，但不能进一步分解有毒 的3,4-二氯苯胺 白地霉不能分解敌稗，但能把3,4-二氯苯胺分解 成四氯偶氮苯（毒性小很多） 因此，敌稗存在时,两种真菌刺激生长，否则会争 夺有限的营养资源。
第四章 生物群体的相互作用
微生物与其他微生物、动植物混居在某一生境 微生物与其他微生物、 里。生物群落中各个群体之间存在各种相互作 有些相互作用对某一群体有利， 用，有些相互作用对某一群体有利，而对其他 群体不利或没有影响， 群体不利或没有影响，正是这种正负反馈作用 使得生物群落保持生态平衡。 使得生物群落保持生态平衡。
A.非特异性的拮抗关系 非特异性的拮抗关系
如：酸牛奶、酸泡菜，乳酸菌 酸牛奶、酸泡菜， 生长， 生长，产生乳酸而抑制其他微 生物生长， 生物生长，以防腐败并保持风 味。
B.特异性拮抗关系 特异性拮抗关系
如：抗生菌产生的抗生素能专一 的抑制某类微生物的生长。 的抑制某类微生物的生长。 青霉素～ 链霉素～ 青霉素～G+，链霉素～G头孢霉菌是小麦的致病菌， 头孢霉菌是小麦的致病菌，可以在死亡的小麦组织中生长并分 泌抗真菌物质，阻止其它真菌在这种组织中生长。 泌抗真菌物质，阻止其它真菌在这种组织中生长。
生长素
假单胞菌
意义： 意义： 使有关的微生物群体共同参与某一种物质的代谢过程。 使有关的微生物群体共同参与某一种物质的代谢过程。
有机磷杀虫剂地亚农
产物（无毒） 产物（无毒）
节杆菌和链霉菌共同生活才能完全降解; 节杆菌和链霉菌共同生活才能完全降解 单独生活时,都不能矿化地亚农的嘧啶环 单独生活时 都不能矿化地亚农的嘧啶环
CH4 MB CO2
CH3COOH
DV
HCO3-
MF
CH4
CH3CH2OH
HCOOH
H2O
DV:脱硫弧菌 脱硫弧菌 MF:甲酸甲烷杆菌 甲酸甲烷杆菌 MB:巴氏甲烷八叠球菌 巴氏甲烷八叠球菌
（5）竞争作用（Competition） 竞争作用（Competition）
两个或多个群体共同依赖同一个生长基质或环境条 件，结果使一方或双方群体大小或生长率受限制的 现象。 竞争包括对生存空间和食物的竞争 竞争包括对生存空间 的竞争) 现象。(竞争包括对生存空间和食物的竞争
（1）对食物的竞争；（营养物、光、空间和 ）对食物的竞争；（营养物、 ；（营养物 宿主） 宿主）病毒和蛭弧菌竞争受体上的空间 （2）产生有毒物质进行竞争；土壤亚表面有机 ）产生有毒物质进行竞争；
酸的累积会使葡萄糖代谢受到抑制
竞争的结果导致生长率下降。 竞争的结果导致生长率下降。
E.coli中hok（host－ E.coli中hok（host－killing gene）基因，编码一种多肽（Hok）可以破坏 gene）基因，编码一种多肽（Hok）可以破坏 跨膜电位并导致细胞死亡，还有一种sok基因（suppression killing）， 跨膜电位并导致细胞死亡，还有一种sok基因（suppression of killing）， 编码反义mRNA，阻断hok基因的表达，细胞受到保护。 编码反义mRNA，阻断hok基因的表达，细胞受到保护。
（6）拮抗作用（Amensalism） 拮抗作用（Amensalism）
在一个环境中，一个群体产生的代谢产物使共处 在一个环境中， 的另一群体生长受抑制，而本身不受影响， 的另一群体生长受抑制，而本身不受影响，这种 关系称为拮抗。 关系称为拮抗。
拮抗物质：乳酸等有 机酸、氧化S产生硫 酸、消耗O2产生CO2、 抗生素等
微生物溶解无机盐,产生生长因子 降解一些毒素 微生物溶解无机盐 产生生长因子,降解一些毒素 富集重金 产生生长因子 降解一些毒素,富集重金 属离子等,为其他微生物生长提供便利条件 为其他微生物生长提供便利条件. 属离子等 为其他微生物生长提供便利条件 污泥中的链状偏利共生关系
甲烷氧化菌 有机酸利用菌
群体密度
在正和负的相互作用中群体密度对生长速率的综合影响
2、微生物群体内的正作用——合作(协同作用) 微生物群体内的正作用——合作 协同作用) 合作(
①接种量大小对延滞期的影响(代谢产物、生长因子 接种量大小对延滞期的影响(代谢产物、 群体感应) －群体感应)
a)如果群体密度小，个体的代谢产物不能得到合理使 如果群体密度小， 如果群体密度小 生长缓慢，生长率增加也缓慢； 用，生长缓慢，生长率增加也缓慢； b)如果群体密度大，生长速率加快。 如果群体密度大， 如果群体密度大 生长速率加快。
第一节 微生物间的相互作用 第二节 微生物与植物之间的相互关系 第三节 微生物与动物之间的相互关系 第四节 微生物与人体的相互关系
第一节 微生物群体之间的相互作用 一、微生物群体内的相互作用
1、微生物群体内不同个体也存在正和负的相互作用
关键决定于群体密度
生 长 速 率 正 作 用 负 作 用
地衣lichens 地衣
地衣的生理功能: 地衣的生理功能:
可以抵抗不良环境（岩石表面） 可以抵抗不良环境（岩石表面） 产生有机酸溶解无机盐 一些可以固氮（固氮蓝细菌） 一些可以固氮（固氮蓝细菌） 检测大气中的二氧化硫( 检测大气中的二氧化硫(二氧化硫 抑制藻类生长) 抑制藻类生长)
厌氧沼气发酵中的电子传递互惠共生关系 厌氧沼气发酵中的电子传递互惠共生关系
A. 竞争排斥: 即强者生存，弱者淘汰（主要）；（草履虫和双 竞争排斥: 即强者生存，弱者淘汰（主要）；（ ）；（草履虫和双 小核草履虫，后者生长速率快，竞争获胜） 毒素、 小核草履虫，后者生长速率快，竞争获胜）(毒素、光、温 度、pH、氧气) pH、氧气) B. 竞争共存: 如海洋中的嗜冷细菌（0～5℃生长）和低温细菌 竞争共存: 如海洋中的嗜冷细菌（ 生长） （5℃以上生长）能生活在一起，因为海洋温度不断变化， 以上生长）能生活在一起，因为海洋温度不断变化， 两种菌交替适温生长率最高。 两种菌交替适温生长率最高。
寄生物和寄主之间的关系具有特异性。
意义：寄生物对于控制宿主群体的大小和节省 意义： 自然界微生物所需的营养物起着很大的作用。 自然界微生物所需的营养物起着很大的作用。
A.外寄生 外寄生
蛭弧菌寄生于G 菌的细胞壁和质膜之间。 蛭弧菌寄生于 -菌的细胞壁和质膜之间。
（4）互惠共生关系（Mutualism） 互惠共生关系（Mutualism）
两种生物紧密生活在一起，形成共生体后互 两种生物紧密生活在一起，形成共生体后互 共生体 换生命活动产物，形成互相依存、 换生命活动产物，形成互相依存、缺一不可 的关系。（不可替代性） 。（不可替代性 的关系。（不可替代性）
化合物A 化合物 化合物B 化合物 化合物C 化合物
群体（ ） 群体（1） 群体（ ） 群体（2）
两个或两个以上微生物群体 相互提供所需的营养,这种群 体之间的相互作用叫做互营 关系(Syntrophism)
能量＋ 能量＋末端产物
环己烷 代谢产物 诺卡氏菌
在微生物降解污染物 和有毒物质方面有重 要作用
②对底物降解、遗传物质交换、病原菌致病和对不良 对底物降解、遗传物质交换、 环境抵抗都存在协同作用（遗传物质的接合交换需要高群体
密度 >105个细胞/ml;在群体密度低的时候通过形成凝结块促进遗传物 个细胞/ml;在群体密度低的时候通过形成凝结块促进遗传物 质交换:粪肠球菌受体细胞产生外激素(Pheromones),外激素诱导供体 质交换:粪肠球菌受体细胞产生外激素(Pheromones),外激素诱导供体 菌合成凝结素,使供受体形成凝结块有利于遗传物质的交换.) 菌合成凝结素,使供受体形成凝结块有利于遗传物质的交换.)