微生物在自然界中的分布

微生物在自然界中的分布与功能微生物是地球上最早出现的生命形式之一，也是最广泛分布的生命形式之一。

它们存在于地球上各种环境中，包括陆地、海洋、淡水、空气、甚至人体内等。

微生物不仅是自然界中最基本的营养生产者和分解者，也是生态系统中不可缺少的环节之一。

微生物在水环境中的分布与功能水是微生物最常见的生存环境之一，从海洋深处到淡水湖泊，从冰川到热泉，微生物都能在其中生存。

水环境中的微生物有着诸多功能，它们可以利用光合作用将光能转化为化学能，同时还能通过光合作用产生氧气。

此外，水环境中的微生物也是一些食物链的起点，它们通过分解有机物质为其他生物提供食物。

微生物在土壤中的分布与功能土壤是地球上微生物数量最多的环境之一。

微生物在土壤中具有很多功能，比如分解有机物质，改善土壤结构，转换氮、磷等营养元素，为植物提供营养，还有一些微生物能够吸附和分解污染物质。

微生物在空气中的分布与功能空气中也有微生物的存在，尤其是真菌和细菌。

它们可以在气溶胶（微小悬浮颗粒）的带动下飞行并传播疾病，同时也是自然界中一些生物地理过程的重要组成部分。

另外，空气中的微生物也有着生态解决方案，通过与大气中的化学物质互动来净化环境，比如降低臭氧浓度、吸附氮氧化物等。

微生物在人体内的分布与功能人体内也有微生物的存在，它们是人体内的共生微生物群系，促进人体健康。

其中最重要的微生物为肠道菌群（指肠道内的大肠杆菌等菌群），它们消化食物并为人提供维生素K、多种氨基酸以及细胞能量。

此外，人体内的菌群还参与调节免疫系统、防止感染、维护肠道黏膜等功能。

总结微生物在自然界中分布广泛、功能多样，是维持生态系统平衡的重要组成部分。

不仅如此，微生物在生产、医学、环境等领域中也有着重要的应用价值，如生物工程、生物治疗、污染治理等。

因此，保护和发掘微生物的价值意义深远。

微生物在自然界的分布1. 内容1.土壤中的微生物由于土壤具备了各种微生物生长发育所需要的营养、水分、空气、酸碱度、渗透压和温度等条件,所以成了微生物生活的良好环境;可以说,土壤是微生物的“天然培养基”,也是它们的大本营,土壤微生物通过其代谢活动可改变土壤的理化性质,进行物质转化,因此,土壤微生物是构成土壤肥力的重要因素;土壤中微生物数量最大,类型最多,是人类最丰富的“菌种资源库”;2.水体中的微生物水是一种良好的溶剂,水中溶解或悬浮着多种无机和有机物质,能供给微生物营养而使其生长繁殖,水体是微生物栖息的第二天然场所;⏹淡水微生物淡水中的微生物多来自于土壤、空气、污水或动植物尸体等,尤其是土壤中的微生物,常随土壤被雨水冲刷进入江河、湖泊中;来自土壤中的微生物,一部分生活在营养稀薄的水中,一部分附着在悬浮于水体中的有机物上,一部分随着泥沙或较大的有机物残体沉淀到湖底淤泥中,成不水体中的栖息者,另外也有很多微生物因不能适应水体环境而死亡;因此,水体中的微生物数量和种类一般要比土壤中的少;水中微生物的含量和种类对该水源的饮用价值影响很大;在饮用水的微生物学检验中,不仅要检查其总菌数,还要检查其中所含的病原菌数;由于水中病原菌数比较少,所以通常采用与其有相同来源的大肠菌群的数量作为指标,来判断水源被人、畜粪便污染的程度,从而间接推测其他病原菌存在的概率;我国卫生部门规定的饮用水标准是：1ml自来水中的细菌总数不可超过100个37℃,培养24h,而1000ml自来水中的大肠菌群数则不能超过3个37℃,48h;⏹海水微生物海洋是地球上最大的水体,咸水占地球总水量的%;一般海水的含盐量为3%左右,所以海洋中土着微生物必须生活在含盐量为2%～4%的环境中,尤以%～%为最适盐度;海水中的土着微生物种类主要是一些藻类以及细菌中的芽孢杆菌属、假单胞菌属、弧菌属和一些发光细菌等;3.空气中的微生物空气中并不含微生物生长繁殖所必需的营养物、充足的水分和其他条件,相反,日光中的紫外线还有强烈的杀菌作用,因此,它不适宜微生物的生存;然而,空气中还是含有一定数量来自土壤、生物和水体等的微生物,它是以尘埃、微粒等方式由气流带来的;因此,微生物的分布是世界性的;但微生物在空气中的分布是很不均匀的;凡含尘埃越多或越贴近地面的空气,其中的微生物含量就越高;在医院及公共场所的空气中,病原菌特别是耐药菌的种类多、数量大,对免疫力低下的人群十分有害;4.工农业产品中的微生物⏹农产品上的微生物:各种农产品上均有微生物生存,粮食尤为突出;据统计,全世界每年因霉变而损失的粮食就占总产量的2%左右;⏹食品上的微生物:由于在食品的加工、包装、运输和贮藏等过程中,都不可能进行严格的无菌操作,因此经常遭到细菌、霉菌、酵母菌等的污染,在适宜的温、湿度条件下,它们又会迅速繁殖;其中有的是病原微生物,有的还能产生毒素,从而引起食物中毒或其他严重疾病的发生,所以食品的卫生工作就显得格外重要;⏹引起工业霉腐的微生物:许多工业产品是部分或全部由有机物组成,是直接或间接由动、植物作原料制成的,如木制品、纤维制品、革裘制品、橡胶制品、油漆、卷烟、感光材料、化妆品和中成药等,它们都含有微生物需要的各种营养物,因此,其上分布有大量的、种类各异的微生物,这些工业新产品易受环境中微生物的侵蚀,引起生霉、腐烂、腐蚀、老化、变形与破坏,即便是无机物如金属材料、光学镜头、钢缆、地下管道、玻璃也可因微生物活动而产生腐蚀与变质,使产品的品质、性能、精确度、可靠性下降;还有各种电讯器材、感光和录音、录像材料,以及文物兵马俑、敦煌壁画、书画、生物标本等都可能被相应的微生物所损害,这些,都给工农业生产、国防、医疗保健、科研和文化事业等带来了严重的后果;5.生物体内外的正常菌群1人体的正常菌群⏹正常菌群：生活在健康动物各部位、数量大、种类较稳定且一般是有益无害的微生物,称为正常菌群;⏹菌群失调症：一部分正常菌群由于某种原因破坏了正常菌群内各种微生物之间的相互制约关系时,也能引起疾病,如长期服用广谱抗生素后,肠道内对药物敏感的细菌被抑制,而不敏感的白色假丝酵母或耐药性葡萄球菌则大量繁殖,从而引起病变;2无菌动物与悉生动物⏹无菌动物：体内不存在任何正常菌群的动物;⏹悉生动物：在无菌条件下,将剖腹产的哺乳动物鼠、兔、猴、猪、羊等或特别孵育的禽类等实验动物放在无菌培养器中进入进行精心培养而成的动物;3根际微生物和附生微生物⏹根际微生物：又称根圈微生物,生活在根系邻近土壤,依赖根系的分泌物、外渗物和脱落细胞而生长,一般对植物发挥有益作用的正常菌群;多数为G-;附生微生物：生活在植物地上部分表面,主要借植物外渗物质或分泌营养的微生物;主要为叶面微生物;一些蔬菜、牧草和果实等表面存在的乳酸菌、酵母菌等附生微生物,在泡菜和酸菜的腌制、饲料的青贮以及在果酒酿造时,还起着天然接种剂的作用;2. 练习一、填空1. 微生物生态学就是研究______________、_______________以及 ___________;答案：处于环境中的微生物和与微生物生命活动相关的物理、化学和生物等环境条件及它们之间的相互关系2. 土壤中常见的微生物种群包括________、________、________、________、________等,其中以________为数量最多,作用最大;_________和________数答案：细菌,放线菌,真菌,藻类,原生动物,细菌,藻类,原生动物3. 空气中的微生物数量密度一般是城市__________于农村,无植被地表__________于有植被地表,陆地上空__________于海洋上空,室内_________于室外;答案：高,高,高,高二、选择1. 下列属于微生物学研究范围的是： BA.土壤质地B.微生物在海洋中的分布C.湖泊水文D.地球化学2.空气并不是微生物良好的栖息繁殖场所,因为： AA.缺乏营养;B.高pH;C.夏季高温;D.无固定场所;3.生长于下列海水水域中的微生物应认为是极端环境微生物的是： CA.近海海水微生物;B.远洋浅层海水微生物;C.远洋深处海水微生物;D.表面海水微生物;三、简答1.为何说土壤是微生物栖息的良好环境答案：因为土壤含有极为丰富的有机质,不时有动植物残体和微生物残体进入土壤,可以为占有绝大多数比例的有机营养型微生物提供所需的碳源和能源;土壤也含有相当齐全的矿物质元素,可供微生物生长所需;土壤具有适宜于微生物生长的pH值范围,多数土壤pH在之间,大多数微生物适宜生长pH范围也在这一范围.土壤不论处于何种通气状况,都可适应微生物生长土壤温度变化范围也与微生物的生长适宜温度范围相一致;因此土壤具有绝大多数微生物生活所需的各种条件,而成为微生物栖息的良好环境;3. 测验一、填空1. 空气________微生物生长和繁殖的良好场所,因为________微生物生长和繁殖所需的营养物质和生活条件;2. 酸性土壤中__________的数量较碱性土壤中为多,而放线菌却是在__________土壤中较;二、选择题1. 土壤的下列特性与其中微生物种类和数量无关的是：值; B.水分含量; C.有机质含量; D.比重;2. 下列生物中是土壤中最活跃的生物是：A.蚯蚓;B.原生动物;C.细菌;D.植物根系;3.下列水体中微生物数量最少的是：A.近海海水;B.河水;C.湖水;D.长期降雨的后期水三、简答1.讨论空气、灰尘、微生物和微生物学之间的关系;2.阐述微生物生态的特点;4. 案例5. 资源下载课程讲义资源Word文档、教学课件资源PPT、视频录像资源视频录像;6. 扩展学习使用教材：微生物学教程第3版周德庆主编高等教育出版社2011参考书目：1.沈萍主编,微生物学,高等教育出版社,2000；2.沈萍、范秀容、李广武编,微生物学实验第3版,高等教育出版社,1999；LM, Harley JP, and Klein DA. Microbiology 5th ed., Higher education press and McGraw-Hill Companies, 2002.4. 闵航2005：微生物学. 浙江大学出版社参考期刊：微生物学报中国科学院微生物研究所；中国微生物学会主办微生物学通报中国微生物学会；中国科学院微生物研究所主办参考网址：中国微生物信息网络中国微生物资源信息共享。

微生物在自然界中的分布
微生物广泛分布于自然界中，无论是高山平原、江河湖海、动植物体内外，乃至一般生物无法生存的臭氧层、海洋底和岩芯中，都有微生物存在。

一、自然环境中微生物的生态学特点（一）微环境微生物个体微小，所处的环境也微小，肉眼见不到，一般称为微环境（microenviron-ment）。

在一个土壤…
微生物广泛分布于自然界中，无论是高山平原、江河湖海、动植物体内外，乃至一般生物无法生存的臭氧层、海洋底和岩芯中，都有微生物存在。

一、自然环境中微生物的生态学特点
（一）微环境
微生物个体微小，所处的环境也微小，肉眼见不到，一般称为微环境（microenviron-ment）。

在一个土壤团块内或一条植物根的表面，可能存在着许多环境因素不同的微环境。

每一微环境中只适宜于某种或某些微生物生长繁殖，从而形成复杂的微生物区系（microflo-ra）。

研究自然环境中的微生物，往往采用：①将载玻片埋在土中或浸在水中，过一定时间后取出，用相差显微镜观察。

②荧光抗体染色技术——荧光染料与抗体结合，然后抗体与相应的菌体抗原结合，从而把荧光
素带到菌体上，通过荧光显微技术来检验细菌在自然环境中存在的部位。

③扫描电子显微镜（SEM）检验自然样品中微生物的生长情况。

（二）表面环境
环境中的营养物常吸附于物体表面，所以表面营养水平高，菌数多。

天然水滤去颗粒物，近99%的细菌亦被除去。

由图可见，在相同的容器中加入不同体积的水，表面积与体积之比愈大，细菌活力愈强，单位体积含菌量也愈高。

微生物在物体表面形成生物膜，其过程大致分为如下三个阶段：。

第三十一讲微生物在自然界中的分布教学目的：了解微生物在自然界的分布情况及分布规律教学重点：微生物在土壤中的分布情况教学难点：课时分布：1学时教学过程：前言：微生物生存除了需要从外界环境中吸收各种营养物质以外，还必须要有赖以生存的环境条件，不同的自然环境中分布着不同的微生物，同一环境中的微生物也因环境的变化而变化，了解微生物在自然界中的分布规律，可为人类发掘丰富的微生物资源提供理论依据。

此外，微生物的活动也影响环境。

在自然界物质转化和自然界自净方面起作用，以达改造自然、保护环境的目的。

微生物是在自然界分布最广的一群生物，无论是高山、陆地、淡水、海洋、空气以及动植物体内外，都有它们的存在，这是由微生物本身的特性所决定的。

一、土壤中的微生物土壤是微生物的大本营。

在自然界中，土壤是微生物最适宜的生活环境，它具有微生物生长繁殖及生命活动所必需的一切营养物质，故有微生物的天然培养基之称。

1、土壤具有微生物所必需的一切营养物质既有来自动植物尸体、排泄物、微生物的代谢产物的有机物；又有来自矿物质风化分解所形成的各种无机物。

2、土壤具备微生物生长繁殖的各种条件酸碱度一般呈中性；渗透压在3-6个大气压之间，未超过微生物的渗透压，使微生物在等渗溶液中生长；氧含量占土壤空气容积的7%-8%，保证好氧性微生物的需要；温度一年四季变化不大。

（一）土壤中微生物的种类和数量通常肥沃土壤含量多于贫瘠土壤。

细菌最多，占土壤微生物总量的70%-90%，主要是一些氨化细菌、硝化细菌、反硝化细菌、固氮菌、纤微素分解菌、硫化细菌。

其次是放线菌，碱性土壤又比酸性土壤多。

再次是真菌，主要是霉菌，酵母含量较少。

（二）土壤中微生物的分布通常耕作地和施肥地微生物较荒地和沙漠地多。

土表下5-15厘米处最多，以后土层愈深，微生物愈少。

表层因经常受到阳光的照射和缺乏水分，微生物易死亡。

油田地中存在着以碳氢化合物为碳源的微生物种类，在森林土壤中则有能分解纤微素等物质的微生物。

微生物在环境中的分布与演化微生物是地球上存在时间最久的生物之一，它们广泛存在于自然界的各个角落，包括空气、水、土壤、生物体内等。

本文将探讨微生物在环境中的分布和演化。

一、微生物在自然环境中的分布微生物存在于自然环境中的形式多种多样，可以是单细胞的细菌、放线菌等，也可以是多细胞的卵菌、真菌等。

它们在不同的环境中分布不一，比较典型的环境如下：1.水体中的微生物分布水是微生物生长和繁殖的重要场所，水中微生物的分布实际上是跟水体的营养和生态密切相关的。

例如，水中的浮游生物（浮游细菌、藻类、浮游动物等）对水体中的营养和氧气需要很高，它们往往在富含营养物质的水体中集中分布；而水体中的底栖生物（底栖细菌、底栖动物等）则对氧气的需要较少，它们主要分布在水体底部的水泥等底栖生物体上。

2.土壤中的微生物分布土壤中的微生物分布跟土壤的物化性质、化学性质和生物量密切相关。

例如，土壤的物理结构决定了微生物在土壤中运动和分布的方式，粘土含量高的土壤会严重限制微生物的运动和分布；而土壤的化学性质则影响微生物的生长和代谢，酸性土壤中的微生物活动往往较低。

3.空气中的微生物分布空气中的微生物是通过自由落体和悬浮在空气中的粉尘、气溶胶等物质传播的。

空气中的微生物主要包括细菌、真菌和病毒等，它们的数量和种类随季节、空气质量和人群密度等因素的变化而变化。

二、微生物在环境中的演化微生物在自然界中的分布和演化是相互联系的，微生物对环境的适应和应变决定了它们的分布和数量。

微生物在环境中的演化主要有以下几种情况：1.为了适应生存条件，微生物进化出了不同的代谢方式和生存策略。

例如，一些细菌在干旱或寒冷的环境下会形成耐受孢，待环境条件改善时再恢复生长和繁殖；一些真菌则能分解木质素等复杂有机物，利用产生的化学能量维持生命活动。

2.微生物在环境中的互惠共生和竞争关系也在演化过程中不断变化。

例如，一些细菌和植物能够形成共生关系，细菌通过植物根系吸取养分，帮助植物吸收氮气等原始元素；而一些细菌也会产生抗生素等物质，与其他微生物进行竞争。

微生物种类繁多。

它们在自然界的分布非常广泛，它们存在于土壤、水、空气、动植物体和人体中，一些极端环境中也有微生物生存。

一、大气圈中的微生物大气圈中含有微生物，但因为大气中缺乏必需的营养物质和水分，加上太阳光中的紫外线照射，致使大气圈不能成为微生物生长繁殖的良好场所。

大气圈中的微生物主要是随尘埃飘浮到空中去的，而且多数以孢子或其它休眠体形态存在。

凡含尘埃较多的空气，其中所含的微生物种类与数量亦较多。

一般在禽畜舍、公共场所、医院、厕所、宿舍、城市繁华街道和居室内的空气中，微生物含量较高，而在海洋、高山、森林地带、终年积雪的山脉或极地上空的空气中，微生物的含量就极少。

空气中的微生物与空气中的温度、湿度等因素密切相关。

南方梅雨季节，空气中湿度大，霉菌含量很高，衣服等日用品极易发霉，而到了秋冬季，空气中的霉菌含量很少。

微生物在大气中的种类和数量随地区不同而有很大差异，同尘埃的总量和性质也有密切关系。

有些微生物类群经常出现于大气中，如霉菌、酵母菌、芽胞杆菌。

城市上空还经常出现病原微生物。

它们的数量和种类随季节的更替和气候的变化而有不同，如降水可以将微生物从空气中移走。

气流是空气中微生物传播的主要因素，有些种类可以借气流跨过大洋，造成世界性的分布。

大气微生物是环境和卫生科学工作者的重要研究对象。

二、岩石圈中的微生物岩石圈是生物学上不活跃部位。

地壳的岩石分为火成岩、沉积岩和变质岩，火成岩内部没有微生物生活的条件。

在岩石的裂隙中和岩石同水分与空气相接触的表面则是少数微生物的生境，常有细菌、藻类、真菌、地衣生长，称为岩生(rock inhabiting)微生物。

它们之中有些种类产生有机酸和螯合物，可以溶解硅酸盐和其它矿物，获得养料。

有些叫内岩生的微生物(endoliths)可以生活在某些岩石碎片层之下，甚至在深达450m岩层中也有生活着的微生物(Amg等，1993)。

20世纪90年代有些研究者配合地质勘探进行地下微生物研究，发现岩层中有多种微生物生存。

第四章微生物与外界环境微生物种类繁多，代谢类型多样，繁殖迅速，适应环境能力强，无论是土壤、水、空气、饲料、动物的体表和某些与外界相通的腔道，甚至在一些极端环境中都有微生物存在，因此微生物与外界环境的关系极为密切。

一方面，微生物通过新陈代谢活动对外界环境产生影响；另一方面，外界环境中的多种因素，也影响着微生物的生命活动。

了解微生物与外界环境之间的相互关系，有利于我们利用有益的微生物，控制和消灭有害的微生物，服务于畜牧业生产。

第一节微生物在自然界的分布一、土壤中的微生物土壤是微生物的天然培养基。

因为土壤具备微生物生长繁殖所需的营养、水分、气体、酸碱度、渗透压和温度等条件，并能防止日光直射的杀伤作用。

所以，土壤是多种微生物生活的良好环境。

土壤中微生物的种类很多，有细菌、放线菌、真菌、螺旋体、噬菌体等。

其中主要是细菌，占土壤微生物总数的70%～90%。

微生物在土壤中的分布也有特点，表层土壤由于受日光的照射、雨水的冲刷和干燥的影响，微生物数量较少；在离地面10～20cm深的土层中微生物的数量最多，每克肥沃的土壤中微生物数以亿计；愈往深处则微生物愈少，在数米深的土层处几乎可达无菌。

土壤中微生物大多比较稳定而且是有益的，如自生固氮菌、根瘤菌，可制备各种细菌肥料，促进饲料作物增产。

但还是有一些随着动、植物尸体及人、畜排泄物、分泌物、污水、垃圾等废弃物一起进入土壤的病原微生物。

虽然土壤不是大多数病原微生物生长繁殖的适宜环境，但少数抵抗力强的芽孢菌，如炭疽杆菌、破伤风梭菌、腐败梭菌、魏氏梭菌等的芽孢能在土壤中生存数年甚至数十年以上，有机会感染人和家畜时，导致相应传染病的发生。

而且还有一些抵抗力较强的非芽孢病原菌也能生存较长的时间（表4-1）。

上述病原菌常以土壤为媒介进行疫病的传播。

表4-1 几种非芽孢病原菌在土壤中的存活时间病原菌名称存活时间结核分支杆菌5～24个月伤寒沙门氏菌3个月化脓链球菌2个月布氏杆菌100d猪丹毒丝菌埋在土壤的尸体内166d 土壤中微生物的分离和计算一般是根据该微生物对营养、pH、氧气等的要求不同，而供给它们适宜的生活条件，或加入某种抑制剂造成只利于该菌生长，不利于其他菌生长的环境，从而淘汰不需要的菌，然后用稀释平板法对所分离的微生物进行计数。