第9章 微生物的生态
微生物学课件 第九章 微生物的生态
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第一节 自然环境中的微生物
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微生物的特点：
个体微小、
代谢营养类型多样，
适应能力强
微生物在自然界中分布广泛
淮阴师范学院《微生物生物种类多、数量多、代谢潜力巨大，
是主要的微生物源，是微生物的大本营。
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1. 土壤环境条件
（1）土壤是微生物的天然培养基 （2）土壤的保水性，使微生物生长有充分的水供应 （3）土壤颗粒间的空隙，保持了良好的通气条件 （4）土壤的pH约3.5～10.5，是大多微生物的最适pH （5）土壤中温度变化不大，冬天具保温性
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2. 土壤中微生物的种类与数量
细菌 放线菌 霉菌 藻类 70～90％ 5～30％ 3～20％ 1～2％ 2.5亿／每克土 70万／每克土 40万／每克土 5万／每克土
原生动物
0.5～1％
3万／每克土
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3. 影响土壤中微生物分布与种类的因素
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二、水体中的微生物
（一） 水体环境 水是微生物广泛分布的第二个理想环境， 能基本满足微生物生长繁殖需要。 典型的水体环境： 海洋、江湾、盐性沼泽、湖泊、池塘、河川和泉水。
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1. 水中微生物的主要来源
① 天然生长于水中的，主要是化能自养和光能
自养微生物。
（清水型水生微生物）
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第9章 微生物的生态
第9章微生物的生态work Information Technology Company.2020YEAR第9章微生物的生态重点、难点剖析1．微生物在生态系统中的作用是本章重点之一，却并非难点。
理解这个问题首先要抓住生态系统，从生态系统的组成、结构和功能出发来理解微生物在生态系统中所扮演的重要角色(表11—1)，微生物主要作为分解者，但也是生产者，以及其他方面的重要角色。
等同于生产者。
但从对贮存于碎屑中能量的利用角度也可以认为是消费者。
2，微生物与生物地球化学循环是本章重点之一，但并非难点。
生物地球化学循环主要有两个基本过程，光合生物对无机营养物的同化和异养生物对有机物的矿化。
微生物参与的生物地球化学循环主要在于对有机物的矿化，这体现了微生物作为物质循环重要成员的作用。
(1)微生物参与的碳循环。
微生物推动的碳循环从以下4个方面加以理解：①宏观的碳循环主要是CO2为绿色植物固定为有机碳，有机碳再为微生物分解矿化成可被利用的CO2。
②微观上微生物参与的碳循环是微生物在生境中分解生物多聚物，微观的生物降解是宏观碳循环的基础。
③微生物在好氧和厌氧两种条件下进行有机物的分解作用。
④微生物推动碳循环中的中心化合物是CO2，此外还有CO、烃类物质等。
(2)微生物参与的氮循环。
微生物参与的氮循环复杂多样，大多实际上是氧化还原反应。
各种循环反应的比较如表11—2。
3，生态环境中微生物的生态分布是微生物生态学的基础，也是重点之一。
特别要认识到微生物分布的广泛性和微生物无处不在的特点。
(1)微生物在土壤、水体、大气等自然生境中的分布。
①土壤是微生物的合适生境，是微生物最大的贮库，土壤微生物的数量和活性主要取决于有机物的含量。
②水环境中的微生物主要来源于土壤，以悬浮和附着两种方式存在，水体中微生物的数量和分布主要受到营养物水平、温度、光照、溶解氧及盐分等因素的影响。
①大气不是微生物生长的合适生境，但由于微生物能产生各种休眠体以适应不良环境，有些微生物可以在大气中存在相当长的时间而不死亡。
微生物的生态
作用，藻类对无机元素的吸收利用，以及浮游动物和一发低系生，列变但后化不生，减使少动水污物体染通中物过的总存量食在。物浓而链度生对降物
有机体的摄取和浓缩作用等。
化学净化可使污染物的总量降低，
使水体得到真正净化。
一、水体中的微生物 4.污染水体的微生物生态学特征
当有机污染物排入河流后， 在排污点的下游进行着正 常的自净过程。沿着河流 方向形成一系列连续的污 化带，包括四个污染带： 多污带、α-中污带、β中污带、寡污带，这四个 带是根据指示生物的种群、 数量以及水质划分的。
二、微生物与生物环境间的关系 2.生物因子
③共生(mutualism) 微生物与动物间的共生 ★瘤胃微生物与反刍动物的共生
牛羊等反刍动物，草食，但它们本身没有分解纤维素的能力，而是靠瘤胃微生物帮 助分解，使纤维素变成能被牛羊吸收的糖类。瘤胃中生活着多种细菌和原生动物。 共生原理如下：
二、微生物与生物环境间的关系 2.生物因子
两种微生物紧密生活在一起，彼此依赖，相互为对方创造有利条件，有的达到了难以分 离的程度。生理上相互分工，组织上形成了新的结构，彼此分离各自就不能很好地生活。
微生物间的共生地衣:由菌藻（子 囊类真菌与藻类） 共生或菌菌（真 菌与蓝细菌）共 生的地衣。
二、微生物与生物环境间的关系 2.生物因子
地衣中的真菌和藻类已形成特殊形态的整体，在生理上相互依存。其中的藻类或蓝 细菌进行光合作用，为真菌提供养料，真菌以产生的有机酸分解岩石为藻类或蓝细 菌提供矿质元素。
一、水体中的微生物 1.淡水中的微生物
★腐败型水生微生物
随着人畜排泄物或病体污物而进入水体的动植物致病菌，一般难以长期生存，但由 于水体的流动，也会造成病原菌的传播甚至疾病的流行。
《微生物学》主要知识点-09第九章微生物的生态
第九章微生物的生态概论：微生物生态学是研究微生物群体——微生物区系（microflora）或正常菌群（normal flora）对其周围的生物和非生物环境条件相互作用关系的科学。
生命科学研究对象的十层次：生物圈（biosphere）；生态系统（ecosystem）；群落（community）；种群（population）；个体（individual）；器官（organ）；组织（tissue）；细胞（cell）；细胞器（organelle）；分子（molecule）。
9.1 微生物在自然界中的分布与菌种资源开发9.1.1 微生物在自然界中的分布1. 土壤中的微生物：每克耕作层土壤中，各种微生物含量之比大体有一个10倍系列的递减规律：细菌（~108）>放线菌（~107，孢子）>霉菌（~106，孢子）>酵母菌（~105）>藻类（~104）>原生动物（~103）2. 水中的微生物：淡水型水体的微生物：寡营养微生物（1-15 mg C/L）；海水型水体的微生物：3.0-3.5 %盐度；水体的自净作用（self cleaning）；饮用水的微生物学标准（China）：1 mL自来水中的细菌总数不可超过100个（37℃；24hr）；1000 mL自来水中的大肠菌群（coliforms）数不能超过3个（37℃；48hr）。
3. 空气中的微生物：漂浮的尘埃、漂浮的气溶胶均附着大量的微生物。
4. 工农业产品上的微生物：工业产品的霉腐；食品上的微生物；农产品上的微生物。
5. 极端环境下的微生物：嗜热微生物（thermophile）；嗜冷微生物（psychrophile）；嗜酸微生物（acidophile）；嗜碱微生物（alkalinophile）；嗜盐微生物（halophile）；嗜压微生物（barophile）；抗辐射微生物（thermophile）。
6. 生物体内外的正常菌群：人体的正常菌群（normal flora）与条件致病菌（opportunist pathogen）；无菌动物（germ-free animal）与悉生动物（gnotobiota）；根际微生物（rhizosphere microorganism）与附生微生物（epibiotic microorganism ）。
第九章 微生物生态
人体各部位常见的正常菌群：
皮肤：表皮葡萄球菌、类白喉杆菌、绿脓杆菌、耻垢杆菌等。
口腔：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 喉杆菌等。 胃：正常一般无菌。 肠道：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 荚膜杆菌等。 鼻咽腔：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。 眼结膜：皮表葡萄球菌、结膜干燥杆菌、类白喉杆菌等。 阴道：乳酸杆菌、白色念球菌、类白喉杆菌、大肠杆菌等。 尿道：表皮葡萄球菌、类白喉杆菌、耻垢杆菌等。
2．食品、农副产品上的微生物 不利影响： 由于微生物的生长繁殖而 腐烂、变质，不能再食用或 使用； 病原微生物进入人体的重 要途径，引起传染性疾病； 很多微生物在食品、农产 品上生长后会产生对人有害 的毒素； 肉毒毒素、黄曲霉素等。
有利影响： 利用特定的微生物制备风味食品， 如酱制品、米酒、腌酸菜等；
条件致病菌：人体的正常微生物菌群一旦进入非正常聚居部位， 或生态结构发生改变而引起人类疾病的微生物。
菌群失调 在正常情况下，人体和正常菌群之间以及正常菌群 中各细菌之间，保持一定的生态平衡。
如果生态平衡失调，以至机体某一部位的正常菌 群中各细菌的比例关系发生数量和质量上的变化，称 为菌群失调。 菌群失调的常见诱因：
正常菌群的生理作用 （1）生物拮抗作用。正常菌群通过粘附和繁殖能形成一层自 然菌膜，这是一种非特异性的保护膜,可促机体抵抗致病微生 物的侵袭及定植,从而对宿主起到一定程度的保护作用。正常 菌群除与病原菌争夺营养物质和空间位臵外，还可以通过其代 谢产物以及产生抗生素、细菌素等起作用。可以说正常菌群是 人体防止外袭菌侵入的生物屏障。 （2）刺激免疫应答。正常菌群释放的内毒素等物质可刺激机 体免疫系统保持活跃状态，是非特异免疫功能的一个不可缺少 的组成部分。 （3）合成维生素。有些微生物能合成维生素，如核黄素、生 物素、叶酸、吡哆醇及维生素K等，供人体吸收利用。 （4）降解食物残渣。肠道中正常菌群可互相配合，降解末被 人体消化食物残渣，便于机体进一步吸收。
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9.3.3 寄生关系
所谓寄生，一般指一种小型生物生活在另 一种较大型生物的体内或体表，从中取得营养 和进行生长繁殖，同时使后者蒙受损害甚至被 杀死的现象。前者称为寄生物，后者称为寄主。 有些寄生物一旦离开寄主就不能生长繁殖，这 类寄生物称为专性寄生物，有些寄生物在脱离 寄主以后营腐生生活，这些寄生物称为兼性寄 生物。
65℃、最低生长温度高于40℃。 ⑤超嗜热菌 最适生长温度在80～110℃，最低生长温度在
55℃左右。
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(2)嗜冷微生物
在地球的南北极地区、冰窖、终年积雪的高 山、深海和冻土地区，以及保藏食品的低温环境 中生活着一些嗜冷微生物。它们能在较低的温度 下生长。
嗜冷微生物可以分为专性和兼性两类，专性 嗜冷菌适应在低于20℃以下的环境中生活，高于 20℃即死亡，可以在0℃或低于0℃条件下生长； 兼性嗜冷菌生长的温度范同较宽。最高温度达到 30 ℃时还能生活。
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(1)空气中微生物的来源
空气中的微生物主要来源于带有微生 物或微生物孢子的土壤尘埃、水面吹起的 扬沫(小水滴)、人和动物体表干燥脱落物、 呼吸道的排泄物等，这些细菌都可飘散到 空气中。
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(2)空气中微生物种类和数量
空气中微生物主要为真菌和细菌。真菌中的 霉菌和酵母菌几乎到处都有。空气中微生物的数 量决定于空气中的尘埃总量。还受到温度和湿度 的影响。
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按耐热程度的不同可将嗜热微生物分为五个不同类群。 ①耐热菌 最高生长温度在45～55℃之间，低于30℃也能
生长。 ②兼性嗜热菌 最高生长温度在55～65℃之间，也能在低
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2、 硝化作用 氨态氮经硝化细菌的氧化，转变成硝酸 态氮的过程。( NH4+ NO2NO3-) 硝化作用分为两个阶段：1 氨氧化成亚 硝酸，由化能自养菌亚硝化细菌引起；2 亚 硝酸氧化为硝酸，由化能自养菌硝化细菌引 起。
3、 同化性硝酸盐还原作用 指硝酸盐被生物体还原成铵盐并进一步合成各 种含氮有机物的过程。（NO3 NH4+ 含氮 有机物）
4、 氨化作用 指含氮有机物经微生物的分解而产生氨的作用。 5、 铵盐同化作用 以铵盐作营养，合成氨基酸、蛋白质和核酸等 有机含氮物的作用。( NH4+ 含氮有机物）
6、 异化性硝酸盐还原作用 指硝酸离子充作呼吸链末端的电子受体而被还 原为亚硝酸的作用。( NO3NO2-) 7、 反硝化作用 指硝酸盐转化为气态氮化物的作用。(NO3N2) 8、 亚硝酸氨化作用 指亚硝酸通过异化性还原经羟氨转化成氨的作 用。 (NO2NH2OH NH4+)
（一）微生物间的寄生
蛭弧菌可寄生在假单胞菌、大肠杆菌等细 胞中。呈弧状，革兰氏阴性，一根端生鞭毛， 进入寄主细胞后在周质区定居，鞭毛脱落， 分泌多种消化酶，将寄主细胞的原生质转化 为自己的营养物质，菌体伸长成螺旋状，分 裂，形成多个子细胞，长出鞭毛，最后裂解 寄主细胞，释放出子蛭弧菌。
（二） 微生物与植物间的寄生 微生物寄生于植物之中，常引起植物病 害。 （三）微生物与动物间的寄生 包括病毒、细菌、真菌和原生动物，引 起寄主致病或死亡。
三、硫素循环与细菌沥滤
（一）硫素循环 自然界中的硫和硫化氢经微生物氧化形成SO42-， SO42- 被植物和微生物同化还原成有机硫化物；动 物食用植物和微生物，将其转变成动物有机硫化物； 当动植物和微生物尸体中的有机硫化物，被微生物 分解时，以H2S和S形式返回自然界。另外，SO42在缺氧环境中可被微生物还原成H2S。
第九章 微生物生态
第九章微生物生态内容提要：本章介绍微生物在土壤、水域、空气等自然一般环境和极端高温、低温、高酸、高碱、高压、高辐射等极端环境中的分布，极端环境微生物在极端环境中的适应机理，和微生物生态系中的基本规律。
微生物与微生物之间存在着互利、共生、竞争、寄生、拮抗、捕食等不同的关系，这些关系影响着不同微生物种群在自然环境中的消长。
微生物与植物之间发生着有益关系和有害关系，有些微生物可以为植物创造更好的营养和生存环境，抑制植物的病原微生物的生长与侵害；有些微生物确实植物的病原菌。
微生物生态系统有着生态系统的多样性、生态系统中微生物种群的多样性、生态系统的稳定性、生态系统具有适应性和被破坏后的修复能力、微生物生态系统中具有能量流、物质流和基因流。
微生物和地球上所有生命体一样，与客观环境相互作用，构成一个动态平衡的统一整体，并在其中有一定规律性地分布、发育和参与各种物质循环。
因此在一定的生态体系中，发育着不同特征性的微生物类群和数量，并在物质转化和能量转化中，呈现出各自不同的活动过程和活动强度。
这种特征不仅受环境因子的直接或间接影响，而且由微生物本身所具有的适应性所决定。
微生物生态学就是研究处于环境中的微生物，和与微生物生命活动相关的物理、化学和生物等环境条件，以及它们之间的相互关系。
微生物生态系即是在某种特定的生态环境条件下微生物的类群、数量和分布特征，以及参与整个生态系中能量流动和生物地球化学循环的过程和强度的体系。
研究微生物生态系，掌握微生物在其中的生命活动规律，可以更好地发挥它们的有益作用。
第一节自然环境中的微生物由于微生物本身的特性，如营养类型多、基质来源广、适应性强，又能形成芽孢、孢囊、菌核、无性孢子、有性孢子等等各种各样的休眠体，可以在自然环境中长时间存活；另外，微生物个体微小，易为水流、气流或其他方式迅速而广泛传播。
因此微生物在自然环境中的分布极为广泛。
从海洋深处到高山之巅，从沃土到高空，从室内到室外，除了人为的无菌区域和火山口中心外，到处可以发现有微生物存在。
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二 、共生
共生关系是两种微生物紧密地结 合在一起，当这种关系高度发展时， 就形成特殊的共生体，它们在生理上 表现出一定的分工，在组织上和形态 上产生了新的结构。地衣代表微生物 中典型的互惠共生关系，它是藻类和 真菌的共生体，常形成有固定形态的 叶状结构，
地衣（微生物共 生体）的照片
叶状地衣 （南极石耳）
或实践上都是十分有意义的。
第一节微生物在自然环境中的分布
一、土壤中的微生物 二、水体中的微生物 三、空气中的微生物 四、植物体表和体内的微生物 五、动物体表和体内的微生物 六、人体内外的微生物
饮用水的微生物学标准
饮用水的微生物种类主要采用以E.coli为代表 的大肠菌群为指标。因为这类细菌是温血动 物肠道中的正常菌群，数量极多，用它作指 标可以灵敏的推断该水源是否曾与动物粪便 接触以及污染程度如何。
（一）粪便污染指示菌 （二）致突变物与致癌物的微生物检测 （三）发光细菌检测法
粪便污染指示菌－－大肠菌群
粪便中肠道病原菌对水体的污染是引起霍乱、伤寒等 流行病的主要原因。沙门氏菌、志贺氏菌等肠道病原 菌数量少，检出鉴定困难。因此不能把直接检测病原 菌作为常规的监测手段，从而提出了检测与病原菌并 存于肠道且具相关性的“指示菌”，从它们的数量来 判定水质污染程度和饮水（包括食品等）的安全性。 大肠菌群是最基本的粪便污染指示菌，是最常用的水 质指标之一。
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互生
互生是指两种可以单独生活的生物，当它们 在一起时，通过各自的代谢活动而有利于对 方，或偏利于一方的生活方式。
这是一种“可分可合，合比分好”的松散的 相互关系。
土壤中好氧性自生固氮菌与纤维素分解菌、 根际微生物与高等植物 、 人体肠道正常菌群与宿主间
共生
共生是指两种生物共居在一起，相互分工合作、 相依为命，甚至达到难分难解、合二为一的极其 紧密的一种相互关系。
活性污泥法
三、生物处理的作用机理
1、吸附作用(absorption) 吸附作用在污水处理厂密集的微生物生态系统中可能
起着主要作用。 通过微生物的吸附特性得以去除废水中的一些不可降
解的污染物，如合成有机物、金属盐类以及一些放射 性物质。
2．生物氧化和细胞合成作用 生物氧化和细胞合成作用是通过微生物酶的作用进行的。
分解多氯联苯微生物
可 被 红 酵 母 属 （ Rhodotorula ） 、 假 单 孢 菌 属 (Pseudomonas)分解；一些高分子化合物可被臭假单孢菌 属(Pseudomonas putida)等降解；
活性污泥——是一种由细菌、原生动物和其 他微生物群体与污水中的悬浮有机物、胶状物和 吸附物质在一起构成的凝絮团，在污水处理中具 有很强的吸附、分解和利用有机物或毒物的能力。
污水净化中三级处理的主要步骤
处理步骤
过程
一级处理 通过沉淀、筛分、加明矾和其他凝絮剂以及 其他物理方法去除水中不溶的颗粒
二级处理
生物方法去除水中的可溶性有机物 细流过滤 活性污泥 氧化塘 延长通气系统 厌氧消化
三级处理
生物去除无机营养物 化学去除无机营养物 微生物的去除和灭活 微量化学物质的去除
一级处理 去除污水中呈悬浮状态的固体物质。 常用方法：物理法 BOD去除率：30％左右
九章微生物生态
五、捕食
一种较大型的生物直接捕捉、吞食另 一种小型生物以满足其营养需要的 相互关系。
微生物间的捕食关系
原生动物吞食细菌和藻类的现象。 真菌捕食线虫和其它原生动物的现象
生物防治
第三节 微生物在自然界物质 循环中的作用
重要的合成者 更重要的分解者
一、碳素循环： 地球上约90%的CO2是由微生物分解作用形成
反刍动物与其瘤胃微生物
三、寄生
一般指一种小型生物生活在另一种较大型 生物的体内或体表，从中取得营养和进 行生长繁殖，同时使后者蒙受损害甚至 被杀死的现象。
微生物间的寄生：
噬菌体与其宿主之间的关系 真菌对真菌的寄生 细菌或真菌寄生于原生动物
细菌寄生于细菌：蛭弧菌寄生于Pseudomonas phaseolicola（栖菜豆假单胞菌）
人体的肠道正常菌群：
排阻、抑制外来致病菌 提供若干种维生素：如VB1、B2、B6、B12、VK、烟酸、
泛酸、生物素、叶酸等 产生若干种酶类 一定程度的固氮作用
混菌培养与生产实践
天然混菌培养——纯种混菌培养 维生素C生产
二、共生
两种生物共居在一起，相互协作分工， 相依为命，以至达到难分难解、合二为 一的一种关系
测定方法：取一定量被测水样，用加有磷 素营养和经氧饱和的水稀释到一定浓度， 然后放在密封瓶中，在20 ℃恒温培养5天， 测定水中残留溶解氧的量。
COD：即化学需氧量。
使用强氧化剂使1L污水中的有机物质迅速进 行化学氧化时所消耗氧的毫克数。实际上许 多无机物也能被氧化而影响COD值。COD能在 短时间内测得，有利于指导现场操作。常用 的氧化剂是K2Cr2O7，测得为CODCr。
根际微生物：
附生微生物（epibiotic microbe）：指生 活在植物体表面
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第9章微生物的生态
重点、难点剖析
1．微生物在生态系统中的作用是本章重点之一，却并非难点。
理解这个问题首先要抓住生态系统，从生态系统的组成、结构和功能出发来理解微生物在生态系统中所扮演的重要角色(表11—1)，微生物主要作为分解者，但也是生产者，以及其他方面的重要角色。
但从对贮存于碎屑中能量的利用角度也可以认为是消费者。
2，微生物与生物地球化学循环是本章重点之一，但并非难点。
生物地球化学循环主要有两个基本过程，光合生物对无机营养物的同化和异养生物对有机物的矿化。
微生物参与的生物地球化学循环主要在于对有机物的矿化，这体现了微生物作为物质循环重要成员的作用。
(1)微生物参与的碳循环。
微生物推动的碳循环从以下4个方面加以理解：
①宏观的碳循环主要是CO2为绿色植物固定为有机碳，有机碳再为微生物分解矿化成可被利
用的CO2。
②微观上微生物参与的碳循环是微生物在生境中分解生物多聚物，微观的生物降解是宏观碳循环的基础。
③微生物在好氧和厌氧两种条件下进行有机物的分解作用。
④微生物推动碳循环中的中心化合物是CO2，此外还有CO、烃类物质等。
(2)微生物参与的氮循环。
微生物参与的氮循环复杂多样，大多实际上是氧化还原反应。
各种循环反应的比较如表11—2。
3，生态环境中微生物的生态分布是微生物生态学的基础，也是重点之一。
特别要认识到微生物分布的广泛性和微生物无处不在的特点。
(1)微生物在土壤、水体、大气等自然生境中的分布。
①土壤是微生物的合适生境，是微生物最大的贮库，土壤微生物的数量和活性主要取决于有机物的含量。
②水环境中的微生物主要来源于土壤，以悬浮和附着两种方式存在，水体中微生物的数量和分布主要受到营养物水平、温度、光照、溶解氧及盐分等因素的影响。
①大气不是微生物生长的合适生境，但由于微生物能产生各种休眠体以适应不良环境，有些微生物可以在大气中存在相当长的时间而不死亡。
大气中的微生物来源于土壤、水体和其他微生物源。
(2)极端环境下的微生物是那些生长在其他生物难于存活环境中的微生物。
这些微生物开拓了微生物的生存空间，扩大了分布范围。
极端环境下的微生物具有特殊的适应机制，有特异的遗传信息，这些都是极端环境微生物的重要资源价值。
(3)动植物既是微生物的分布载体，也是展现微生物和动物、植物柑互作用的生动舞台。
①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。
生态分布上有体内体外之分，功能上有有益和有害两个方面，对动物有益的互惠共生关系受到广泛的关注与深入研究，瘤胃共生是最重要的一种共生关系。
瘤胃共生系统是大量微生物聚集，以微生物(包括细菌、真菌、噬菌体、原生动物及原生动物)为主体的高能量、多物质流通的类似一个生物反应器的生态系统。
这种共生对充分利用植物资源，连接植物和草食动物的食物链，推动能量流动和物质循环具有重要的意义。
②植物茎叶、根部是微生物生长的重要生境，部分微生物可以引起植物病害，更多微生物可以与植物形成互惠的共生关系，根际微生物、菌根真菌和共生固氮中的固氮菌都对植物的生长产生促进作用。
微生物和植物根的相互作用是最重要的植物微生物相互关系。
从根际、菌根到根瘤，微生物和植物根之间的互惠共生关系越来越密切，形态结构越来越复杂，生理功能越来越完备，遗传调节越来越严密。
(4)人体微生物和人类健康密切相关。
皮肤、口腔和胃肠道一般为无侵袭力的“土著”微生物所占领，形成具不同生理功能的微生物群落。
胃肠道是微生物密度最高的人体器官，人和微生物存在着对双方都有利的共生关系。
(5)许多工农业产品可以成为微生物生长利用的潜在基质，在大多数情况下，微生物对这些物质的利用可以导致酸败、腐烂及霉腐，食品及农产品霉腐产生微生物毒素是公众健康中的重要问题。
4．微生物与环境保护所要阐述的是微生物在环境保护中的作用，是利用微生物有机体、生
理机能、遗传基因处理污染介质、修复污染环境、监测环境污染。
这是本章的重点和难点，之所以是难点是因为大部分师生对环境科学知识的陌生和缺乏感性认识，实际上微生物在环境保护中的作用是微生物生理、遗传功能的扩展，是易于理解的。
(1)微生物处理污染介质、修复污染环境与微生物工业发酵在基本原理上是相一致的。
本质上都是微生物利用(分解)基质取得能量生长，产生微生物生物量的代谢过程，简单地说都是放大的摇瓶培养。
异同比较(污水处理与工业发酵)如表11—3。
表11—3 污水处理与工业发酵过程异同比较
(2)微生物处理污染介质、修复污染环境的基础——生物降解。
微生物在环境保护中发挥作用的基础是微生物对有机污染物的生物降解，把各种易降解和难降解的有机污染物、有毒有害有机污染物转化成无毒无害的化学物或彻底降解转化成CO2、H2O及其他氧化性物质。
微生物对各种有机污染物的降解能力是微生物利用葡萄糖、淀粉、蛋白质作为基质能力的拓展，是常见的分解作用的扩展和伸延。
降解质粒是微生物降解难降解有机物遗传信息的另一个重要载体，许多难降解有机物的重要降解步骤的降解酶都由降解质粒编码的，染色体和质粒共同编码有机污染物降解过程中的酶。
(3)污染介质的生物处理以及污染环境的生物修复是利用微生物降解污染物能力保护环境的最重要方式，但不同的处理方式也具有不同的特点，它们的比较列于表11—4。
(4)环境污染的微生物监测是利用污染压迫下微生物种群、代谢活性所发生的变化指示环境污染。
粪便污染指示是利用粪便污染带到水体的大肠菌群所造成的水体细菌群体变化指示水体的粪便污染。
致突变物的微生物检测是基于微生物易变异的特点，利用微生物营养缺陷型回复突变的作用检测具致突变能力的环境污染物。
发光细菌检测法、硝化细菌的相对代谢率试验都是利用污染压迫下微生物的代谢反应所发生的改变来检测环境污染物。
表11—4 污水、固体废弃物、废气生物处理及污染环境生物修复比较
主要参考书目
1．Raina M，Maier，et al．．Environmental Microbiology．San Diego：Academic Press，2000
2．杨柳燕等．环境微生物技术．北京：科学出版社，2003
3，沈德中．污染环境的生物修复．北京：化学工业出版杜，2002
(张甲耀)。