水产微生物—水域微生物生态学

第八章水域微生物生态学

第一节水体中微生物的分布

一、内陆水体中微生物的分布

内陆水体的自然环境多靠近陆地。内陆水体大多是淡水，淡水中的微生物主要来源于土壤、空气、污水、人和动植物排泄物以及动植物尸体等。特别是土壤中的微生物，常随土壤被雨水冲刷进入江河湖泊。因此，土壤中所有细菌、放线菌和真菌的大部分，在水体中几乎都能找到。然而，水体中的微生物种类和数量，一般要比土壤中的少得多。

水域微生物的区系可分以下几类：

（1）清水型水域微生物

在洁净的湖泊和水库蓄水中，因有机物含量低，故微生物数量很少（10～103/ml）。典型的清水型微生物以化能自养微生物和光能自养微生物为主，如硫细菌、铁细菌和衣细菌等，以及含有光合色素的蓝细菌、绿硫细菌和紫细菌等。

（2）腐败型水域微生物

上述清水型的微生物可认为是水体环境中“土生土长”的土居微生物。流经城市的河水、港口附近的海水、滞留的池水以及下水道的沟水中，由于流入了大量的人畜排泄物、生活污物和工业废水等，因此有机物的含量大增，同时也夹入了大量外来的腐生细菌，使腐败型水域微生物尤其是细菌和原生动物大量繁殖，每毫升污水的微生物含量达到107～108个。还有一类是随着人畜排泄物或病体污物而进入水体的动植物致病菌，通常因水体环境中的营养等条件不能满足其生长繁殖的要求，加上周围其它微生物的竞争和拮抗关系，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。

二、海洋中微生物的分布

海洋是地球上最大的水体。海水与淡水最大的差别在于其中的含盐量。含盐量越高，则渗透压越大，反之则越小。因此海洋微生物与淡水中的微生物在耐渗透压能力方面有很大的差别。

海水中常见的细菌主要有假单胞菌属、枝动菌属（Mycoplana）、弧菌属、螺菌属、梭菌属、变形菌属、硫细菌、硝化细菌和蓝细菌的一些种类。常见的酵母菌有色串孢属（Torula）和酵母菌属。此外，还有噬菌体、霉菌、藻类和原生动物等。一般霉菌比细菌少，主要是陆地中常见的种类。海洋中藻类繁多，原生动物数量极大。

三、沉积物中微生物的分布

（一）内陆水体沉积物中微生物的分布

湖泥表层有机营养物质含量高，因此栖息了大量的微生物。湖泥中异养菌数量大大超过湖水中的数量。

（二）海洋沉积物中微生物的分布

海洋沉积物中栖息着细菌和真菌。沉积物颗粒表面吸附有很多微生物，但确定其数量

相当困难。此处的微生物对有机物矿化作用特别重要，并且也可能作为海底动物的食物。沉积物表层细菌总数取决于沉积物种类和水深，其含量在几十万至几十亿个/cm3之间。生活于物体表面的细菌在某种程度上具有很有效的吸附机制，例如扁平的细胞、胶鞘和纤毛等，它们能牢固地附着于沉积物基质之上。

四、水生生物体上微生物的分布

在正常情况下，生活于水中的动植物组织内部是无菌的，但在体表和消化道内部定居着各种类型的微生物，其组成和数量常因所生活的环境而有所差异。它们与宿主的关系较为多样化，有些和陆地动物的正常菌群一样比较恒定，有些则是暂时性停留。在正常情况下，它们与宿主共生，从宿主食物或代谢产物中获取养料的同时，也能帮助宿主降解某些有机物质，或分泌维生素等供宿主利用。在某些异常情况下，如饲养管理不善、环境条件改变、鱼体抵抗力下降等，一些微生物可引起鱼的病害（鱼类多数病原菌都属于这种条件致病性微生物）。部分水生动物体表和消化道的细菌可引起水产品的腐败或人的食物中毒。因此，对水生动物正常微生物群的研究，在水生动物疾病的预防、水生动物的营养生理和饲养管理以及水产品的卫生学上均具有重要意义。

（一）水生动物体表上微生物的分布

鱼类和水生无脊椎动物等水生动物都可作为微生物的自然基底。

硬骨鱼类的体表常有细菌附着。在所有动物体表上，假单胞菌属和节杆菌属的种类数量最多。此外，很多鱼体上也有真菌附着。

海洋附着细菌与大型无脊椎动物附着有着密切关系。大多数种类的海洋细菌有利于无脊椎动物幼虫的附着，并可作为幼虫的饵料。可见，海洋附着细菌的研究与水产养殖业的发展密切相关。

（二）鱼类消化道中的微生物

鱼类消化道较短，呈直线和发夹状，其结构和机能多未分化。这些情况不利于专性厌氧菌的繁殖，其微生物种群组成也易受水环境等因素的影响。但由于鱼类胃肠道的pH为2～5，处于酸性环境，且富含胆汁，对水环境的许多微生物具有抑制作用，因此形成了与体表和水环境不同的微生物群落。

一般淡水鱼类消化道中的微生物以嗜水气单胞菌、A型拟杆菌、假单胞菌属和肠杆菌科的细菌占优势。海水鱼类消化道菌群则以弧菌属细菌为主，每克肠内容物约含104～107个。其次是假单胞菌属、莫拉氏菌属、不动杆菌属、拟杆菌科的细菌，其含量为102～106个/g。此外，还有芽孢杆菌属、黄杆菌属、微球菌属、梭状芽孢杆菌属、Coryneforme、葡萄球菌属、着色球菌属的细菌。

（三）虾类消化道中的微生物

由于虾类大部分时间行底栖生活，属杂食性水生动物，因而其肠道菌落与底栖细菌和沉积物中的菌群有关。其中以假单胞菌属和弧菌科的细菌为主，常见的还有不动杆菌属、肠杆菌科、黄杆菌属、噬纤维菌属、莫拉氏菌属和发光杆菌属的细菌。

（四）藻体上微生物的分布

浮游藻类体上常有细菌生长。各种海藻上附生着特有的霉亮发菌（Leucothrix mucor）。该菌是一种嗜盐种类，其藻丝含有众多细胞，并形成丛生而滑动的生殖胞。绿藻和红藻体上

的优势细菌是具有黄、橙色素的黄细菌属和噬纤维菌属的细菌，而褐藻体上的细菌则不然。缘管浒苔的胞外产物能促进这类细菌和假单胞菌的生长，弧菌的生长则受到抑制。

第二节水域微生物的主要作用

一、微生物与食物链

在各种水体中，细菌和真菌在食物链中具有重要功能。它们吸收溶解有机物，有机物的大部分是由初级生产者（即浮游植物）释放入水中的。此外，在内陆和沿海水域，特别是河川，它们与含有大量动植物的陆地区域相邻，有机物很多不是来自初级生产者，而是来自周围陆地上的死叶片、动物粪便及其它有机物，水体本身含有的动植物尸体及动物粪便和排泄物都是水体有机物来源。这些有机体通常被细菌极其迅速地转化为颗粒物质（即有机碎屑），然后，被其它生物所消耗。这类有机物依此方式被引入食物链，否则低浓度的有机化合物就不能被利用。细菌和真菌可被多种不同的动物用作食物，这些动物代表了食物链的不同的营养级。首先，细菌和真菌作为初级消费者即草食性浮游动物的食物。而属于次级消费者的肉食性浮游动物，也摄取细菌和真菌作为其通常的食物，在某种意义上，用它们作其营养的补充物。随着动物个体的增大，这种补充物的重要性反而变得越来越小。结果对终端消费者来说作用甚微或几乎没有作用。

综上所述，细菌在水生动物营养上起着极其重要的作用。不仅原生动物、轮虫、甲壳动物、软体动物等摄食细菌，一些鱼类也食细菌。水中细菌多集聚成絮状、片状和块状等聚合体，许多动物不能吃单个细菌但可吃聚合体。可见细菌是一种营养丰富的食物，目前光合细菌已大量培养，已应用到水产养殖中，既改善水质，防治鱼病，又能作为饲料添加剂，能很好地促进水产经济动物的生长。

二、微生物与物质循环

细菌和真菌等微生物在水体的物质循环中起着决定性的作用。它们参与有机物质的初级生产的意义很小，但是它们能大规模地将有机质矿化，在适宜条件下，它们能分解所有天然有机化合物，将之分解成原初成分，即二氧化碳、水及各种无机盐。它们的营养类型极多，生活性强，自然界中的绝大多数物质都能被某些微生物分解和利用，例如荧光假单胞杆菌能利用二百多种有机物质。本节着重介绍微生物在水体物质转化（即物质循环）中的作用。

（一）碳素循环

水中的初级生产者（光合细菌、蓝细菌、藻类和水生植物）通过光合作用固定CO2，将之转化为有机碳化合物。经食物链而被水生动物所利用。水生生物在新陈代谢过程中，分解一些有机碳化合物，产生CO2。水生生物的分泌物及其残体以及外来的有机碳化合物最终又经微生物分解，形成CO2，重新作为水生自养生物的碳源。在循环中，有一部分无机碳或有机碳由于外流和升入大气而又离开水生态系。这就是水生态系中发生的碳循环的主要过程。

生物性碳循环不是完全依靠动物或植物的存在。仅有微生物存在，碳循环也照样进行，特别是海洋内，因为海洋含有的大量硅藻和鞭毛虫的光合作用超过陆地植物。