微生物生态
微生物生态学(生态学二级学科)
主要图书
主要图书
1.陈声明,吴甘霖.微生物生态学导论 : Introduction to microbial ecology.高等教育出版社, 2015.
2.池振明.现代微生物生态学.第2版.科学出版社, 2010. 3.宋福强.微生物生态学[M].化学工业出版社, 2008.
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定义
定义
研究微生物与其他生物和环境之间相互关系及其生态功能的学科。群与多样性 2.微生物群落构建与演替 3.微生物生态功能 4.微生物对全球变化的响应与调控机制
研究方法
研究方法
微生物生态研究方法可分为三大类：①传统的研究方法，包括分离培养法和野外真菌子实体调查方法。②生 理生化方法，常用的主要有磷脂脂肪酸法、微孔板法、麦角甾醇法等。③分子生物学方法，主要包括实时荧光定 量聚合酶链式反应技术、稳定性同位素示踪技术、扩增子高通量测序技术、宏基因组高通量测技术、宏转录组高 通量测序技术、宏蛋白组分析技术、宏代谢组分析技术等。
微生物生态学（生态学二级学 科）
生态学二级学科
01 定义
03 研究方法
目录
02 研究内容 04 主要图书
基本信息
微生物生态学（Microbial Ecology）是生态学的二级学科。 2018年6月5日，国务院学位委员会生态学 科评议组发布了生态学二级学科方向，包括动物生态学、植物生态学、微生物生态学、生态系统生态学、景观生 态学、修复生态学和可持续生态学七个二级学科方向。
微生物的生态作用和多样性
微生物的生态作用和多样性微生物是生态系统中极为重要的成分之一，它们的生态作用和多样性对于维持生态系统的平衡和可持续发展具有重要意义。
一、微生物的生态作用1. 生物地球化学循环微生物在生态系统中承担了重要的生物地球化学循环作用，可以将大量的有机物、无机物质分解成营养成分，促进循环过程的进行。
例如在氮素循环中，土壤中的一些细菌和放线菌会将大气中的空气氮与土壤中的有机氮结合，通过一系列的反应将其转化成植物可利用的氨、硝酸和亚硝酸盐等形式。
2. 生态位塑造和稳定微生物在生态系统中还具有生态位塑造和稳定的作用，通过与环境因素的相互作用，塑造和维护着各种生物群体的生态位。
例如，细菌在口腔、肠道、皮肤等部位建立了大量的生态位，与人体共生共存，形成人体微生物组，对人体起着重要的调节和影响作用。
3. 污水处理和生物降解微生物在各种生态系统中还承担了污水处理和生物降解的作用。
例如，微生物有机体对种种有机化合物的降解，有助于清除污染源，改善环境质量。
二、微生物的多样性微生物的多样性极其丰富，生物多样性的保护工作中，微生物的多样性的重要性日益凸显：1. 微生物资源的开发利用微生物多样性的研究还有助于微生物资源的发掘和利用。
微生物含有各种活性成分、天然营养素等，被广泛应用于制药、食品加工、环境保护等方面。
2. 促进保护生态环境微生物多样性的保护对于维护生态系统的平衡和环境的可持续发展至关重要。
研究微生物多样性的特性和变化趋势，可为生态环境的保护提供重要的科学依据。
3. 后生物技术时代的重要资源随着人们对后生物技术时代的探索和发展，微生物多样性在医疗、制药、食品科技等领域的应用也将越来越广泛。
总之，微生物在生态系统中扮演着非常重要的角色，微生物的生态作用和多样性对于生态系统的可持续发展和人类的健康生活都起着至关重要的作用。
微生物生态系统
微生物生态系统微生物生态系统是指由微生物组成的生物群落以及它们所处的环境综合体。
微生物包括细菌、真菌、病毒和原生动物等，是地球上最古老、最丰富的生物类群之一。
微生物生态系统在地球的生物圈中扮演着重要的角色，对环境的维持和生物的生存具有重要影响。
一、微生物类型及其功能1. 细菌细菌是微生物中最常见、数量最多的类群之一。
它们具有多样的功能，在微生物生态系统中发挥着关键作用。
某些细菌可以进行光合作用，将太阳能转化为化学能，并释放氧气。
这些光合菌对维持氧气生成和环境中的能量流动至关重要。
此外，细菌还参与了有机物的分解、氮循环和矿物质的循环等过程。
2. 真菌真菌是微生物生态系统中的另一个重要群体。
它们特别擅长分解有机物质，参与了环境中的物质循环过程。
真菌还与其他生物形成了共生关系，例如与树木的根系形成菌根共生，互利共生。
此外，真菌还具有抗菌作用，可以制造抗生素来抑制其他细菌或真菌的生长。
3. 病毒病毒是一种微小的伴侣生物体，无法自行进行代谢和繁殖。
然而，病毒在微生物生态系统中扮演着重要角色。
它们可以感染细菌和其他微生物，通过寄生、杀死或修改宿主细胞来影响微生物群落的结构和功能。
病毒还可以传递基因信息，促进微生物的遗传变异和进化。
4. 原生动物原生动物是一类单细胞动物，包括原生动物和胞内动物。
它们广泛存在于各种水体和土壤中。
原生动物以吞噬细菌、真菌、其他原生动物和有机碎屑为食，参与了有机物质的分解和转化过程。
某些原生动物还具有控制细菌和真菌数量的功能，维持微生物群落的平衡。
二、微生物生态系统功能1. 分解与循环有机物质微生物对有机物质的分解和转化起着重要作用。
它们通过产生酶来降解复杂的有机物质，将其分解为较简单的化合物。
这些化合物可以为其他生物提供营养物质，维持生态系统的稳定。
此外，微生物还参与了碳、氮、磷等元素的循环过程，促进了能量和物质的流动。
2. 维持生态平衡微生物通过竞争、合作和共生等方式维持着微生物群落的平衡。
微生物生态学
微生物生态学微生物生态学是研究微生物在自然界中的分布、种群组成、数量变动、生物地理分布规律以及微生物与环境的相互作用关系的科学。
微生物是地球上最古老、数量最多、多样性最丰富的生物群体之一，在地球生态系统中具有极其重要的地位和功能。
微生物生态学的研究对于揭示生物圈中微生物的生态分布规律、了解微生物参与地球生物化学循环以及应用于环境保护和生物技术等领域具有重要意义。
微生物生态学主要研究微生物在各种自然环境中的分布情况和种群组成。
地球上的各种环境如土壤、水体、空气、极地和深海等都是微生物的栖息地。
微生物能够适应各种极端环境，比如高温、低温、高盐、酸碱等，这使得它们具有广泛的生态适应性。
研究人员通过采集样品，进行微生物的分离培养和分子生物学技术分析，可以了解微生物的多样性和数量变动趋势。
微生物生态学还研究微生物在不同环境中的生物地理学分布规律。
地理位置、气候条件、土壤类型等环境因素对微生物的分布有着重要影响。
例如，富营养土壤中的微生物种类和数量会显著高于贫瘠土壤。
微生物生态学的研究可以揭示不同地理位置的微生物群落结构差异，从而了解各地微生物群落的特点和功能。
微生物与环境之间的相互作用也是微生物生态学的重要内容之一。
微生物参与了地球上各种生物圈的物质循环过程，如碳循环、氮循环和硫循环等。
微生物通过降解有机物和矿物质的转化，将其中的元素释放到环境中，影响着生态系统的结构和功能。
同时，微生物还参与了生物地球化学过程中的反应催化和能量转化，对维持地球生态系统的平衡具有重要的作用。
微生物生态学的研究不仅对于理解自然界中微生物的多样性、地理分布和生态功能具有重要意义，而且对于环境保护和生物技术等领域也有着广泛应用前景。
通过深入研究微生物的生态特征和功能，可以应用于环境污染修复、土壤改良、农业生产和食品工业等方面。
此外，微生物生态学还有助于发展微生物资源的有效利用和开发，为人类社会的可持续发展提供支持。
总之，微生物生态学作为一门重要的科学领域，通过研究微生物在自然界中的分布、种群组成、数量变动和与环境的相互作用关系，有助于揭示地球生态系统中微生物的生态规律，推动环境保护和生物技术的发展。
微生物生态_PPT课件
•土壤微生物分布特点： •垂直分布：土壤表面菌少，耕作层菌多，深层菌少。
如土壤3～5cm以下至20cm最多。但各菌群分布规律不同： 藻类在表层数mm处较多，真菌在10 cm处较多； 原生动 物在15 cm处较多。
•水平分布：有机物丰富微生物多。微生物类型取决于 各种土壤中的碳源。
Terrestrial（陆地的）Environments
•关于海洋真菌
• 海洋真菌生长在各种基质上，从树木到沉积物，泥浆，土壤， 沙子，海藻，珊瑚，软体动物的钙化软骨，红树林的烂叶子，潮 间带的植物和活的动物，再到甲壳类的内脏里。
• 海洋真菌数量 Kohlmeyer ：Mangrose真菌从42种(源自979)发展到200种（1997）
• 海洋药物
从海洋微生物提取的天然产物有不饱和脂肪酸 ；多 聚糖； 抗生素； 药物生物素等。
•寄 生
• 寄生：小型生物（寄生物） 生活在另一种较大型生物 （寄主或宿主）的体内或体 表。小生物从寄主细胞中取 得营养生长繁殖，但寄主细 胞受到损害甚至被杀死。
• 如细菌 —— 噬菌体
• 木霉寄生在蘑菇属上，从而 减少栽培蘑菇的产量。
•捕 食
• 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。
微生物对污染物的抗性，转化与降解，以及微生物对 环境的污染。 • 微生物在生物地球化学循环中的作用。 • 微生物生态模型
微生物生态系统的名词解释
微生物生态系统的名词解释微生物生态系统是指由微生物组成的一个动态的、互相作用的生态系统。
微生物生态系统包含了各种微生物，如细菌、真菌、病毒等。
它们通过相互作用和共生关系，共同参与了生物地球系统的维持和运行。
一、微生物生态系统的定义微生物生态系统是一种具有明确空间范围的综合性系统，它是由各种微生物通过一系列相互作用所形成的一个复杂的生态网络。
微生物是这个生态系统的核心组成部分，它们通过与环境和其他生物的相互作用，参与了有机物的分解、循环和转化过程，调控了生态系统的稳定性和功能。
微生物生态系统的研究对象主要包括微生物群落的组成、结构和功能。
通过对微生物群落的研究，可以揭示微生物与环境的相互作用机制，探索微生物在生态系统中的角色和功能，为保护生态环境、改善人类生活提供理论基础和技术支持。
二、微生物生态系统的特点1. 空间分布广泛：微生物广泛存在于地球的各个角落，包括陆地、海洋、淡水、大气等环境。
它们可以生存于高温、低温、高盐、低盐、高压、低压等极端环境中，适应能力极强。
2. 多样性高度：微生物多样性是微生物生态系统的重要特点之一，其物种数量和功能种类极为丰富。
不同环境中的微生物群落具有不同的组成和功能状况，形成了独特的生态系统。
3. 相互作用复杂：微生物之间存在着多种方式的相互作用，包括共生、拮抗、竞争、协同等关系。
这些相互作用调节了微生物群落的结构和功能，影响了生态系统的性质和稳定。
4. 生态功能丰富：微生物在生态系统中具有重要的功能和作用。
它们参与了有机物的降解、循环和转化过程，维持了生态系统中物质和能量的平衡。
同时，微生物还参与了氮、磷、硫等元素的循环转化，调控了土壤的肥力和植物的生长。
三、微生物生态系统的研究方法微生物生态系统的研究方法涉及到多个学科和技术，包括分子生物学、生物化学、生物信息学等。
主要的研究方法包括：1. 群落结构分析：通过高通量测序技术对微生物群落的基因组、DNA、RNA 进行分析，揭示微生物群落的组成和结构。
环境微生物生态学
群落（community） 微生物群落结构包括了垂直结构（空间的垂直分布）、
水平结构（地点的不同）和时间结构（随时间的周期性变 化）。微生物群落结构具备合理的空间和时间结构是生态 系统存在和发展的基础。
在特定生境内的微生物种群随着时间的推移出现取代 或被取代，最终形成比较稳定的群落结构，其过程是群落 的演替（自然界选择压力的结果）。
2： 微生物生态学基本原理
自然界中微生物种类繁多，构成了地球生态系统 （ecosystem）中最庞大、分布最广的群体。单个微生物 细胞生长形成种群（population），各种种群构成生态系 统的微生物群落（community），在微观的微生物世界
中，为了竞争有限的生存空间和资源，种群与种群之间无 时不刻进行着角逐，通过限制其它种群的生长为本种群的 繁衍争取更多的可能，亦或与其它种群合作，共同营造适 宜的生存空间。环境决定了生境中种群的数量和群落的大 小，而微生物也不断改造着其生存的环境。
微生物生态学定义 微生物生态学（microbial ecology）是研究微生物
（细菌、真菌、病毒等）与其周围环境（有生命的和非生 命的）之间相互关系的一门科学。人们从20世纪60年代 初才开始使用微生物生态学这个名称，因此它还是一个比 较年轻的科学。
根据微生物生态学研究的特点，微生物生态学的现代 定义可以理解为环境生物学。其具体的研究范畴包括微生 物的空间分布、组成、结构、生理生化，以及它们与环境 间的相互关系和功能等。
生态系统是指生物群落与生存环境之间，以及生物群 落内的生物之间的密切关系、相互作用，通过物质交换、 能量转化和信息传递，成为占据一定空间、具有一定结构 并执行一定功能的动态平衡整体。生态系统=非生物环境 +生物群落，在这个紧密结合的系统中，物质、能量在生 物与生物、生物与环境之间不断循环流动，形成一个能够 自己维持下去的、相对稳定的，并具有一定独立性的整体。
微生物生态
微生物生态微生物生态，指的是微生物在生态系统中的分布、种群结构、相互作用和功能，主要涉及细菌、真菌和病毒等微生物的生态学特征和生态过程。
生态系统是由生物和非生物因素相互作用形成的一个相对稳定的有机体系，在生态系统中，微生物扮演着举足轻重的角色。
无论是自然界中的海洋、土地、土壤、河流等，还是人为建设的养殖池塘、废水处理系统、发酵罐等处，都存在着大量的微生物群落。
微生物具有广泛的功能，如矿物质循环、有机物分解、固氮和抗生素产生等，对维持生态系统的稳定性和健康状态起着至关重要的作用。
微生物的分布与环境因素密切相关。
在自然环境中，微生物的数量、种类和分布会受到温度、湿度、氧气、光照、酸碱度等因素的影响。
例如，水体中的微生物数量可能会受到水温、阳光和富营养化程度等因素的影响。
在一些微生物鲜明的生态系统中，如地下沉积物、海洋深处和高山生态系统中，微生物丰度和多样性较高，而在一些极端环境下，如高温、高压、低温、低氧、高盐等，微生物也存在着一定的适应性，发展出独特的适应性和代谢特征。
微生物之间存在着密切的相互作用，包括竞争、互惠共生、共生、拮抗和协同等。
例如，有些微生物能与植物根系形成共生关系，帮助植物吸收养分，同时从植物根系统获得所需的碳源和能量。
另一方面，有些微生物会相互竞争，如同样生活在土壤中的细菌和真菌，它们之间可能会争夺营养和空间。
微生物在生态系统中的功能也十分重要。
微生物能对环境中的有机物进行分解和转化，如将有机物分解为二氧化碳和水，并将其中的养分释放到环境中，催化碳循环、氮循环等过程。
此外，微生物还可以通过其代谢物质来协调和控制生态系统的生物和环境因素。
比如，一些微生物可以产生免疫调节剂，帮助维持动植物生态系统的平衡及生命健康。
微生物生态吸引了学者们的广泛关注和研究，应用于许多领域。
例如，微生物生态在环境生态学、工业生产等方面都具有十分重要的应用价值。
在工业生产中，微生物生态学可被用于构建高效的微生物发酵系统、探究微生物氧化机制以及共生关系的研究等。
农业微生物第八章微生物生态
（二）土壤中微生物的分布
同一土体由于微环境的通气、水分、营养等状况都存在着差
异，致使不同微生物呈立体分布。
每克肥土中通常含有几亿至几十亿个微生物，贫瘠土壤 每克也有几百万至几千万个微生物。 （1）细菌 数量：70~90%；种类：主要为腐生，少数自养 分布：表层最多，随土层加深减少，厌氧菌反之。 （2）放线菌 数量：5~30%
第八章 微生物生态学 （Microbiol Ecology）
第一节生态系统
一、生态学的概念
生态学是一门研究生命系统与环境系统间相互作用规律的科学 二、什么是微生物生态学 微生物生态学是生态学的一个分支，它的研究对象是微生物 群体与其周围生物和非生物环境条件间相互作用的规律。
一、微生物在生态系统中的作用
Байду номын сангаас
水具有微生物生命活动适宜的温度、pH、氧气等，水体中也具备 微生物生长繁殖的其他条件，因此成为微生物栖息的又一天然场所。 (一)水体中微生物的来源 土壤、空气、动植物尸体、人和动物的排泻物、工业及生活污水。 (二)种类 水中存在的微生物90%为革兰氏阴性菌，主要有弧菌、假单胞菌、 黄杆菌等。鞘细菌及有柄附生细菌也常见于水体中。 (三) 微生物在水体中的分布 表现为水平分布和垂直分布的规律。此外，相同水域的不同浓度 微生物的含量及分布也不同。 (四)水体中的病原微生物 通过水体传播的病原微生物主要有沙门氏菌属、志贺氏菌属、霍乱 弧菌等。因此，做好水的卫生学检查至关重要。
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。
微生物生态
五、极端环境中的微生物(重点) （一）嗜热微生物： （二）嗜冷微生物，甚至产生细菌毒素。 （三）嗜酸微生物： （四）嗜碱微生物 甲烷嗜盐菌、嗜盐碱杆
（五）嗜盐微生物 （六）嗜压微生物 知道 微生物生活的条件
第二节 微生物间的相互关系（重点）
一、互生关系
两种可以单独生活的生物，当他们生活在 一起时，通过各自的代谢活动而有利于对方， 或偏利于一方的一种生活方式。 1．微生物间的相互关系： 固氮菌和纤维分解菌 2．人体肠道的正常菌群 人体肠道有 60-400种微生物可以抑制外来的肠 道致病菌、提供维生素、酶。微量的氮素 3．混菌培养与生产实践。 二、共生关系 两种生物共居在一起，相依为命，合二为一的一 种相互关系。 1．微生物间的共生 ——菌、藻共生 地衣；
（二）芳香族化合物 微生物能利用芳香化合物在有氧条件下的 氧化分解比厌氧条件下为快，有氧氧化分解是 这些化合物分解的主要途径，其生化过程：
1．在加氧酶作用下生成双酚化合物 2．在单加氧酶或双加氧酶作用下芳香环开裂 3．上述所得相应的有机酸，转化成乙酸等进 入三羧酸循环，最后氧化成CO2、H2O。 细菌，如假单胞菌、分枝杆菌、不动杆菌、 节杆菌及芽孢杆菌中的菌和真菌的一些种能分泌多种不同的 酶分解半纤维素。例如芽孢杆菌属中的某些种 能分解甘露聚糖、半乳甘露聚糖和木聚糖等。
四 微生物分解果胶类物质 果胶类物质是以半乳糖醛酸为主的高分子 聚合物。 首先，好氧性细菌有芽孢杆菌、软腐欧式 杆菌等分解利用可溶性养分。 其次，厌氧性细菌有费式浸麻梭菌，真菌 有青霉、曲霉、毛霉、根霉等。
1.微生物种类数量分布的条件？ 2.不同环境微生物分布的特点？极端环境微 生物生存的机制？ 3.举例说明微生物相互关系的概念，特点？
4.3 微生物在自然界物质循环中的作用
第九章 微生物生态
动物排泄物及动物尸体所带的菌等
3.种类 4.作用 5.分布 细菌>放线菌>霉菌>酵母菌>藻类>原生动物 在物质循环中起重要作用，降解土壤中有机物 主要分布在10-20cm深的土层中
6. 分布影响因子
土壤有机质含量、土壤深度、土壤酸碱度、季节
我国各主要土壤的含菌量(万/克 干土)
土类 暗棕壤 棕壤 黄棕壤 红壤 砖红壤 磷质石灰土 黑土 黑钙土 棕钙土 草甸土 嵝土 白浆土 滨海盐土 地点 黑龙江呼玛 辽宁沈阳 江苏南京 浙江杭州 广东徐闻 西沙群岛 黑龙江哈尔滨 黑龙江安达 宁夏宁武140 黑龙江亚沟 陕西武功 吉林皎河 江苏连云港 细菌 2,327 1,284 1,406 1,103 507 2,229 2,111 1,074 11 7,863 951 1,598 466 放线菌 612 39 271 123 39 1,105 1,024 319 4 29 1,032 55 41 真菌 13 36 6 4 11 15 19 2 23 4 3 0.4
第十一章 微生物的生态
Microbial Ecology
微生物生态学研究内容
1. 概念 生态学是一门研究生命系统与环境系统间相互作 用以及适应机理的科学
2. 微生物生态学研究内容 微生物的群落结构、微生物与宏观、微观环境系 统间相互作用的规律及其应用。
第一节
一、微生物群落
自然环境中的微生物
种群（population）：指在一定时间内占据一定 空间的同种生物的所有个体。
采取土壤样品要考虑的几个问题
土质肥，微生物含量高。
离地面5-20cm处的土壤通气良好、不受阳光直
射，含菌量最高。
采土季节以春秋两季最好。
环境工程微生物学课件7微生物生态
11
4
草甸土
黑龙江亚沟
7,863
29
23
嵝土
陕西武功
951
1,032
4
白浆土
吉林皎河
1,598
55
3
滨海盐土
江苏连云港
466
41
0.4
12
土壤中的微生物分布特点
① 土壤微生物的数量和分布主要受 到营养物、含水量、氧、温度、pH 等因子的影响，并随土壤类型的不 同而有很大变化。 ② 微生物的数量也与于土层的深度 有关，一般土壤表层微生物最多， 随着土层的加深，微生物的数量逐 步减少。 ③ 土壤中的微生物以细菌最多，其 次位放线菌和真菌。
16
4. 土壤生物修复
—— 是利用土壤中天然的微生物资源或人为投 加目的菌株，甚至用构建的特异降解功能菌投 加到各污染土壤中，将滞留的污染物快速降解 和转化，使土壤恢复其天然功能。
修复工作的步骤：
① 调查本底资料； ② 制定治理方案，进行适当的可行性试验； ③ 技术实施。
17
土壤修复技术的关键因素 ① 微生物种 ② 微生物营养 ③ 溶解氧 ④ 环境因子
地点
细菌
放线菌
真菌
暗棕壤
黑龙江呼玛
2,327
612
13
棕壤
辽宁沈阳
1,284
39
36
黄棕壤
江苏南京
1,406
271
6
红壤
浙江杭州
1,103
123
4
砖红壤
广东徐闻
507
39
11
磷质石灰土 西沙群岛
2,229
1,105
15
黑土
黑龙江哈尔滨
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第八章 微生物生态生态系统：在一定的空间内生物的成分和非生物的成分通过物质循环和能量流动互相作用、互相依存而构成的一个生态学功能单位。
生态学：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：研究微生物与其周围生物和非生物环境之间相互关系。
各种环境中的微生物的种类、分布；微生物和其它生物的关系；微生物与物质循环；第一节 自然界中的微生物微生物的特点：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微生物的分布生境的特征在某些生境中，高度专一性的微生物存在并仅限于这种生境中，并成为特定生境的标志。
一、空气中的微生物(理解并掌握)1）无原生的微生物区系；2）来源于土壤、水体及人类的生产、生活活动；3）种类主要为真菌和细菌，一般与其所在环境的微生物种类有关；4）数量取决于尘埃数量；5）停留时间和尘埃大小、空气流速、湿度、光照等因素有关；6）与人类的关系：传播疾病、造成食品等的污染制备微生物气溶胶实现群体免疫微生物学的基本技术：无菌操作技术二、水体中的微生物一）江河水(理解并掌握)1）数量和种类与接触的土壤有密切关系；2）分布上更多的是吸附在悬浮在水中的有机物上及水底；3）多能运动，有些具有很异常的形态（例如柄细菌）；4）靠近城市或城市下游水中的微生物多，并且有很多对健康不利的细菌，因此不宜作为饮用水源；5）水体自身存在自我净化作用：a）致病菌一般对营养要求苛刻，因此在一般的水中只能存活2-3天；b）水表微生物会受辐射等作用而被杀灭；c）原生动物等的吞噬作用；d）由固形物吸附再沉积到水底；饮用水的微生物指标：总菌数： < 100个/ml大肠杆菌：< 3 个/L 水中的病原微生物会对水质产生重要影响严重污染的水会通过食物链的生物放大作用危害人类健康活的非可培养状态（viable but nonculturable state , VBNC state）细菌处于不良环境条件下时产生的一种特殊的生存方式或休眠状态。
在常规培养条件下培养时不能生长繁殖，但仍然是具有代谢活性的活菌。
一般表现为细胞保持完整，胞内酶维持活性，染色体及质粒DNA均保持稳定，而用显微镜观察，其细胞会表现为缩小成球状，细胞表面产生皱折等。
活的非可培养状态（viable but nonculturable state , VBNC state）VBNC现象是我国青岛海洋研究所的徐怀恕和美国University of Maryland的R R Colwell等于1982年通过对霍乱弧菌和大肠杆菌在海洋与河口环境中的存活规律进行研究后首次提出的，近年来已成为微生物学研究的一个热点。
证明VBNC可以复苏的手段：1 ）在VBNC所处环境中加入营养物质，但营养过于丰富并不利于VBNC的复苏。
2） 温度的改变，在低温下进入VBNC的细胞在环境温度升高后可以复苏；3 ）致病菌在宿主体内复苏；4） 通过其它可培养的活菌的帮助而复苏；（二）海水1）嗜盐，真正的海洋细菌在缺少氯化钠的情况下是不能生长的。
2）低温生长，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。
3）大多数海洋细菌为G—细菌，并具有运动能力。
4）耐高压（特别是生活在深海的细菌）。
南极Vostok湖冰芯样品中的微生物（三）(理解并掌握)水体的富营养化作用和“水花”、“赤潮”水资源污染日益严重水体大量的有机物或无机物，特别是磷酸盐和无机氮化合物→水的富营养化→藻类等过量生长，产生大量的有机物→异养微生物氧化这些有机物，耗尽水中的氧，使厌氧菌开始大量生长和代谢→分解含硫化合物，产生H2S，从而导致水有难闻的气味，→鱼和好氧微生物大量死亡，水体出现大量沉淀物和异常颜色。
上述过程又称富营养化作用，它是水体受到污染并使水体自身的正常生态失去平衡的结果。
“水花”或“水华”（water bloom）：藻类（主要是微藻）的大量繁殖使水体出现颜色，并变得浑浊，许多藻类团块漂浮在水面上形成。
赤潮或红潮（red tides）：在海洋中，某些甲藻类大量繁殖也可也可以形成水花，从而使海水出现红色或褐色。
引起水体富营养化的藻类除通过消耗水中的氧气危害养殖业外，很多藻类还能产生各种毒素，使动物得病或死亡，因此由于富营养化作用致死的鱼等水产品不能食用。
三、(理解并掌握)土壤中的微生物土壤是固体无机物(岩石和矿物质)、有机物、水、空气和生物组成的复合物，是微生物的合适生境。
土壤微生物种类多、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。
1）土壤微生物的数量和分布主要受到营养物、含水量、氧、温度、pH 等因子的影响，并随土壤类型的不同而有很大变化。
2）土壤微生物的数量和分布受季节影响；3）微生物的数量也与于土层的深度有关，一般土壤表层微生物最多，随着土层的加深，微生物的数量逐步减少。
20世纪80年代，美国能源部-----地下科学计划（Deep Subsurtace Program）目前已知微生物的最高生长温度： 113℃ （海底火山口）地下的微生物在陆地可达4公里深（每下降1公里温度上升20℃），在海底则可深达7公里（每下降1公里温度上升15℃）。
目前的采样深度：2.8公里四、工农业产品上的微生物1．微生物引起的工业产品的霉腐大量工业制品都是用用动植物产品作原料来制造的。
纤维制品、木制品、革制品、橡胶制品、油漆、卷烟、化妆品等。
有些工业产品如塑料、建筑涂料等也有很多微生物可以分解、利用。
光学仪器上的镜头，建筑泥浆、钢缆、地下管道、金属材料等，各种电讯器材、文物、书画等也可被多种特殊微生物所破坏。
微生物在各类工业产品上的生长所造成的产品的霉腐给人类造成了巨大的损失!而另一方面，有时也努力想开发并推广使用可被微生物降解的产品，或利用微生物的降解特性。
---生物可降解塑料----开发、利用纤维素（能源、饲料）----苎麻脱胶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、黄曲霉素等五、极端环境下的微生物1、嗜热微生物2、嗜冷微生物3、嗜酸微生物4、嗜碱微生物5、嗜盐微生物6、嗜压微生物研究意义：(1)开发利用新的微生物资源，包括特异性的基因资源；(2)为微生物生理、遗传和分类乃至生命科学及相关学科许多领域，如：功能基因组学、生物电子器材等的研究提供新的课题和材料；(3)为生物进化、生命起源的研究提供新的材料。
第2节 微生物与生物环境间的相互关系第3节自然环境中的微生物一般都不是单独存在的个体、种群、群落和生态系统从低到高的组织层次群体（population）：具有相似特性和生活在一定空间内的同种个体群，是组成群落的基本组分。
群落（community）：在一定区域或一定生态环境内，各种生物群体构成的一个生态学结构单位，群落中各生物群体之间存在各种相互作用。
生态系统（ecosystems）：生物群落和它们所生活的非生物环境结合起来的一个整体，是生物圈的组成单元。
任何一个相对完整的自然整体都可以被看作为一个生态系统，如一个池塘，一片森林，一个污水处理池，等等。
生物圈（biosphere）：地球上所有生物及其所生活的非生命环境的总称。
个体→群体→群落+非生物环境生态系统→生物圈微生物生态的研究特点：以微生物群体，即种群作为主要研究单位。
生态系统中生物之间的相互关系：t 有利关系：一种生物的生长和代谢对另一种生物的生长产生有利的影响，或相互有利；t 有害关系：一种生物的生长对另一种生物的生长产生有害的影响，或相互有害；t 中性关系：二种生物生活在一起时，彼此对对方的生长代谢无明显的有利或有害影响；主要介绍微生物间及微生物与其它生物间最常见的几种相互关系：一、互生(理解并掌握)二种可以单独生活的生物，当它们生活在一起时，通过各自的代谢活动而有利于对方，或偏利于一方的一种生活方式。
“可分可合，合比分好”一）微生物间的互生关系纤维素分解细菌 ←→ 固氮菌二）人体肠道正常菌群互生关系（正常情况） 寄生关系（某些特殊条件下）人肠道内的菌群：60-400种不同的微生物，占粪便干重1/3的是细菌，其中厌氧菌占了绝大多数。
t 正常菌群通过肠道获取营养；t 通过排阻、抑制外来致病菌；提供许多人体所必不可少的维生素、氨基酸等营养物对人体作出贡献；环境条件改变或着生部位改变：正常菌群→ 致病菌t 滥用抗生素；t 人身体虚弱抵抗力下降；t 吃了不洁净的食物；u肠道中的正常菌群，大肠杆菌，一旦进入泌尿系统，引起尿路感染。
u人体表面的正常菌群，一旦它们进入伤口也会引起感染。
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。
可以通过口服某些活的微生物制剂来治疗由于正常菌群失调而导致的腹泻，例如，含蜡状芽孢杆菌（B cereus）的“促菌生”，含地衣芽孢杆菌的“整肠生”等，它们都是通过芽孢杆菌的生长，为肠道重新创造良好的厌氧环境，促使肠道内正常的厌氧菌的生长繁殖，这类活微生物制剂又称微生态制剂。
微生态制剂一般用于恢复肠道内的正常生态环境，若肠道功能正常，一般不需要服用！二、共生(理解并掌握)二种生物共居在一起，相互分工协作、相依为命，甚至形成在生理上表现出一定的分工，在组织和形态上产生了新的结构的特殊的共生体。
互惠共生：二者均得利偏利共生：一方得利，但另一方并不受害一）微生物间的共生关系生理上的共生：结构上的共生：形成有固定形态的叶状结构：真菌无规则地缠绕藻类细胞，或二者组成一定的层次排列。
地衣繁殖时，在表面上生出球状粉芽，粉芽中含有少量的藻类细胞和真菌菌丝，粉芽脱离母体散布到适宜的环境中，发育成新的地衣一）微生物间的共生关系细菌与原生动物间的共生关系：细菌栖息于原生动物细胞内，获得营养和保护环境，并且这些细菌在原生动物细胞外都不能生长；原生动物通过共生菌获得生长所需要的维生素及其它生长因子二）微生物和植物间的共生关系根瘤菌与豆科植物间的共生------形成根瘤共生体t根瘤菌固定大气中的气态氮为植物提供氮素养料；t豆科植物的根的分泌物能刺激根瘤菌的生长，同时，还为根瘤菌提供保护和稳定的生长条件。
三）微生物与动物的共生关系1. 与昆虫的共生关系t 外共生：例如白蚁与其肠道内的微生物之间的共生食木质的白蚁自身并不能分解期望上纤维素，必须依赖肠道中共生的原生动物和细菌通过厌氧发酵过程来分解纤维素。
t 内共生：昆虫与其细胞内的共生性细菌这些细胞内的共生性细菌能为宿主提供B族维生素，使昆虫能以缺乏维生素的植物为生。
2. 与反刍动物的共生关系t反刍动物，如牛、羊、骆驼、长颈鹿等以植物的纤维素为主要食物，它们在瘤胃中经微生物发酵变成有机酸和菌体蛋白再供动物吸收利用。