第九章微生物生态

第九章微生物生态

一．生态学基本概念

生物圈：地球上所有生物及其所居住的环境的总和.

生物初级生产者非生物无机物

消费者有机物

分解者气候(大气、太阳能、生活空间、水)

生态系统：生物群落与其周围环境相互作用的功能系统，是生物圈的组成单元。生物圈中任何一个相对完整的自然整体都是一个生态系统。一个池塘，一片森林等。

种群或群体（population）：指属于同一个种的一大群生物（同一个种的生物，不同个体的集合）。

群落（community）：指一定区域中的所有种群。

能量流：能量通过生态系统从一种生物传递给另一种生物的现象。

每一营养级能量自身代谢活动以热的方式损耗

生物死亡后为分解者分解

未被分解，以有机物形式贮存

剩余（10-20%）为高一营养级的生物所消费

热量自身呼吸热量自身呼吸热量自身呼吸

光能光合生物食草动物食肉动物自身呼吸热量分解者

营养库（化学物质贮存库）

微生物可以在多个方面但主要作为分解者而在生态系统中起重要作用

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。

微生物在生态系统中的作用；

各种环境中的微生物，微生物和其它生物的关系；

微生物与环境保护

二．微生物在生态系统中的作用

1．M在生态系统中的地位

生态系统：

物质循环

生物群落所生活的非生物环境

能量流动

生产者：从无机物合成有机物;

消费者：利用有机物进行生活，一般不能将有机物直接分解成无机物;

分解者：分解有机物成无机物

（1）微生物是有机物的主要分解者: 微生物最大的价值也在于其分解功能。它们分解生物圈内存在的动物和植物残体等复杂有机物质，并最后将其转化成最简单的无机物，再供初级生产者使用。

（2）微生物是物质循环中的重要成员: 微生物参与所有的物质循环，大部分元素及其化合物都受到微生物的作用。在一些物质的循环中，微生物是主要的成员，起主要作用；而一些过程只有微生物才能进行，起独特作用；而有的是循环中的关键过程，起关键作用。

（3）微生物是生态系统中的初级生产者: 光能营养和化能营养微生物是生态系统的初级生产者，它们具有初级生产者所具有的二个明显特征，即可直接利用太阳能、无机物的化学能作为能量来源，另一方面其积累下来的能量又可以在食物链、食物网中流动。

（4）微生物是物质和能量的贮存者: 微生物和动物、植物一样也是由物质组成和由能量维持的生命有机体。在土壤、水体中有大量的微生物生物量，贮存着大量的物质和能量。（5）微生物在地球生物演化中的作用: 微生物是最早出现的生物体，并进化成后来的动、植物。藻类的产氧作用，改变大气圈中的化学组成，为后来动、植物出现打下基础。

2．M与生物地球化学循环

生物地球化学循环（Biogeochemical cycling）: 指生物圈中的各种化学元素，经生物化学作用在生物圈中的转化和运动。这种循环是地球化学循环的重要组成部分。

循环快: 生命物质的主要组成元素（C、H、O、N、P、S），

循环较慢: 少量元素（Mg、K、Na、卤素元素）；迹量元素（Al、B、Co、Cr、Cu、Mo、Ni、Se、V、Zn）

课堂讲解碳循环、氮循环

（1）碳循环

碳素是一切生命有机体的最大组分，接近有机物质干重的50%。碳循环是最重要的物质循环。P75

在好氧条件下，大生物和微生物都能分解简单的有机物和生物多聚物；微生物是唯一在厌氧条件下进行有机物分解的

（2）氮循环

6种氮化合物的氧化还原反应所组成:

N2, NH3(NH4 ), NO2ˉ, NO3ˉ, N2O, R-NH2

?固氮

?氨化（脱氨）、硝化作用（化能自养微生物：硝化细菌、亚硝化细菌）

?硝酸盐还原

?同化硝酸盐还原（硝酸盐还原成亚硝酸盐和氨，氨被同化成氨基酸）

?异化硝酸盐还原

?发酵性硝酸盐还原（硝酸盐作为发酵过程的附带受体，还原成亚硝酸盐和氨）

?呼吸性硝酸盐还原（硝酸盐呼吸，最终电子受体，还原成亚硝酸盐和氨）?反硝化作用（硝酸盐呼吸，还原成N2O、N2）

三．生态环境中的微生物

1．M种群之间的相互作用

相互作用的基本类型包括8种：P293

①中立生活：没有关系

②偏利作用：一个受益（必需），一个无影响。

偏利：岩石表面的微生物生长，使不溶性的无机盐溶出；降解多聚物产生有机酸，代谢有机

酸生成甲烷；

③协同作用：互相获利，但可以单独生活，种群可以替换。

④互惠共生：互相获利，但不可分离单独生活，不可替换。

蓝细菌和真菌的共生体-----地衣

蓝细菌：光合作用，固氮作用；真菌：提供生长因子。

⑤寄生：内寄生：病毒，蛭弧菌；

外寄生：不进入或不接触，产生一些胞外酶，裂解宿主细胞，释放出营养物质。如食藻细菌。

⑥捕食：原生动物

⑦偏害（拮抗）：

⑧竞争：生存空间和食物

2．M在自然界中的分布

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。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。

（1）空气中的微生物

?不适合微生物的生长繁殖，无固定的微生物区系；

?来源于土壤、水体及人类的生产、生活活动；

?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；

?数量取决于尘埃数量（附着在灰尘上,“微生物之舟”）；

?停留时间和尘埃大小、空气流速、湿度、光照等因素有关；

?停留时间和尘埃大小、空气流速、湿度、光照等因素有关；

?与人类的关系：传播疾病、造成食品等的污染

测定方法：培养皿沉降法；液体阻留法

（2）水体中的微生物

淡水、海水中微生物的数量和分布不同。天然湖泊、污染水域微生物的种类和数量不同。主要影响因子：营养物水平、温度、光照、溶解氧、盐分等。

富光层：光合藻类，好氧M；中度光照层：好氧M，兼性厌氧M；贫光层：厌氧M

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

靠近城市或城市下游水中的微生物多。

水体的富营养化作用，“水花”、“赤潮”

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。

（3）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（大本营）。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。

?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。

?土壤微生物的数量和分布受季节影响；

?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。

（4）极端环境下的微生物

嗜热微生物;嗜冷微生物;嗜酸微生物;嗜碱微生物;嗜盐微生物;嗜压微生物

研究意义：

?开发利用新的微生物资源，包括特异性的基因资源；

?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的研究提供新的课题和材料；

?为生物进化、生命起源的研究提供新的材料。

（5）不可培养微生物（uncultured microorganisms）

从环境中直接分离并克隆rRNA并分析其序列和在分子进化树上的位置等方法而发现的的目前尚不能在人工条件下获得培养的微生物。参见P372：

研究意义：

生物多样性和系统发生的多样性（Biodiversity and Phylogenetic diversity）;微生物生态学的研究提出新的要求; 寻找新的致病微生物; 从不可培养微生物中寻找新的基因、新的蛋白. 据报道，美国recombianant biocatalysis Inc公司目前已从不可培养微生物中获得了约300个与工业生产相关的新蛋白.

（6）动物体中的M

人体微生物:

皮肤: 一个成年人的皮肤大约有2m2，约有1012细菌。优势的细菌种群是革兰氏阳性菌，革兰氏阴性菌较少见,真菌有瓶形酵母属. 皮肤表面正常栖居的微生物对外来微生物具有排斥作用，可以防止外来微生物和病原微生物的侵染，对皮肤有保护作用。

口腔: 包括细菌、放线菌、酵母菌、原生动物，以细菌数量最多

胃肠道:

胃，仅有数量较低的附在胃壁上的抗酸微生物，包括酵母、链球菌、乳杆菌等

小肠，近胃端的低量(103CFu/ml)到近大肠端的高量(108CFu/ml)。

大肠，微生物数量巨大(1011CFu/ml)，区系组成包括：拟杆菌、真杆菌、厌氧链球菌、双歧杆菌、肠球菌、肠杆菌、乳酸菌、梭菌、酵母等。

微生物合成的维生素、蛋白质，产生的能源可以为人吸收利用。

（7）植物相关M

?茎、叶、果实的表面是某些M（好氧）生存的良好环境，细菌、蓝细菌、酵母等；

某些M能够引起植物病害；

?植物根部微生物

●根际微生物：由根面向外伸展，具有一个M梯度的区域。

●老根、腐根际，大量、多样M; 健康幼根，选择性M ;说明根的分泌物较植物

碎片更具选择性

●菌根：植物的根+ 真菌（子囊菌，担子菌） 共生体.

●外生菌根，内生菌根P300

●根瘤：根瘤菌与豆科植物的共生体，弗兰克氏菌与非豆科植物（乔木和灌木等

木本植物形成的共生体）

四．微生物与环境保护

1．微生物对污染物的降解与转化

（1）环境污染物的来源

自然存在：重金属，烃类，放射性物质等

经转化及富集：由于生活或工业加工过程对自然界存在的物质富集、转化。污水，肥料，燃料燃烧废物，石油等。

人工合成：农药; 表面活性剂; 合成聚合物; 石油化工产品.非自然界存在物质，特殊的化学结构，化学键，难降解物质。当前研究的主要课题.

（2）降解质粒：质粒编码了控制某些污染物的降解P305

2．污染物的M处理

（1）BOD 与COD

（biological oxygen demand）（chemical oxygen demand）

BOD：水中有机污染物在需氧微生物作用下进行氧化所消耗的氧气量。实际测定时，在一定的温度下，5天的需氧量。BOD5

COD：水中有机污染物在强氧化剂作用下进行化学氧化所消耗的氧气量。

KMnO4：氧化率60%左右. COD Mn

K2Cr2O7：氧化率80-100%. COD Cr

（2）污水处理

一级处理：粗大固形物

二级处理：生物，化学，物理法去除有机物

三级处理：生物，化学，物理法去除N、P及其他无机物

好氧处理活性污泥法

二级处理生物膜法: 生物滤池, 生物转盘, 生物接触氧化法

厌氧处理沼气发酵, 光合细菌

?活性污泥法

活性污泥是由复杂的微生物群落与污（废）水中的有机、无机固体物混凝交织在一起构成的絮状物，又称为菌胶团。

活性污泥中的微生物组成一个微型的、复杂的、有密切相互关系的混合生物群体的生态系统。有细菌、真菌、原生动物、后生动物等多种微生物群体结合组成

微生物的代谢反应; 活性污泥的物理化学作用

?生物膜法

生物接触氧化法与生物滤池的主要区别：

?下面进水；

?机械供氧；

?漂浮微生物絮体（活性污泥）

?厌氧处理：高浓度有机污水，微生物分解产生甲烷。

高分子有机物→低分子有机物→甲酸、乙酸、甲醇等一碳化合物(产酸阶段,兼性厌氧M，专性厌氧M)

→甲烷(产甲烷阶段, 产甲烷细菌)

生物处理的优点：

①代谢途径多样；②完全净化；③设备简单，作用条件温和，费用少；④处理各种重金属污染，通过吸附、累积、沉淀，易于回收；⑤效益高（肥料，沼气，蛋白质饲料等）。

第九章 微生物生态习题及答案

第九章微生物生态学习题 一、名词解释 1．硝化作用 2．菌根 3．活性污泥（activated sludge）： 4．反硝化作用 5．硫化作用 6．氨化作用 7．共生 8．微生物生态学 9．根际微生物： 10．根圈效应： 11．根土比： 12．氨化作用： 13．微生态制剂（microecologics）： 14．正常菌群（normal microflora）： 15．条件致病菌（oppotunist pathogen）： 16．拮抗（antagonism）： 17．寄生（parasitism）： 18．富营养化9eutrophication）： 19．BOD（biochemical oxygen demand）： 20．COD（chemical oxygen demand）： 21．TOD： 22．DO： 23．产甲烷细菌（methanogens） 二、填空题 1、从，，，生境中可以分离到嗜热微生物；从，和生境中可分离到嗜盐微生物。 2、磷的生物地球化学循环包括3种基本过程：、、。 3、微生物种群相互作用的基本类型包括：，，，、、和。 4、嗜热细菌耐高温的使DNA体外扩增技术得到突破，为技术的广泛应用提供基础。 5、嗜生物推动的氮循环实际上是氮化合物的氧化还原反应，其循环过程包括，

，和。 6、按耐热能力的不同，嗜热微生物可被分成5个不同类型：，， ，和。 7、有机污染物生物降解过程中经历的主要反应包括，， 和。 8、评价有机化合物生物降解性的基本试验方法是和。 9、污水处理按程度可分为，和。 10、汞的微生物转化主要包括3个方面，和。 三、选择题（4个答案选1） 1、总大肠菌群中不包括（）。 A、克雷伯氏菌 B、肠杆菌 C、埃希氏菌 D、芽孢杆菌 2、下列有机物中最难被微生物降解的是（）。 A、纤维素 B、木质素 C、半纤维素 D、淀粉 3、同化硝酸盐还原的酶可被下列哪种化合物抑制？（） A、氨 B、氧 C、N2 D、N2O 4、异化硝酸盐还原的酶可被下列哪种化合物抑制？（） A、氨 B、氧 C、N2 C、N2O 5、活性污泥法处理污水的过程最类似于下面哪种微生物培养方式？（） A、恒浊连续培养 B、恒化连续培养 C、恒浊分批培养 D、恒化分批培养 6、和豆科植物共生固氮的微生物是（）。 A、假单胞菌 B、根瘤菌 C、蓝细菌 D、自生固氮菌 7、许多霉菌在农副产品上生长时易于产生霉菌毒素，下列中哪些条件最适于产生霉菌毒素？（） A、高温高湿 B、高温 C、蓝细菌 D、自生固氮菌 8、适用于生物冶金的微生物类群主要是（）。 A、嗜热微生物 B、嗜冷微生物 C、嗜酸微生物 D、嗜压微生物 9、超嗜热细菌主要是（）。 A、古生菌 B、真细菌 C、真菌 D、霉菌 10、酸矿水的形成是微生物对某些金属和非金属元素转化的结合，下列哪种循环与酸矿水形成有关？（） A、S循环 B、N循环 C、磷循环 D、硅循环

9.第九章微生物的生态

第九章微生物的生态 一、名词解释： 无菌动物；悉生生物；根际微生物；附生微生物；互生；共生； 寄生；拮抗；捕食；物质循环； 二、填空题 1.从____，____，____，____生境中可以分离到嗜热微生物；从____，____生境中可以分离到嗜冷微生物；从____，____生境中可分离到嗜酸微生物；从____，____生境中可分离到嗜碱微生物；从____，____和____生境中可分离到嗜盐微生物。 2.磷的生物地球化学循环包括3种基本过程：____、____、____。 3.微生物种群相互作用的基本类型包括：____，____，____，____，____、____、____和____。 4.嗜热细菌耐高温的____使DNA体外扩增技术得到突破，为____技术的广泛应用 提供基础。 5.微生物推动的氮循环实际上是氮化合物的氧化还原反应，其循环过程包括____，____，____，和____。 6.按耐热能力的不同，嗜热微生物可被分成5个不同类群：____，____，____， ____和____。 7.有机污染物生物降解过程中经历的主要反应包括____，____，____和 ____。 8．评价有机化合物生物降解性的基本试验方法是____和____。 9．污水处理按程度可分为____，____和____。 10．汞的微生物转化主要包括3个方面____，____和____。 11．我国饮用水标准规定，自来水中细菌总数不得高于/ml，大肠杆菌数不得超过/ml 。 12．微生物在氮素循环中的作用有、、、、。 二、选择题（4个答案选1） 1.总大肠菌群中不包括( )。 (1)克雷伯氏菌 (2)肠杆菌（3）埃希氏菌（4）芽胞杆菌 2.下列有机物中最难被微生物降解的是( )。 (1)纤维素 (2)木质素（3）半纤维素（4）淀粉 3.同化硝酸盐还原的酶可被下列哪种化合物抑制？（） (1)氨 (2)氧 (3)N2（4）N2O 4.异化硝酸盐还原的酶可被下列哪种化合物抑制?( ) (1)氨 (2)氧 (3)N2（4）N2O 5.活性污泥法处理污水的过程最类似于下面哪种微生物培养方式?( ) (1)恒浊连续培养 (2)恒化连续培养 (3)恒浊分批培养 (4)恒化分批培养 6.和豆科植物共生固氮的微生物是( ) (1)假单胞菌 (2)根瘤菌 (3)蓝细菌（4）自生固氮菌 7.许多霉菌在农副产品上生长时易于产生霉菌毒素，下列中哪些条件最适于产生霉菌毒素？（） (1)高温高湿 (2)高温 (3)高湿（4）低温 8.适用于生物冶金的微生物类群主要是( )。 (1)嗜热微生物 (2)嗜冷微生物（3）嗜酸微生物（4）嗜压微生物

第九章微生物生态答案

第八章习题答案 一.名词解释 1.硝化作用：氨态氮经硝化细菌的氧化,转化为硝酸态氮的过程. 2土壤微生物区系：指在某一特定环境和生态条件下的土壤微生物所存在的微生物种类,数量以及参与物质循环的代谢物质强度. 3 土著性微生物：指土壤中那些对新鲜有机物质不很敏感的微生物,如革兰氏阳性球菌,色杆菌,芽孢杆菌,节杆菌,分支杆菌,放线菌,青霉,曲霉和从霉,他们常年维持在某一数量水平上,即使由于有机物质的加入或温度,湿度等变化而引起数量变化,其数量变化也很少. 4发酵性微生物：指土壤中那些对新鲜有机物质很敏感的微生物,在有新鲜动植物残体存在是可爆发性的旺盛发育,而在新鲜残体消失后又很快消退的微生物,包括各类革兰氏阳性阴性无芽孢杆菌,酵母菌,芽孢杆菌,链霉菌和根霉等. 5 生物降解：是指环境微生物被生物主要是微生物分解为小分子物质甚至是彻底分解为CO2和水的过程. 6 BOD5 ：表示在20℃下，1L污水中的有机物进行微生物氧化时5天所消耗溶解氧的毫克数。 7 COD：化学需氧量，是指采用强氧化剂将1升污水中的有机物完全氧化后所消耗氧的毫克数。 8根土比：即根际微生物数量与非根际土壤微生物数量的比值来表示。 9根圈：也称根际，指生长中的植物根系直接影响的土壤范围。 二．填空 1．微生物之间的相互关系有:偏利共栖,互利共栖,共生关系,竞争关系,拮抗关系,寄生关系和捕食等. 2．根际微生物对植物的有益影响有::改善对植物的营养源,产生生长调节物调节植物生长,分泌抗生素类物质抑制植物潜在病原菌生长和增加矿物质的溶解性. 3.沼气发酵的三个阶段分别由厌氧或兼性厌氧的水解性细菌或发酵性细菌、产酸产乙酸的细菌群、严格厌氧的产甲烷菌群三种菌群的作用。 4.我国生活饮用水水质标准规定1L水中大肠杆菌群数不超过3个 5．细胞型微生物包括的主要类群为细菌，放线菌，霉菌，酵母菌。 6一种种群因另一种种群的存在或生命活动而得利，而后者没有从前者受益或受害，此两种群之间的关系为___偏利作用___。 三. 判断 1. 在制作泡菜和青贮饲料过程中存在有拮抗关系。（正确） 2. 反硝化作用只有在无氧条件下进行。（正确） 3有机物质是产生沼气的物质基础，产甲烷细菌可以利用大分子有机物质做为碳源。（错误）4协同共栖的两个物种生活在一起时彼此受益，互相获得利，是一种互生关系。（正确） 四. 单选题 1. 亚硝化细菌和硝化细菌的关系可称为：（A） A 协同共栖 B偏利共栖 C 共生D中立 2.下述那个过程需要亚硝化细菌和硝化细菌：（D） A 脱氮作用 B 氨化作用 C固氮作用 D 硝化作用 3. 下述那种方法处理污水可产生甲烷：（C） A 曝气池 B 活性污泥 C 厌氧消化 D 生物转盘法 4.缺钼可能影响那个过程：（D）

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第九章微生物生态学 第一节自然界中的微生物 一、土壤中的微生物 土壤微生物种类多、数量多，是微生物的大本营。 二、水体中的微生物 饮用水的微生物指标： 总菌数：< 100个/ml 大肠杆菌：< 3 个/L 水体的污染——富营养化和“水花”、“赤潮” 2. 海水微生物 1）嗜盐， 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）大多数海洋细菌为革兰氏阴性细菌，并具有运动能力； 4）耐高压（特别是生活在深海的细菌） 三、空气中的微生物 微生物学的基本技术：无菌操作技术 四、生物体内外的正常菌群 1. 人体的正常微生物区系 正常菌群通过排阻、抑制外来致病菌；能合成许多人体必需的维生素、氨基酸； 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。 ?含蜡状芽孢杆菌（B.cereus）的“促菌生”， ?含地衣芽孢杆菌的“整肠生”、 ?枯草芽孢杆菌和肠球菌的“妈咪爱”、 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。 2. 无菌动物与悉生动物 五、工农业产品上的微生物 1. 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 2. 开发、利用纤维素（苎麻脱胶 3. 食品、农副产品 六、极端环境下的微生物 嗜热微生物(thermophilles) 嗜酸微生物(acidophiles 嗜碱微生物(alkslinophiles 嗜盐微生物(halophile) 嗜压微生物(barophiles) 研究意义： ?开发利用新的微生物资源，包括特异性的基因资源； ?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；

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第九章微生物的生态 第一节微生物在生态系统中的作用 一、微生物在生态系统中的角色 ●微生物是有机物的主要分解者 ●微生物是物质循环中的重要成员 ●微生物是生态系统中的初级生产者 ●微生物是地球生物演化中的先锋种类 二、微生物与生物地球化学循环（biogeochemical cycle）（一）碳循环(carbon cycle) 1 碳在生物圈中的总体循环 2 微生物在碳循环中的作用 降解作用

呼吸作用 发酵作用 光合作用 甲烷形成作用 （二）氮素循环（nitrogen cycle）1 自然界中的氮素循环 2 微生物在氮循环中的作用 生物固氮 氨化作用 硝化作用 硝酸盐还原和反硝化作用 （三）硫循环(sulfur cycle) 1 自然界的硫素循环

2 微生物在硫素循环中的作用 硫的氧化 硫酸盐还原 有机硫化物的矿化（硫化氢释放） 3 细菌沥滤(bacterial leaching) 利用化能自养细菌对矿物中的硫或硫化物进行氧化，产生酸性物质，使铜等金属以硫酸盐等形式溶解出来，再用铁等置换出来： （四）其他元素的微生物转化 ●有机质的分解作用 ●无机离子的固定或同化作用 ●无机离子和化合物的氧化作用 第二节生态环境中的微生物 一、微生物与生物环境间的关系 （一）互生（metabiosis） 两种生物可以独立生活。也可以形成松散的联合，对一方有利，或双

方都有利 1 微生物间的互生关系 2 微生物与高等植物之间的互生关系 根际微生物和叶面微生物 根际微生物与高等植物: 植物发达的根系改善了土壤结构，水分和空气条件，并为微生物提供所需的营养物质有利于微生物的生长。 3 微生物与人及动物间的互生关系 人及动物与其正常菌群即是互生关系 正常菌群(normal flora): 生活在健康动物各部位、数量大、种类较稳定、一般发挥有益作用的微生物种群。 4 互生与发酵工业中的混菌培养 混菌培养(mixed cultivation): 2种及多种微生物联合对原料进行发酵作用，以产生某种物质 （二）共生(symbiosis) 两种微生物紧密生活在一起，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。 1 微生物间的共生 地衣 组成：真菌（子囊菌，担子菌）和单细胞藻类 （绿藻，蓝细菌）共生组成一种植物体， 生理：地衣中的真菌和藻类已形成特殊形态的整体了，在生理上相互

第9章 微生物的生态电子教案

第9章微生物的生 态

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。

《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 ）。 9.1.2 菌种资源的开发 1.采集菌样； 2.富集培养； 3.纯种分离； 4.性能测定 9.2 微生物与生物环境间的关系 9.2.1互生：两种可以独立生活的生物，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.微生物间的互生关系：好氧性自生固氮菌（Azotobacter sp.）和纤维素分解菌（Cellvibrio sp.）。2.人体肠道正常菌群：E.coli、Streptococcus faecalis等 9.2.2共生：两种生物共居在一起，相互分工协作、相依为命，甚至达到难分难解、合二为一的一种相互关系。1.微生物间的共生关系：地衣中的真菌与藻类、产氢产乙酸细菌（S菌株）和产甲烷细菌（MOH菌株）。2.微生物与植物间的共生关系：根瘤菌（Rhizobium）与豆科植物。3.微生物与动物间的共生关系：白蚁等与其肠道内的某些原生动物、反刍动物与瘤胃微生物。 9.2.3寄生：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，同时使后者蒙受损失甚至被杀死的现象。1.微生物间的寄生关系：Bdellovibrio bacteriovorus与 E.coli、Erwinia carotovora等。2.微生物与

第九章微生物生态习题及答案

第九章微生物生态学习题 、名词解释 1硝化作用 2?菌根 3. 活性污泥(activated SIUdge): 4. 反硝化作用 5. 硫化作用 6. 氨化作用 7. 共生 &微生物生态学 9 .根际微生物： 10.根圈效应： ".根土比： 12. 氨化作用: 13 .微生态制剂(microecologics ): 14 .正常菌群(normal microflora ): 15 .条件致病菌(OPPotUnist PathOgen)： 16. 拮抗(antagoniSm): 17 .寄生(ParaSitiSm): 18 .富营养化9eutrophication )： 19. BoD (biochemical OXygen demand): 20. COD (ChemiCal OXygen demand): 21. TOD : 22. DO: 23. 产甲烷细菌(metha noge ns) 1、填空题 1、从________ , __________ , ___________ , __________ 生境中可以分离到嗜热微生物； 从________ , ___________ 和___________ 生境中可分离到嗜盐微生物。 2、磷的生物地球化学循环包括3种基本过程： _______________ 、 ___________ 、____________ 。 3 、微生物种群相互作用的基本类型包 括: _________________ , ________________ , _________________ , ____________ 、______________ 、和________________ 。 4、嗜热细菌耐高温的______________ 使DNA体外扩增技术得到突破，为 ________________ 技术的广泛应用提供基础。 5、嗜生物推动的氮循环实际上是氮化合物的氧化还原反应，其循环过程包

第九章 微生物生态学

第九章微生物生态学 习题 一、填空题 1、从，，，生境中可以分离到嗜热微生物；从，和生境中可分离到嗜盐微生物。 2、磷的生物地球化学循环包括3种基本过程：、、。 3、微生物种群相互作用的基本类型包括：，，，、、和。 4、嗜热细菌耐高温的使DNA体外扩增技术得到突破，为技术的广泛应用提供基础。 5、嗜生物推动的氮循环实际上是氮化合物的氧化还原反应，其循环过程包括， ，和。 6、按耐热能力的不同，嗜热微生物可被分成5个不同类型：，， ，和。 7、有机污染物生物降解过程中经历的主要反应包括，， 和。 8、评价有机化合物生物降解性的基本试验方法是和。 9、污水处理按程度可分为，和。 10、汞的微生物转化主要包括3个方面，和。 二、选择题（4个答案选1） 总大肠菌群中不包括（）。 （1）克雷伯氏菌（2）肠杆菌（3）埃希氏菌（4）芽孢杆菌 2、下列有机物中最难被微生物降解的是（）。 （1）纤维素（2）木质素（3）半纤维素（4）淀粉 3、同化硝酸盐还原的酶可被下列哪种化合物抑制？（） （1）氨（2）氧（3）N2 （4）N2O 4、异化硝酸盐还原的酶可被下列哪种化合物抑制？（） （1）氨（2）氧（3）N2 （3）N2O 5、活性污泥法处理污水的过程最类似于下面哪种微生物培养方式？（） （1）恒浊连续培养（2）恒化连续培养 （3）恒浊分批培养（4）恒化分批培养 6、和豆科植物共生固氮的微生物是（）。 （1）假单胞菌（2）根瘤菌（3）蓝细菌（4）自生固氮菌 7、许多霉菌在农副产品上生长时易于产生霉菌毒素，下列中哪些条件最适于产生霉菌毒素？（） （1）高温高湿（2）高温（3）蓝细菌（4）自生固氮菌 8、适用于生物冶金的微生物类群主要是（）。 （1）嗜热微生物（2）嗜冷微生物（3）嗜酸微生物（4）嗜压微生物 9、超嗜热细菌主要是（）。 （1）古生菌（2）真细菌（3）真菌（4）霉菌 10、酸矿水的形成是微生物对某些金属和非金属元素转化的结合，下列哪种循环与酸矿水形成有关？（）（1）S循环（2）N循环（3）磷循环（4）硅循环

上海师范大学环境微生物第九章

第九章水环境污染控制与治理的生态工程及微生物学原理 第一节污、废水生物处理中的生态系统 第三节厌氧环境中活性污泥和生物膜的微生物群落

第节污废水生物处理中的生态系统第一节 污、废水生物处理中的生态系统关于废水生物处理 世界上第一座污水厂建在哪里？该法由Arden 和Lockett 发明，并与1914年在英建成世界上第个活性污泥法废水生世界上第座污水厂建在哪里 国曼彻斯特建成世界上第一个活性污泥法废水生物处理试验厂。 在当前污水处理领域中，活性污泥法是应用最为广泛的技术之一，并成为废水处理领域的主导为广泛的技术之，并成为废水处理领域的主导 技术。

（一）废水生物处理方法 好氧处理（低浓度废水） 厌氧处理（高浓度废水）微生物与氧的关系 微生物的生长方式 活性污泥法（悬浮生长） 生物膜法（固着生长）

关于好氧生物处理 有溶解氧存在或者溶解氧供应充足时，，a.有溶解氧存在或者溶解氧供应充足时 ，氧化还原电位为正； 属好氧环境， 属好氧环境 ， 微生物的生长效率最高，在好氧环境中 ，微生物的生长效率最高b.在好氧环境中， 降解单位污染物所生成的细胞物质量高； 好氧处理能够支撑完整的食物链。。 c.好氧处理能够支撑完整的食物链

关于厌氧生物处理 厌氧””一般指以有机物和无机物作为a.“厌氧 ，氧化还原电位非主要的最终电子受体， 主要的最终电子受体 常负； 微生物的生长效率较低，，b.在厌氧环境中 在厌氧环境中，，微生物的生长效率较低 降解单位污染物所生成的细胞物质量低； c.厌氧处理不能够支撑完整的食物链，，以 厌氧处理不能够支撑完整的食物链 。 细菌为主。 细菌为主

第九章微生物生态

第九章微生物生态 一．生态学基本概念 生物圈：地球上所有生物及其所居住的环境的总和. 生物初级生产者非生物无机物 消费者有机物 分解者气候(大气、太阳能、生活空间、水) 生态系统：生物群落与其周围环境相互作用的功能系统，是生物圈的组成单元。生物圈中任何一个相对完整的自然整体都是一个生态系统。一个池塘，一片森林等。 种群或群体（population）：指属于同一个种的一大群生物（同一个种的生物，不同个体的集合）。 群落（community）：指一定区域中的所有种群。 能量流：能量通过生态系统从一种生物传递给另一种生物的现象。 每一营养级能量自身代谢活动以热的方式损耗 生物死亡后为分解者分解 未被分解，以有机物形式贮存 剩余（10-20%）为高一营养级的生物所消费 热量自身呼吸热量自身呼吸热量自身呼吸 光能光合生物食草动物食肉动物自身呼吸热量分解者 营养库（化学物质贮存库） 微生物可以在多个方面但主要作为分解者而在生态系统中起重要作用 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。 微生物在生态系统中的作用； 各种环境中的微生物，微生物和其它生物的关系； 微生物与环境保护 二．微生物在生态系统中的作用 1．M在生态系统中的地位 生态系统： 物质循环 生物群落所生活的非生物环境 能量流动 生产者：从无机物合成有机物; 消费者：利用有机物进行生活，一般不能将有机物直接分解成无机物; 分解者：分解有机物成无机物

（1）微生物是有机物的主要分解者: 微生物最大的价值也在于其分解功能。它们分解生物圈内存在的动物和植物残体等复杂有机物质，并最后将其转化成最简单的无机物，再供初级生产者使用。 （2）微生物是物质循环中的重要成员: 微生物参与所有的物质循环，大部分元素及其化合物都受到微生物的作用。在一些物质的循环中，微生物是主要的成员，起主要作用；而一些过程只有微生物才能进行，起独特作用；而有的是循环中的关键过程，起关键作用。 （3）微生物是生态系统中的初级生产者: 光能营养和化能营养微生物是生态系统的初级生产者，它们具有初级生产者所具有的二个明显特征，即可直接利用太阳能、无机物的化学能作为能量来源，另一方面其积累下来的能量又可以在食物链、食物网中流动。 （4）微生物是物质和能量的贮存者: 微生物和动物、植物一样也是由物质组成和由能量维持的生命有机体。在土壤、水体中有大量的微生物生物量，贮存着大量的物质和能量。（5）微生物在地球生物演化中的作用: 微生物是最早出现的生物体，并进化成后来的动、植物。藻类的产氧作用，改变大气圈中的化学组成，为后来动、植物出现打下基础。 2．M与生物地球化学循环 生物地球化学循环（Biogeochemical cycling）: 指生物圈中的各种化学元素，经生物化学作用在生物圈中的转化和运动。这种循环是地球化学循环的重要组成部分。 循环快: 生命物质的主要组成元素（C、H、O、N、P、S）， 循环较慢: 少量元素（Mg、K、Na、卤素元素）；迹量元素（Al、B、Co、Cr、Cu、Mo、Ni、Se、V、Zn） 课堂讲解碳循环、氮循环 （1）碳循环 碳素是一切生命有机体的最大组分，接近有机物质干重的50%。碳循环是最重要的物质循环。P75 在好氧条件下，大生物和微生物都能分解简单的有机物和生物多聚物；微生物是唯一在厌氧条件下进行有机物分解的 （2）氮循环 6种氮化合物的氧化还原反应所组成: N2, NH3(NH4 ), NO2ˉ, NO3ˉ, N2O, R-NH2 ?固氮 ?氨化（脱氨）、硝化作用（化能自养微生物：硝化细菌、亚硝化细菌） ?硝酸盐还原 ?同化硝酸盐还原（硝酸盐还原成亚硝酸盐和氨，氨被同化成氨基酸） ?异化硝酸盐还原 ?发酵性硝酸盐还原（硝酸盐作为发酵过程的附带受体，还原成亚硝酸盐和氨） ?呼吸性硝酸盐还原（硝酸盐呼吸，最终电子受体，还原成亚硝酸盐和氨）?反硝化作用（硝酸盐呼吸，还原成N2O、N2） 三．生态环境中的微生物 1．M种群之间的相互作用 相互作用的基本类型包括8种：P293 ①中立生活：没有关系 ②偏利作用：一个受益（必需），一个无影响。 偏利：岩石表面的微生物生长，使不溶性的无机盐溶出；降解多聚物产生有机酸，代谢有机