微生物生态PPT课件.ppt
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1、第八章第八章 微生物生态微生物生态 微生物与环境间有着极为密切的关系,微生物的微生物与环境间有着极为密切的关系,微生物的生命活动依赖于环境,同时也影响着环境,研究微生生命活动依赖于环境,同时也影响着环境,研究微生物与环境之间的关系,了解它们在自然界的分布,可物与环境之间的关系,了解它们在自然界的分布,可为人们开发微生物资源提供理论依据,以使人们利用为人们开发微生物资源提供理论依据,以使人们利用微生物在自然界中的作用来改造自然,保护自然。微生物在自然界中的作用来改造自然,保护自然。微生物之间,微生物与其他生物之间,也存在着微生物之间,微生物与其他生物之间,也存在着相互依存,相互制约的关系,研究它
2、们之间的关系,相互依存,相互制约的关系,研究它们之间的关系,使人类更好地利用微生物,为防治人和动植物疾病,使人类更好地利用微生物,为防治人和动植物疾病,为工农业生产服务。为工农业生产服务。生命科学研究对象的十层次:生命科学研究对象的十层次:生物圈生物圈(biospherebiosphere)、生态系统()、生态系统(ecosystemecosystem)、群落)、群落(communitycommunity)、种群()、种群(populationpopulation)、)、个体个体(individualindividual)、器官()、器官(organorgan)、组织()、组织(tissuet
3、issue)、)、细胞(细胞(cellcell)、细胞器()、细胞器(organelleorganelle)和分子)和分子(moleculemolecule)。其中前)。其中前4 4个层次都是生态学的研究内容。个层次都是生态学的研究内容。生态系统: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物质循环和和能量流动能量流动互相作用、互相依存而构成的一互相作用、互相依存而构成的一个生态学功能单位。个生态学功能单位。生态学:生态学:研究研究生物生物与其与其周围生物周围生物和和非生物非生物环境之间相环境之间相 互关系的一门科学。互关系的一门科学。
4、微生物生态学: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。研究微生物与其周围生物和非生物环境之间相互关系。t各种环境中的微生物的种类、分布;各种环境中的微生物的种类、分布;t微生物和其它生物的关系;微生物和其它生物的关系;t微生物与物质循环。微生物与物质循环。第一节第一节 自然界中的微生物自然界中的微生物微生物的特点:微生物的特点:个体微小,代谢营养类型多样,适应能力强个体微小,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在自然界中分布广泛一、微生物在自然界中的分布一、微生物在自然界中的分布(一)土壤中的微生物(一)土壤中的微生物 土壤是固体无机物土壤是固体无机
5、物(岩石和矿物质岩石和矿物质)、有机物、水、有机物、水、空气和生物组成的复合物,是微生物的合适生境。是空气和生物组成的复合物,是微生物的合适生境。是微微生物的大本营。生物的大本营。土壤微生物种类多、数量多、代谢潜力巨大,是主土壤微生物种类多、数量多、代谢潜力巨大,是主要的微生物源。要的微生物源。l土壤微生物的数量和分布主要受到营养土壤微生物的数量和分布主要受到营养物、含水量、氧、温度、物、含水量、氧、温度、pHpH等因子的影响,等因子的影响,并随并随土壤类型的不同土壤类型的不同而有很大变化而有很大变化;l土壤微生物的数量和分布受季节影响;土壤微生物的数量和分布受季节影响;l微生物的数量也与于土
6、层的深度有关,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;深,微生物的数量逐步减少;l土壤中的微生物以细菌最多,其次为放土壤中的微生物以细菌最多,其次为放线菌和霉菌。线菌和霉菌。土壤中的微生物分布特点土壤中的微生物分布特点在有机物含量丰富的黑土、草甸土、磷质石灰土和植被茂盛的暗棕壤中,微生物的含量较高;而在西北干旱地区的棕钙壤、华中华南地区的红壤和砖红壤以及沿海地区的滨海盐土中,微生物的含量最少。一般来说,每克耕作层土壤中,各类微生物含一般来说,每克耕作层土壤中,各类微生物含量之比大体有一个量之比大体有一个
7、1010倍系列的递减规律:倍系列的递减规律:细菌(细菌(10108 8)放线菌(放线菌(10107 7)霉菌(霉菌(10106 6)酵母酵母菌(菌(10105 5)藻类(藻类(10104 4)原生动物(原生动物(10103 3)功能:功能:生物地球化学活性(矿化作用)生物地球化学活性(矿化作用)(二)水体中的微生物(二)水体中的微生物1 1)数量和种类与接触的土壤有密切关系;数量和种类与接触的土壤有密切关系;2 2)垂直分带分布垂直分带分布3 3)多是多是吸附吸附在悬浮在水中的有机物上及水底;在悬浮在水中的有机物上及水底;4 4)多能)多能运动,有些具有很异常的形态(例如运动,有些具有很异常的
8、形态(例如柄细菌柄细菌););5 5)靠近城市或城市下游水中的微生物多,并且有很多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,因此不宜作为对健康不利的细菌,因此不宜作为饮用水源饮用水源;6 6)水体自身存在)水体自身存在自我净化作用自我净化作用。1 1、淡水、淡水 清水型水体微生物:贫营养细菌 (1-15mg C/L)化能自养微生物,光能自养微生物 腐败型水体微生物:肠道菌群,芽孢杆菌,弧菌。2、海水、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。)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
9、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。多为嗜冷菌。3)大多数海洋细菌为)大多数海洋细菌为G细菌,并具有运动能力。细菌,并具有运动能力。4)耐高压(特别是生活在深海的细菌)。)耐高压(特别是生活在深海的细菌)。5)更明显的垂直分层分布(透光区、无光区、深海区、超深渊海)更明显的垂直分层分布(透光区、无光区、深海区、超深渊海区)区)德国科学家德国科学家H.N.Schulz等等1999年在纳米比亚年在纳米比亚海岸的海底沉积物中发现的一种硫磺细菌海岸的海底沉积物中发现的一种硫磺细菌(sulfur bacterium),),其大小可达其大小可达0.75 mm,Thiomar
10、garita namibiensis,-“纳米比纳米比亚硫磺珍珠亚硫磺珍珠”水体微生物的作用l食物链光合微生物(蓝细菌、藻类、光合细菌)(初级生产者)浮游动物无脊椎动物鱼类厌氧微生物l生物地球化学循环(三)空气中的微生物(三)空气中的微生物1)无原生的微生物区系,来源于土壤、水体及人类的)无原生的微生物区系,来源于土壤、水体及人类的 生产、生活活动;生产、生活活动;2)种类主要为真菌和细菌,一般与其所在环境的微生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;物种类有关;3)数量取决于尘埃数量;)数量取决于尘埃数量;4)停留时间和尘埃大小、空气流速、湿度、光照等因)停留时间和尘埃大小
11、空气流速、湿度、光照等因 素有关;素有关;5)与人类的关系:)与人类的关系:传播动、植物疾病、造成食品及发酵生产中的污染。传播动、植物疾病、造成食品及发酵生产中的污染。(四)工农业产品上的微生物(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微生物引起的工业产品的霉腐 大量工业制品都是用动植物产品作原料来制造的:大量工业制品都是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、纤维制品、木制品、革制品、橡胶制品、油漆、卷烟、化妆品等;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;以分解、利用
12、光学仪器上的镜头,建筑泥浆、钢缆、地下管道、金光学仪器上的镜头,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。微生物所破坏。2食品、农副产品上的微生物食品、农副产品上的微生物不利影响:不利影响:t由于微生物的生长繁殖而腐烂、由于微生物的生长繁殖而腐烂、变质,不能再食用或使用;变质,不能再食用或使用;t病原微生物进入人体的重要途病原微生物进入人体的重要途径,引起传染性疾病;径,引起传染性疾病;t很多微生物在食品、农产品上很多微生物在食品、农产品上生长后会产生对人有害的毒素。生长后会产生对人有害的毒素
13、肉毒毒素、黄曲霉素等肉毒毒素、黄曲霉素等可采用多种方法防止微生物对食品等的破坏可采用多种方法防止微生物对食品等的破坏t 利用特定的微生物制备风味食品,如酱制品、利用特定的微生物制备风味食品,如酱制品、米酒、腌酸菜等。米酒、腌酸菜等。有利影响:有利影响:(五)极端环境下的微生物(五)极端环境下的微生物1、嗜热微生物、嗜热微生物 嗜热微生物是一类生活在高温环境中的微生物,如火山口及其周围区域、温泉、工厂高温废水排放区等。兼性嗜热菌兼性嗜热菌专性嗜热菌专性嗜热菌极端嗜热菌极端嗜热菌耐热菌耐热菌超嗜热菌超嗜热菌嗜热菌的类型:嗜热菌的类型:隐蔽热网菌隐蔽热网菌(PyrodictiumPyrodicti
14、um occultumoccultum)嗜酸热硫化叶菌嗜酸热硫化叶菌(SulfolobusSulfolobus acidocaldariusacidocaldarius)水生嗜热杆菌水生嗜热杆菌(ThermusThermus aquaticusaquaticus)2、嗜冷微生物、嗜冷微生物嗜冷菌:最适生长温度低于嗜冷菌:最适生长温度低于15耐冷微生物:最适生长温度为耐冷微生物:最适生长温度为20-40 主要分布于极地、深海、高山、冰窖和冷藏库主要分布于极地、深海、高山、冰窖和冷藏库3、嗜酸微生物、嗜酸微生物 只能上生活在低只能上生活在低pHpH(44 mg/L4 mg/L。2.2.污水处理中的
15、特殊微生物污水处理中的特殊微生物l无毒有机物:无毒有机物:纤维素、淀粉等多糖类,蛋白类,脂肪类纤维素、淀粉等多糖类,蛋白类,脂肪类l有毒有机物:有毒有机物:苯酚、多环芳烃、多氯联苯、有机农药苯酚、多环芳烃、多氯联苯、有机农药l无毒无机物:无毒无机物:酸、碱、无机盐,氮、磷等植物营养物酸、碱、无机盐,氮、磷等植物营养物l有毒无机物:有毒无机物:重金属、氰化物、氟化物重金属、氰化物、氟化物l分解氰的微生物:分解氰的微生物:NocardiaNocardia(诺卡氏菌诺卡氏菌)、Pseudomonas Pseudomonas(假单孢菌)等。假单孢菌)等。l降解降解TNTTNT(三硝基甲苯)的微生物:三
16、硝基甲苯)的微生物:CitrobacterCitrobacter (柠柠檬酸杆菌)檬酸杆菌)、EnterobacterEnterobacter (肠杆菌)等。肠杆菌)等。l降解聚乙烯醇(降解聚乙烯醇(PVAPVA)的微生物:的微生物:Pseudomonas Pseudomonas(假单假单孢菌)孢菌)l降解多环烃类物质(蒽、菲等)的微生物:降解多环烃类物质(蒽、菲等)的微生物:AlcaligenesAlcaligenes(产碱菌)产碱菌)CorynebacteriumCorynebacterium (棒杆菌)棒杆菌)Pseudomonas Pseudomonas(假单孢菌)假单孢菌)3.3.微
17、生物处理污水的主要方法:微生物处理污水的主要方法:氧化塘法氧化塘法l有机物的好氧性分解和厌氧消化;有机物的好氧性分解和厌氧消化;l光合作用;光合作用;l藻类细胞的消除藻类细胞的消除洒水滤床法:洒水滤床法:生物膜生物膜l表层:好氧菌;表层:好氧菌;l中层:兼性厌氧菌;中层:兼性厌氧菌;l内层:厌氧菌;内层:厌氧菌;l原生动物原生动物曝曝气池气池曝曝气气法法活性污泥:活性污泥:指一种由活细菌、指一种由活细菌、原生动物和其他微生物群聚集原生动物和其他微生物群聚集在一起组成的凝絮团,在污水在一起组成的凝絮团,在污水处理中具有很强的吸附、分解处理中具有很强的吸附、分解有机物或毒物的能力。有机物或毒物的能
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