环境工程微生物学精品PPT课件
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环境工程微生物学概述课件ppt课件
virus(0.05 to 0.1 microns) bacteria (0.5 to 1.5 microns) red blood cell (5 microns) lymphocyte (5 to 8 microns)
human sperm (60 microns)
2019 8
简
结构简单
0.8 ～ 1
4 ～ 4.5
大肠杆菌 ( Escherichia coli )
伤寒沙门氏菌 ( Salmonella typhi ) 枯草芽孢杆菌 ( Bacillus subtilis ) 炭疽芽孢杆菌 ( Bacillus anthracis ) 德氏乳细菌
0.5 × （1 ～ 3）
（0.6 ～ 0.7） ×（ 2 ～ 3） （0.8 ～ 1.2） ×（ 1.2 ～ 3） （1 ～ 1.5） × （4 ～ 8） （0.4 ～ 0.7 ）×（ 2.8 ～ 7 ）
1. 概念及其生理功能
固定外形和保护细胞
屏障作用，阻碍某些分子进入
为鞭毛提供力学支点
2019
-
23
2. 细胞壁的化学组成与结构
G＋ 细胞壁厚 （20～80nm） 化学组成：
a 肽聚糖
b 磷壁酸teichoic acid
c 少量蛋白质和脂肪
2019
-
24
肽聚糖单体组分：NAG，NAM，四肽链
2019 25
2019 6
小
形体微小 m级：光镜可见
nm级：电镜可见
2019 7
The white bar above represents 10 microns (0.01mm). Below are some organisms and cells drawn to approximate scale.
human sperm (60 microns)
2019 8
简
结构简单
0.8 ～ 1
4 ～ 4.5
大肠杆菌 ( Escherichia coli )
伤寒沙门氏菌 ( Salmonella typhi ) 枯草芽孢杆菌 ( Bacillus subtilis ) 炭疽芽孢杆菌 ( Bacillus anthracis ) 德氏乳细菌
0.5 × （1 ～ 3）
（0.6 ～ 0.7） ×（ 2 ～ 3） （0.8 ～ 1.2） ×（ 1.2 ～ 3） （1 ～ 1.5） × （4 ～ 8） （0.4 ～ 0.7 ）×（ 2.8 ～ 7 ）
1. 概念及其生理功能
固定外形和保护细胞
屏障作用，阻碍某些分子进入
为鞭毛提供力学支点
2019
-
23
2. 细胞壁的化学组成与结构
G＋ 细胞壁厚 （20～80nm） 化学组成：
a 肽聚糖
b 磷壁酸teichoic acid
c 少量蛋白质和脂肪
2019
-
24
肽聚糖单体组分：NAG，NAM，四肽链
2019 25
2019 6
小
形体微小 m级：光镜可见
nm级：电镜可见
2019 7
The white bar above represents 10 microns (0.01mm). Below are some organisms and cells drawn to approximate scale.
《环境工程微生物学》PPT演示课件
亿人口，比死亡最惨重的第二次世界大战（约死 亡1.1亿）还多！
5
细菌化石
6
（二）人类揭开微生物世界奥秘的 历史
• 1．史前期 史前期是指人类还未见到微生物 个体尤其是细菌细胞前的一段漫长的历史 时期，大约在距今8000年前一直至公元 1676年间。当时的人类虽未见到微生物的 个体，却自发地与微生物频繁地打交道， 并凭自己的经验在实践中开展利用有益微 生物和防治有害微生物的活动。 酵母菌是人类最古老的家养生物之一
11
• 本时期的代表人物主要是法国的巴斯德 （L.Pasteur，1822～1895）和德国的科赫 （R.Koch，1843～1910），他们可分别称 为微生物学的奠基人和细菌学的奠基人。
12
• 巴斯德学派的主要贡献是提出了生命只能 来自生命的胚种学说，并认为只有活的微 生物才是传染病、发酵和腐败的真正原因， 再加上消毒灭菌等一系列方法的建立，就 为微生物学的发展奠定了坚实的基础。
1
二、发展史：
• （一）一个未知的世界 （1）个体微小 一般地说，人眼对小于1mm
的物体就看不清楚了，而微生物的大小多 数是在几μm至几十μm范围内，因此就无法 发现或辨认它们。
2
• （2）外貌不显 微生物的个体（细胞）虽看 不见，但是由无数个体组成的群体（菌落 或菌苔）却是可见的。然而，各种微生物 群体的外形往往平淡无奇、不甚显目，因 此，对其作用就极易忽略。
13
• 科赫学派的重要业绩主要有三个方面： ①建立了研究微生物的一系列重要方法，尤其在分离微生 物纯种方面，他们把早年在马铃薯块上的固体培养技术改 进为明胶平板培养技术（1881），并进而提高到琼脂平板 培养技术（1882）。在1881年前后，科赫及其助手们还 创立了许多显微镜技术，包括细菌鞭毛染色在内的许多染 色方法、悬滴培养法以及显微摄影技术。 ②利用平板分离方法寻找并分离到多种传染病的病原菌， 例如炭疽病菌（1877）、结核杆菌（1882）、链球菌 （1882）和霍乱弧菌（1883）等。 ③在理论上，科赫于1884年提出了科赫法则，其主要内容 为：病原微生物总是在患传染病的动物中发现而不存在于 健康个体中；这一微生物可以离开动物体，并被培养为纯 种培养物；这种纯培养物接种到敏感动物体后，应当出现 特有的病症；该微生物可以从患病的实验动物中重新分离 出来，并可在实验室中再次培养，此后它仍然应该与原始 病原微生物相同。
5
细菌化石
6
（二）人类揭开微生物世界奥秘的 历史
• 1．史前期 史前期是指人类还未见到微生物 个体尤其是细菌细胞前的一段漫长的历史 时期，大约在距今8000年前一直至公元 1676年间。当时的人类虽未见到微生物的 个体，却自发地与微生物频繁地打交道， 并凭自己的经验在实践中开展利用有益微 生物和防治有害微生物的活动。 酵母菌是人类最古老的家养生物之一
11
• 本时期的代表人物主要是法国的巴斯德 （L.Pasteur，1822～1895）和德国的科赫 （R.Koch，1843～1910），他们可分别称 为微生物学的奠基人和细菌学的奠基人。
12
• 巴斯德学派的主要贡献是提出了生命只能 来自生命的胚种学说，并认为只有活的微 生物才是传染病、发酵和腐败的真正原因， 再加上消毒灭菌等一系列方法的建立，就 为微生物学的发展奠定了坚实的基础。
1
二、发展史：
• （一）一个未知的世界 （1）个体微小 一般地说，人眼对小于1mm
的物体就看不清楚了，而微生物的大小多 数是在几μm至几十μm范围内，因此就无法 发现或辨认它们。
2
• （2）外貌不显 微生物的个体（细胞）虽看 不见，但是由无数个体组成的群体（菌落 或菌苔）却是可见的。然而，各种微生物 群体的外形往往平淡无奇、不甚显目，因 此，对其作用就极易忽略。
13
• 科赫学派的重要业绩主要有三个方面： ①建立了研究微生物的一系列重要方法，尤其在分离微生 物纯种方面，他们把早年在马铃薯块上的固体培养技术改 进为明胶平板培养技术（1881），并进而提高到琼脂平板 培养技术（1882）。在1881年前后，科赫及其助手们还 创立了许多显微镜技术，包括细菌鞭毛染色在内的许多染 色方法、悬滴培养法以及显微摄影技术。 ②利用平板分离方法寻找并分离到多种传染病的病原菌， 例如炭疽病菌（1877）、结核杆菌（1882）、链球菌 （1882）和霍乱弧菌（1883）等。 ③在理论上，科赫于1884年提出了科赫法则，其主要内容 为：病原微生物总是在患传染病的动物中发现而不存在于 健康个体中；这一微生物可以离开动物体，并被培养为纯 种培养物；这种纯培养物接种到敏感动物体后，应当出现 特有的病症；该微生物可以从患病的实验动物中重新分离 出来，并可在实验室中再次培养，此后它仍然应该与原始 病原微生物相同。
环境工程微生物学 概述ppt课件
芽孢没有繁殖意义，仅仅是芽孢细菌生活史中的一环， 是细菌的休眠体。
1.1.3.5 鞭毛(flagella)
1. 概念：是一条由细胞质膜上的鞭毛基粒长 出，穿过细胞壁伸向体外的纤细的波浪状 的丝状物。
2. 化学组成 蛋白质，少量的多糖或多肽
3. 分类
① 一端生鞭毛：菌体的一端只生一根鞭毛，如霍乱弧菌
环境工程微生物学
绪 论
0.1 微生物与环境工程
0.1.1 环境工程面临的问题 0.1.2 微生物对人类生存环境的影响 是宝贵的自然资源；是生物多样性的重要成员； 是环境中有机物的主要分解者； 是参与环境污染物综合利用，变废为宝的积极分子； 某些微生物及微生物代谢产物可污染环境，危害人体 健康； 在特定的环境中可产生大量的CO2等温室气体，有可能 有助于大气温室效应。
新细胞的排列方式可作为分类鉴定的依据。
1.1 细菌（bacteria）
1.1.1 细菌的个体形态 单杆菌 2. 杆菌 双杆菌 链杆菌
其排列方式不可作为分类鉴定的依据。
1.1 细菌（bacteria）
1.1.1 细菌的个体形态 弧菌 3. 螺旋菌 螺旋菌
螺距、螺数因菌种而异，可作为分类鉴定依据。
4. 丝状菌
② 两端生鞭毛：菌体两端各具一根鞭毛，如鼠咬热螺旋体 ③ 丛生鞭毛：菌体一端生一束鞭毛，如铜绿假单胞菌；菌体两端
各具一束鞭毛，如红色螺菌
④ 周生鞭毛：周身都有鞭毛，如大肠杆菌 、枯草杆菌等。
根据着生部位、数目和排列，鞭毛可作为细菌分类的依据。
(a) 周生鞭毛 (b) 极生鞭毛 (c) 丛生鞭毛
1.1.4 细菌的培养特征
3. 衣鞘(sheath) —指水生环境中的一些丝状菌体表面的粘 液层或荚膜硬质化，而形成一个透明坚韧 的空壳。
《环境工程微生物》课件
土壤污染修复
生物监测
某些微生物具有降解重金属和有机污染物 的能力，可应用于土壤污染的修复。
微生物也可用于环境监测，通过检测水体 、土壤等环境中的微生物种类和数量，可 判断环境污染的程度和变化趋势。
PART 02
微生物生态
微生物的生态环境
水生环境
包括淡水、海水和污水 等，是微生物的主要栖
息地之一。
微生物技术分类
根据应用领域不同，微生物技术可分 为工业微生物技术、农业微生物技术 、环保微生物技术和医疗微生物技术 等。
微生物技术的原理
微生物的代谢与转化
微生物的生态与群落
微生物通过分解、合成等代谢过程， 将不同物质转化为其他物质，实现物 质的转化和能量的传递。
研究微生物在自然环境中的分布、生 长、繁殖和相互作用，通过调控微生 物群落结构，实现特定功能。
水体生物修复
利用微生物将污染水体中的有害 物质转化为无害物质，达到净化 水体的目的。
地下水生物修复
利用微生物将地下水中的有害物 质转化为无害物质，达到修复地 下水的目的。
PART 05
微生物与环境安全
微生物对环境的影响
微生物在自然界中扮演着分解者的角色，能够将 有机物分解为无机物，维持生态平衡。
微生物的分类
根据其形态、生理生化特性等特 征，微生物可分为细菌、病毒、 真菌、藻类等几大类。
微生物的特点与功能
繁殖速度快
微生物具有极快的繁殖速度，能 在短时间内大量繁殖，这为它们 在环境工程中的应用提供了有利
条件。
适应性强
微生物具有很强的适应性，能在各 种不同的环境条件下生存和繁殖， 如酸碱度、温度、湿度等。
微生物群落的营养和能量流动平衡
《环境工程微生物学》PPT演示课件
生理生化试验
通过测定微生物的代谢产物、酶活性 等生理生化指标，推断其种类和代谢 特性。
培养法
通过特定的培养基和培养条件，使微 生物得以生长繁殖，进而观察其菌落 形态、生长速度等特征，进行微生物 的分离、纯化和计数。
现代微生物检测技术
分子生物学方法
利用PCR、基因芯片等技术，检测微生物特定基因序列的存在和表 达情况，实现快速、灵敏的微生物检测和鉴定。
常见环境工程微生物实验操作
微生物的分离与纯化
介绍从环境样品中分离和纯化微生物的方法和步骤，如平板划线 法、稀释涂布法等。
微生物的培养与计数
详细讲解微生物的培养条件、培养基的配制以及微生物的计数方法 ，如平板计数法、比浊法等。
微生物的生理生化实验
介绍常见的微生物生理生化实验，如糖发酵实验、蛋白质分解实验 等，用于鉴定不同种类的微生物。
微生物燃料电池在环境治理中潜力挖掘
微生物燃料电池原理
介绍微生物燃料电池的工 作原理及基本构造。
在环境治理中的应用
阐述微生物燃料电池在废 水处理、土壤修复等方面 的应用实例。
技术ห้องสมุดไป่ตู้战与解决方案
分析微生物燃料电池在实 际应用中面临的技术挑战 ，并提出相应的解决方案 。
未来发展方向
探讨微生物燃料电池在环 境治理中的未来发展方向 及潜在应用前景。
环境工程领域的微生物技术应用需要稳定的微生物群落支持，如何维持
群落稳定性是未来的研究重点。
03
环境因子对微生物技术的影响
环境因子如温度、pH值等对微生物的生长和代谢具有重要影响，如何
优化环境因子条件以提高微生物技术的处理效果需要进一步探讨。
THANKS
感谢观看
环境工程微生物学前沿研究
第05章环境工程微生物学PPT课件
由于加速期和减速期持续时间很短，则把加速 期并到停滞期，把减速期放到静止期中。故， 将生长曲线粗分为四个生长期。
2021/3/12
7
微生物生长曲线
2021/3/12
8
1.停滞期
停滞期特点
• 生长速率等于零
•细胞合成新的成分
– 补充消耗的材料
– 适应新的培养基或别的培养条件
• 细胞形态变大或变长
• 对外界不良环境敏感
2021/3/12
18
（二）连续培养
一方面连续进料，另一方面又连续出料。 原理：进料=补足营养(“污染物”)
出料=稀释菌浓度、毒物浓度
它又分为两种： 1)恒浊连续培养 2)恒化连续培养。
2021/3/12
19
1）恒浊连续培养
恒浊——培养基浊度恒定（实质是细菌数量恒定）
以浊度为控制指标。 当浊度大时，加大进水流速，降低浊度； 当浊度小时，降低流速，提高浊度。
2021/3/12
33
小结
1.污水处理生物处理构筑物内pH控制在6.5～8.5 之间。 2.微生物培养基中应该加入缓冲物质。 3.污泥厌氧处理时，也要控制好pH，一般在 6.6～7.6，最好控制在6.8～7.2之间。
2021/3/12
34
三、氧化还原电位 用Eh表示，单位为V或mV。 氧化环境时， Eh为正，充满氧气时，上限为+820mV；还 原环境时，mV为负，充满氢气时，下限为-400 mV。
2021/3/12
16
4）衰亡期 特点： • 细胞以指数速率死亡； • 细胞变形退化。
2021/3/12
17
影响衰亡期的因素
•与菌种的遗传特性有关: 有些细菌的培养经历所 有的各个生长时期，几天以后死亡, 有些细菌 培养几个月乃至几年以后仍然有一些活的细胞；
2021/3/12
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微生物生长曲线
2021/3/12
8
1.停滞期
停滞期特点
• 生长速率等于零
•细胞合成新的成分
– 补充消耗的材料
– 适应新的培养基或别的培养条件
• 细胞形态变大或变长
• 对外界不良环境敏感
2021/3/12
18
（二）连续培养
一方面连续进料，另一方面又连续出料。 原理：进料=补足营养(“污染物”)
出料=稀释菌浓度、毒物浓度
它又分为两种： 1)恒浊连续培养 2)恒化连续培养。
2021/3/12
19
1）恒浊连续培养
恒浊——培养基浊度恒定（实质是细菌数量恒定）
以浊度为控制指标。 当浊度大时，加大进水流速，降低浊度； 当浊度小时，降低流速，提高浊度。
2021/3/12
33
小结
1.污水处理生物处理构筑物内pH控制在6.5～8.5 之间。 2.微生物培养基中应该加入缓冲物质。 3.污泥厌氧处理时，也要控制好pH，一般在 6.6～7.6，最好控制在6.8～7.2之间。
2021/3/12
34
三、氧化还原电位 用Eh表示，单位为V或mV。 氧化环境时， Eh为正，充满氧气时，上限为+820mV；还 原环境时，mV为负，充满氢气时，下限为-400 mV。
2021/3/12
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4）衰亡期 特点： • 细胞以指数速率死亡； • 细胞变形退化。
2021/3/12
17
影响衰亡期的因素
•与菌种的遗传特性有关: 有些细菌的培养经历所 有的各个生长时期，几天以后死亡, 有些细菌 培养几个月乃至几年以后仍然有一些活的细胞；
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生物圈(biosphere) 是地球上最大、最复杂的生
态系统。
2
2．生态系统的组成 生态系统有四个基本组成： 环境（无机环境） 生产者（植物） 消费者（一级、二级……） 分解者或转化者（微生物）。
3．生态系统的结构： 生态系统具有明显的三维空间结构，由于环境 条件在空间上的差异性，造成生物的分布也出 现明显的水平和垂直分布。
3
生态系统的组成
能源：太阳辐射
环 境
生物代谢产物：CO2、O2、H2O、无机盐
条 媒质：水、大气、土壤
生件 态
基质：砂、岩石泥土
系
其他环境条件：温度、pH
统 生 生产者：植物群落、藻类等 物 群 消费者：动物群落
落 分解者：异养微生物、原生动物及微型后生4动物
池塘生态系统
组
成
生产者----浮游植物和水生植物 消费者 ----鱼、虾、浮游动物
0.04
－
真菌
119 50 14 6 3
藻类
25 5 0.5 0.1 － 19
我国各主要土壤的含菌量(万/g干土)
土类
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
分解者 ----细菌和真菌
无机环境 ----阳光、水、氧气等
5
4. 生态系统的功能 主要表现在生物生产、能量流动、物质 循环和信息传递。
❖ 生物生产 ❖ 能量流动 ❖ 物质循环 ❖ 信息传递
6
生态系统中的物质循环和能量流动
7
生态系统的能量流动和物质循环
能量流动
物质循环
太阳
光合 作用
生产
能
者
过
转移
程
各级
非生物
环 境 非生物
呼吸
环境
消费者 遗体 分解者
生产者 消费者
分解者
方 向
单向
（太阳能 化学能 热能）
特 逐级 点 递减
三级 次级 初级消费者 生产者
循环流动
收支平衡
8
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
9
有关生态系统中的几个名词：
• 个体：指某一具体的生物单个个体，具有生 长、发育、繁殖和死亡的过程。
第七章 微生物生态
主要内容：
土壤微生物生态 空气微生物生态 水体微生物生态
1
7.1 生态系统
一、生态系统和生物圈 1. 生态系统(ecosystem)
生态系统是在一定时间和空间范围内，由生物 与它们的环境通过能量流动和物质循环所组成的一 个自然体。
生态系统=生物群落+环境条件 生态系统是生态学的功能单位之一（个体、种 群、群落和生态系统）。
生态阈值：生态系统对来自自然界或人类施加干扰的 最大限度的调节能力。
生态系统总是在不平衡-平衡-不平衡的发展过程中进 行着物质和能量的交换，推动着自身的变化和发展。
12
三、生态系统的分类
由于生态系统可以小到一滴水，大到生物 圈，所以，分类有多种。
流动水生态系统（江、河）
淡水生态系统 静水生态系统（湖、水库）
11
二、生态平衡(Ecological balance)
生态平衡是指生态系统的物质和能量输入输出在较 长的时间内趋于相等，生态系统的组成、结构和功能长 期处于稳定状态，即使有外来干扰，生态系统能通过自 行调节能力恢复到原来的稳定状态。
生态系统在一定的时间和空间内，保持相对稳定的状 态，并能对外来干扰进行自我调节。
17
土壤中微生物的种类、数量
细菌 放线菌 真菌
藻类
原生动 物
个/g土
数量百 分比
2.5×109 70～90％
7. 0～ ×105
5～30％
4.0×105
5.0×104
3.0×104
适宜pH 中性、偏 中性、 碱性 偏碱性
酸性
18
2、微生物在土壤中的分布
❖水平分布——不同类型的土壤中所含微生物
不同，水平分布取决于碳源；
2,229
1,105
15
黑土
黑龙江哈尔滨
2,111
1,024
19
黑钙土
黑龙江安达
1,074
319
2
棕钙土
宁夏宁武
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
20
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。
❖垂直分布——同一土壤的不同深度，微生物
的分布不同，垂直分布与紫外辐射、营养、水、 温度等有关。
微生物在不同土层的分布/(×104个/g干土)
深度/cm 好氧细菌 厌氧细菌 放线菌
3～8
7800
1950
2080
20～25 1800
379
245
35～40 472
98
49
65～75 10
1
5
135～145 1
按 水生生态系统
生
海洋生态系统 滨海生态系统
存
大洋生态系统
环
境
荒漠生态系统
分
草原生态系统
陆生生态系统 稀树干生态系统
森林生态系统 13
按生物群落分
动物生态系统 植物生态系统 微生物生态系统
14
7.2 土壤微生物生态
一、土壤的生态条件 ❖ 营养：有机物、无机元素、微量元素
❖ pH：3.5～8.5，多数5.5～8.5 ❖ 渗透压：0.3～0.6MPa ❖ 氧气和水 ❖ 温度：具有较强的保温性 ❖ 保护层
的微生物源，是微生物的大本营。
16
土壤颗粒表面的微生物
二、微生物在土壤中的种类、数量和分布 1.数量和种类
在肥土中，微生物数在几亿～几十亿个/克； 在贫瘠土中为几百万～几千万个/克。 从种类上看，以细菌最多，达70～90%，其次 为放线菌、真菌，以及藻类、原生动物和微型 后生动物等。 从生物量上来看，放线菌的量几乎可以与细菌 相等。
综合以上各方面，所以说，土壤具备了微生物所需
要的营养和各种环境条件，是微生物良好的天然培
养基。
15
综合以上各方面，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，土 壤具备了微生物所需要的营养和各种环境条件，是 微生物的合适生境，是微生物良好的天然培养基。 土壤微生物种类多、数量多、代谢潜力巨大，是主要
• 种群：是生活在同一特定空间的同一生物种 的所有个体的集合体，是生物群落的组成单 位。
• 群落：生活在同一特定空间或区域的所有生 物种群的聚合体，是生态系统的组成部分。
10
5、生物圈
生物有机体生存的地球表面层——生物圈。
生物圈可分为三层，上层是“气圈”的一 部分（下层），中层是“水圈”（全 部），下层是“岩石圈”的一部分（上 层），它们构成地球上生命活动的主要 舞台。
态系统。
2
2．生态系统的组成 生态系统有四个基本组成： 环境（无机环境） 生产者（植物） 消费者（一级、二级……） 分解者或转化者（微生物）。
3．生态系统的结构： 生态系统具有明显的三维空间结构，由于环境 条件在空间上的差异性，造成生物的分布也出 现明显的水平和垂直分布。
3
生态系统的组成
能源：太阳辐射
环 境
生物代谢产物：CO2、O2、H2O、无机盐
条 媒质：水、大气、土壤
生件 态
基质：砂、岩石泥土
系
其他环境条件：温度、pH
统 生 生产者：植物群落、藻类等 物 群 消费者：动物群落
落 分解者：异养微生物、原生动物及微型后生4动物
池塘生态系统
组
成
生产者----浮游植物和水生植物 消费者 ----鱼、虾、浮游动物
0.04
－
真菌
119 50 14 6 3
藻类
25 5 0.5 0.1 － 19
我国各主要土壤的含菌量(万/g干土)
土类
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
分解者 ----细菌和真菌
无机环境 ----阳光、水、氧气等
5
4. 生态系统的功能 主要表现在生物生产、能量流动、物质 循环和信息传递。
❖ 生物生产 ❖ 能量流动 ❖ 物质循环 ❖ 信息传递
6
生态系统中的物质循环和能量流动
7
生态系统的能量流动和物质循环
能量流动
物质循环
太阳
光合 作用
生产
能
者
过
转移
程
各级
非生物
环 境 非生物
呼吸
环境
消费者 遗体 分解者
生产者 消费者
分解者
方 向
单向
（太阳能 化学能 热能）
特 逐级 点 递减
三级 次级 初级消费者 生产者
循环流动
收支平衡
8
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
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有关生态系统中的几个名词：
• 个体：指某一具体的生物单个个体，具有生 长、发育、繁殖和死亡的过程。
第七章 微生物生态
主要内容：
土壤微生物生态 空气微生物生态 水体微生物生态
1
7.1 生态系统
一、生态系统和生物圈 1. 生态系统(ecosystem)
生态系统是在一定时间和空间范围内，由生物 与它们的环境通过能量流动和物质循环所组成的一 个自然体。
生态系统=生物群落+环境条件 生态系统是生态学的功能单位之一（个体、种 群、群落和生态系统）。
生态阈值：生态系统对来自自然界或人类施加干扰的 最大限度的调节能力。
生态系统总是在不平衡-平衡-不平衡的发展过程中进 行着物质和能量的交换，推动着自身的变化和发展。
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三、生态系统的分类
由于生态系统可以小到一滴水，大到生物 圈，所以，分类有多种。
流动水生态系统（江、河）
淡水生态系统 静水生态系统（湖、水库）
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二、生态平衡(Ecological balance)
生态平衡是指生态系统的物质和能量输入输出在较 长的时间内趋于相等，生态系统的组成、结构和功能长 期处于稳定状态，即使有外来干扰，生态系统能通过自 行调节能力恢复到原来的稳定状态。
生态系统在一定的时间和空间内，保持相对稳定的状 态，并能对外来干扰进行自我调节。
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土壤中微生物的种类、数量
细菌 放线菌 真菌
藻类
原生动 物
个/g土
数量百 分比
2.5×109 70～90％
7. 0～ ×105
5～30％
4.0×105
5.0×104
3.0×104
适宜pH 中性、偏 中性、 碱性 偏碱性
酸性
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2、微生物在土壤中的分布
❖水平分布——不同类型的土壤中所含微生物
不同，水平分布取决于碳源；
2,229
1,105
15
黑土
黑龙江哈尔滨
2,111
1,024
19
黑钙土
黑龙江安达
1,074
319
2
棕钙土
宁夏宁武
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
20
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。
❖垂直分布——同一土壤的不同深度，微生物
的分布不同，垂直分布与紫外辐射、营养、水、 温度等有关。
微生物在不同土层的分布/(×104个/g干土)
深度/cm 好氧细菌 厌氧细菌 放线菌
3～8
7800
1950
2080
20～25 1800
379
245
35～40 472
98
49
65～75 10
1
5
135～145 1
按 水生生态系统
生
海洋生态系统 滨海生态系统
存
大洋生态系统
环
境
荒漠生态系统
分
草原生态系统
陆生生态系统 稀树干生态系统
森林生态系统 13
按生物群落分
动物生态系统 植物生态系统 微生物生态系统
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7.2 土壤微生物生态
一、土壤的生态条件 ❖ 营养：有机物、无机元素、微量元素
❖ pH：3.5～8.5，多数5.5～8.5 ❖ 渗透压：0.3～0.6MPa ❖ 氧气和水 ❖ 温度：具有较强的保温性 ❖ 保护层
的微生物源，是微生物的大本营。
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土壤颗粒表面的微生物
二、微生物在土壤中的种类、数量和分布 1.数量和种类
在肥土中，微生物数在几亿～几十亿个/克； 在贫瘠土中为几百万～几千万个/克。 从种类上看，以细菌最多，达70～90%，其次 为放线菌、真菌，以及藻类、原生动物和微型 后生动物等。 从生物量上来看，放线菌的量几乎可以与细菌 相等。
综合以上各方面，所以说，土壤具备了微生物所需
要的营养和各种环境条件，是微生物良好的天然培
养基。
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综合以上各方面，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，土 壤具备了微生物所需要的营养和各种环境条件，是 微生物的合适生境，是微生物良好的天然培养基。 土壤微生物种类多、数量多、代谢潜力巨大，是主要
• 种群：是生活在同一特定空间的同一生物种 的所有个体的集合体，是生物群落的组成单 位。
• 群落：生活在同一特定空间或区域的所有生 物种群的聚合体，是生态系统的组成部分。
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5、生物圈
生物有机体生存的地球表面层——生物圈。
生物圈可分为三层，上层是“气圈”的一 部分（下层），中层是“水圈”（全 部），下层是“岩石圈”的一部分（上 层），它们构成地球上生命活动的主要 舞台。