第9章微生物生态2015

Micrococcus aquivivus （水活微球菌） 最适生长条件： 600个大气压。
“科学家们下海去！”
德国科学家H. N. Schulz等1999年在纳米比亚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0.75 mm，
Thiomargarita namibiensis，---------“纳米比亚硫磺珍珠
藻类（主要是微藻）的大量繁殖使水体出现颜色，并变得浑浊， 许多藻类团块漂浮在水面上形成。
赤潮或红潮（red tides）：
在海洋中，某些甲藻类大量繁殖也可也可以形成水花，从而使 海水出现红色或褐色。
引起水体富营养化的藻类除通过消耗水中的氧气危害养殖 业外，很多藻类还能产生各种毒素，使动物得病或死亡， 因此由于富营养化作用致死的鱼等水产品不能食用
研究意义：
(1)开发利用新的微生物资源，包括特异性的 基因资源；
(2)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；
(3)为生物进化、生命起源的研究提供新的材料。
六、未培养的微生物
（uncultured microorganisms）
六、未培养的微生物 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
The Search for Unrecognized Pathogens. Science, 21 May 1999, 284 (1308-1310)
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
上述过程又称富营养化作用，它是水体受到污染 并使水体自身的正常生态失去平衡的结果。
“水花”或“水华”（water bloom）：
由于微生物的生长繁殖而腐烂、变质，不能再食用或使用； 病原微生物进入人体的重要途径，引起传染性疾病；
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；
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
2．食品、农副产品上的微生物
有利影响：
利用特定的微生物制备风味食品，如酱制品、米酒、腌酸菜等；
2）土壤微生物的数量和分布受季节影响； 3）微生物的数量也与土层的深度有关，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。 表11-1 ：典型花园土壤不同深度每克土壤的微生物菌落数（CFU）
深度/cm
3-8 20-25 35-40
细菌
9，750，000 2，179，000 570，000
生态系统（ecosystems）：生物群落和它们所生活的非生物环境结合 起来的一个整体，是生物圈的组成单元。
任何一个相对完整的自然整体都可以被看作为一个生态 系统，如一个池塘，一片森林，一个污水处理池，等等。
生物圈（biosphere）：地球上所有生物及其所生活的非生命环境 的总称。
个体
种群
群落+非生物环境
第9章
微生物生态
本章主要内容
第一节 自然界中的微生物
第二节 微生物与生物环境间的相互关系
第三节 微生物在生态系统中的作用 第四节 微生物与环境保护
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物质循环和能量流 动互相作用、互相依存而构成的一个生态学功能单位。
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。 各种环境中的微生物的种类、分布；
A Molecular View of Microbial Diversity and the Biosphere. Scienec , 2 May 1997, 276 (734-740)
六、未培养的微生物 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
六、未培养的微生物 研究意义： 生物多样性和系统发生的多样性 （Biodiversity and Phylogenetic diversity）
“Taxonomists' counts suggest that insects dominate the diversity game, but new analyses reveal that microbes are the real winners.”
放线菌*
2，080，000 245，000 49，000
真菌
119，000 50，000 14，000
藻类
25，000 5000 500
65-75
135-145 * 丝状细菌
11，000
1400
5000
--
6000
3000
100
--
20世纪80年代，美国能源部----地下科学计划（Deep Subsurtace Program）
表11-2 不同地点空气中的微生物数量 地点 北极（北纬80°） 海洋上空 市区公园 城市街道 微生物数量（CFu/m3空气） 0 1-2 200 5，000
宿舍
畜舍

20，000
1，000，000--2，000，000
二、水体中的微生物
一）江河水 1）数量和种类与接触的土壤有密切关系； 2）分布上更多的是吸附在悬浮在水中的有机物上及水底； 3）多能运动，有些具有很异常的形态（例如柄细菌）； 4）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，因此不宜作为饮用水源；
一、空气中的微生物
1）无原生的微生物区系；
2）来源于土壤、水体及人类的生产、生活活动；
3）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； 4）数量取决于尘埃数量； 5）停留时间和尘埃大小、空气流速、湿度、光照等因素有关； 6）与人类的关系： 传播疾病、 造成食品等的污染 制备微生物气溶胶实现群体免疫
三、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。
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，是微生物的大本营。
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。
微生物在各类工业产品上的生长所造成的产品 的霉腐给人类造成了巨大的损失!
而另一方面，有时也努力想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
---------开发、利用纤维素（能源、饲料）
---------苎麻脱胶
2．食品、农副产品上的微生物
不利影响：
危严 害重 人污 类染 健的 康水 会 通 过 食 物 链 的 生 物 放 大 作 用
（二）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。
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G-细菌，并具有运动能力。
4）耐高压（特别是生活在深海的细菌）。
五、极端环境下的微生物
1、嗜热微生物 2、嗜冷微生物 3、嗜酸微生物 4、嗜碱微生物
P304-307
5、嗜盐微生物
6、嗜压微生物
• 7、抗辐射微生物
• 对辐射仅有抗性或耐受性, 而不是“嗜好”。 • 与微生物有关的辐射有可见光、紫外线、X 射线和γ 射线, 其中生物接触最多、最频繁的是太阳光中的紫外线。 • 生物具有多种防御机制, 或能使它免受放射线的损伤, 或 能在损伤后加以修复。 • 抗辐射的微生物可作为生物抗辐射机制研究的极好材料。 • 1956 年,Anderson从射线照射的牛肉上分离到了耐放射异 常球菌(Deinococcus radiodurans)。此后, 又从以杀菌为目 的进行放射线照射的食品、医疗器具或饲料等样品中,分 离到了多种抗辐射细菌。 • 耐放射异常球菌在一定的照射剂量范围内, 虽已发生相当 数量DNA 链的切断损伤, 但都可准确无误地被修复,使细 胞几乎不发生突变,其存活率可达100% 。
无明显的有利或有害影响；
微生物间的相互作用 (Microbial Interactions)
中性关系（中立生活）
P251
互利共栖
初级合作（协同作用） 偏利共栖 捕食作用
寄生
偏害共栖(拮抗作用) 竞争
主要介绍微生物间及微生物与其它生物间最常见的几种相互关系： 一、互生
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。
利用特异性rRNA探针进行荧光原位
杂交（Fluorescence in situ
hybridization, FISH），或进行原 位PCR（In Situ PCR）后再进行荧 光原位杂交的技术对环境中的这些 未培养微生物进行定位、计数和进 行形态观察。
目前已知微生物的最高生长温度： 113℃ （海底火山口）
地下的微生物在陆地可达4公里深（每下降1公里温度上升20℃）， 在海底则可深达7公里（每下降1公里温度上升15℃）。
目前的采样深度：2.8公里
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 大量工业制品都是用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、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以分解、利用 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微生物所破坏。