微生物生态
2023-06-24 18:43:59 0 举报AI智能生成
水处理微生物学 微生物生态思维导图
作者其他创作
大纲/内容
生态系统的基本概念及特征
种群、群落、生态系统和生物圈
种群
一个物种在一定空间范围内的所有个体的总和在生态学中称为种群
群落
所有不同种的生物的总和称为群落
生态系统
生物群落及其生存环境共同组成的动态平衡系统就是生态系统
生物圈
生物圈是指地球上所有生物及其生活的那部分非生命环境的总称，包括非生命部分和生命部分
生态系统结构
生物群落
生产者
生产者吸收太阳能并利用无机营养元素 (C、H、O、N等) 合成有机物，将吸收的部分太阳能以化学能的形式贮存在有机物中。
主体是绿色植物，以及一些能够进行光合作用的菌类。自养生物
消费者
直接或间接地利用生产者所制造的有机物作为食物和能源，而不能直接利用太阳能和无机态的营养元素的生物、包括草食动物、肉食动物、寄生生物和腐食动物。
分解者
指所有能够把有机物分解为简单无机物的生物，它们主要是各种细菌真菌。
理化环境
最主要要素：阳光、氧气、二氧化碳水、植物营养素(无机盐)。重要因素：生物残体(如落叶、秸秆、动物和微生物尸体)及其分解产生的有机质
理化环境除了给活的生物提供能量和养分之外，还为生物提供其生命活动需要的媒质
生态系统的特征
生态系统的物质循环
生态系统的能量流
生态系统的信息传递
包括营养信息、化学信息、物理信息和行为信息
生态系统的调节能力
生态系统具有自动调节恢复稳定态的能力。系统的组成成分愈多样，能量流动和物质循环的途径愈复杂，这种调节能力就意强，反之，成分愈单调，结构意简单，则调节能力就越小。有一定的幅度。
生态系统中的生态演替
在同一环境内，原有的生物群落可暂时或永久消失，由新生的群落所代替，这种交着现象称为生态演替或生态消长。
微生物在生态系统中的作用
有机物的主要分解者
物质循环中的重要成员
生态系统中的初级生产者
物质和能量的蓄存者
地球生物演化中的先锋种类
微生物生态学研究方法
微生物种群的富集、培养和分离
富集和人工培养是研究特定生态环境中的微生物种群的最常用手段之一，其中特定微生物的选择性培养、筛选和纯化是微生物生态学研究的主要方法和基础。
将特定的微生物个体从群体中或从混杂的微生物群体中分离出来的技术叫做分离
在特定环境中只让一种来自同一祖先的微生物群体生存的技术叫做纯化。
分离技术主要是稀释和选择培养
微生物生态系统中微生物种群定量分析方法
种群的大小进行定量分析，这时可以采用直接计数法或间接计数法。特定的微生物种群的数量，荧光染料来先进行染色。
微生物系统分类学研究方法
1.微生物分类鉴定中的经典方法
(1)形态学特征
培养特征、细胞形态及其染色特性、特殊的细胞结构、运动性等
(2) 生理生化特征
营养类型、与氧的关系、对温度的适应性、对pH的适应性、对渗透压的适应性、代谢产物等。
2.微生物分类鉴定中的现代方法，通过核酸分析鉴定微生物遗传型
(1)DNA的碱基组成
(2)核酸的分子杂交法
I)DNA-DNA 杂交
2)DNA-rRNA杂交
3)核酸探针
微生物群落结构和多样性的研究方法
1.基于培养的群落结构研究方法
2.群落水平生理学指纹方法
3.生物标记物法
4.现代分子生物学方法
微生物在环境中的分布
陆生生境微生物(重点)
土壤的环境条件
营养
碳源、氮源和能源，矿质元素
有适当的空气、水份
土壤的pH在3.5-10，多数在5.5-8.5之间
渗透压在3-6个大气压之间
温度
变化幅度小而缓慢
抗辐射
土壤中微生物的数量和分布
细菌最多，大部分细菌为 G+细菌。细菌的作用强度和影响最大，放线菌和真菌次之，藻类和原生动物等数量较少.影响也小。
细菌
占土壤微生物总量的 70%~90%，占土壤有机质的 1%左右。大多为异养型细菌，少数为自养型细菌。
2.5x109个/g
放线菌
占土壤微生物总数的5%~30%，以分枝丝状营养体缠绕于有机物或土粒表面，并伸展于土壤孔隙中。
7.0x105个/g
真菌
广泛分布于土壤耕作层
4.0x105个/g
藻类
在潮湿的土壤表面和近表土层中。在土壤微生物总量中不足1%。
5.0x104个/g
原生动物
大部分原生动物往往只存在于土壤的表层 15cm 处
3.0x104个/g
土壤微生物区系
土壤微生物区系是指在某一特定环境和生态条件下，土壤中所存在的微生物种类，
数量以及参与物质循环的代谢活动强度。
数量以及参与物质循环的代谢活动强度。
土著性微生物区系
是那些对新鲜有机物质不很做感、常年维持在某一数量水平上，即使由于有机物质的加人或温度、湿度变化而引起数量变化，其变化幅度也较小的那此微生物。
发酵性微生物区系
是那些对新鲜有机物质很敏感，在有新鲜动植物残体存在时可爆发性地旺盛发育、而在新鲜残体消失后又很快消退的微生物区系。
土壤微生物作用
它们是土壤的 厨师，它们的生命活动可增加土壤中氮磷钾等营养元素的供应，帮助农作物顺利地吸收这些营养元素，并将土壤中一些不能被作物直接利用的物质转换成可利用的状态。
它们又是土壤的医生，对土壤进行解毒’和“保健’，调控和维护土壤的健康质量，最终实现土壤的可持续生产力的提升。
大气生境微生物（重点）
空气并不具备微生物生长所必需的营养物质和生存条件，因此空气并不是微生物生长繁殖的良好场所。但空气中仍存在有细菌、病毒、放线菌、真菌、藻类、原生动物等各类微生物。
主要是真菌抱子。空气中常见的真菌有半知菌类、枝抱属和担子菌属纲的掷抱酵母。城市上空中的微生物密度大大高于农村，无植被地表上空中的微生物密度高于有植被覆盖的地表上空，陆地上空高于海洋上空，室内空气又高于室外空气室内空气中的主要真菌有腐生菌，如青霉、曲霉
水生生境微生物（重点）
水中的病原微生物
水体的病原体主要来自人畜粪便、污水污染。
危害
在饮用水中存在诸如病毒和病原原生动物之类微生物，只要有单个病原体进入人体，就会感染患病
来自人类粪便的病原微生物以及人、畜共患的感染症比以前有所增多
根据水源和饮用水中存在的病原微生物数量、特性及其危害调查研究，发现贾第虫、隐孢子虫、弯曲杆菌属及各种病毒引起水系传染病的可能性最大
世界上因饮用污染水而引起的腹泻病，估计每年使上亿人发病每年约200万儿童死亡
因环境条件变化和人的抵抗力下降而使原来无病原性微生物所引起的感染症增加
水中的病原细菌
志贺氏菌
沙门氏菌
水中的病毒
诺瓦克病毒
脊髓灰质炎病毒
水中的病原性质生动物
隐孢子虫
贾第鞭毛虫
水中的寄生虫
血吸虫
血吸虫病
引起发炎（肿胀），损害器官，尤其是肝脏。症状：发热、疼痛、咳嗽、腹泻、肿胀、昏睡。
绦虫
附着在寄主的内脏。症状：恶心、呕吐、内脏发炎、腹泻、体重减轻、头晕眼花、痉挛、营养不良。
钩虫
附着在寄主内脏壁上，吸寄主的血，有时会让寄主患上叫做肠虫病的贫血症。症状：虚弱、腹痛、恶心、腹泻、贫血。
疥虫
症状：刺痒、疼痛、脓结、皮肤刺激。
弓形虫
症状：流感症状、发烧、寒战、虚弱、头疼。
蓝氏贾第虫
痢疾阿米巴
极端环境下的微生物
高温环境中的微生物
极端嗜热菌:最适生长温度为 65~70℃，最低生长温度在 40℃以上，最高生长温度在70℃以上。
兼性嗜热菌，最高生长温度在 50~60℃之间，但在室温下仍有生长与繁殖能力，只是生长缓慢。
热细菌，最高生长温度在45~50℃之间，在室温中生长较中温性细菌差而较兼性嗜热菌好。
温度超过 80℃时，主要为古细菌
高盐环境中的微生物
中等嗜盐微生物
某些细菌和藻类
极端嗜盐微生物
盐杆菌和盐球菌
耐盐微生物
金黄色葡萄球菌、耐盐酵母
高酸、高碱环境中的微生物
氧化硫硫杆菌
环状芽抱杆菌
高压环境中的微生物
主要是海洋深处和深油井内等
专性嗜压菌Pseudomomas bathycetes
微生物与其它生物的相互关系
互生关系（重点）
互生 也称互惠共生，是指两个微生物种群共同生活时双方受益的现象。具有互生关系的两个种群可以独立生活，但共同生活时生长更好
共生关系
共生是互生的发展。它是指两种微生物专一地共同生活，在形态上形成了特殊的共生体，在生理上产生了一定的分工，相互依存，彼此获益的现象。
寄生关系
一个生物生活在另一个生物体内，摄取营养以生长和繁殖，使后者受到损害，这种关系称为寄生关系，前者称为寄生物，后者称为寄主。
捕食关系
一种生物以另一种生物为食的种间关系。
拮抗关系（重点）
拮抗是指一种微生物的生命活动，产生某种代谢产物、改变环境条件或以其他微生物为食，从而抑制或杀死其他微生物的现象，可分为偏生、竞争和捕食。
偏生
是指两个微生物种群共同生活时，甲方产生抑制条件，限制乙方生长的现象。由于抑制条件对甲方自身没有影响或影响较小，在双方竞争中，甲方可获得对生境的优先占领权。甲方占据特定生境后，还能有效排除异己。
做酸菜和泡菜过程中，乳酸细菌旺盛生长，产生大量乳酸而酸化环境，无选择地阻止其他种群生长，这种作用称为非特异性拮抗。
有的微生物产生抗生素，在很低浓度下有选择性的抑制或杀死其他种群，这种作用称为特异性拮抗。在一般情况下，拮抗多是指微生物间的“化学战术
竞争
是指两个或两个以上微生物个体(同种或异种利用同种有限资源而产生的相互抑制作用。
种群内竞争属于“分摊性”竞争，由于竞争者的能力相同，每个个体获得的资源均等。当摊得的资源不足以维持生存时，种群死亡率急剧从零上升至100%
种群间竞争比较复杂，既可因共同资源短缺而直接争夺资源 (即资源竞争)也可为争夺资源(资源不一定短缺) 而在获取资源的过程中损害对方 (即干扰竞争)。
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