微生物生态学-3.3在强酸环境中的微生物1

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。

第九章微生物生态学第一节自然界中的微生物一、土壤中的微生物土壤微生物种类多、数量多，是微生物的大本营。

二、水体中的微生物饮用水的微生物指标：总菌数：< 100个/ml大肠杆菌：< 3 个/L水体的污染——富营养化和“水花”、“赤潮”2. 海水微生物1）嗜盐，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）大多数海洋细菌为革兰氏阴性细菌，并具有运动能力；4）耐高压（特别是生活在深海的细菌）三、空气中的微生物微生物学的基本技术：无菌操作技术四、生物体内外的正常菌群1. 人体的正常微生物区系正常菌群通过排阻、抑制外来致病菌；能合成许多人体必需的维生素、氨基酸；条件致病菌：人体的正常微生物菌群一旦进入非正常聚居部位，或生态结构发生改变而引起人类疾病的微生物。

可通过口服某些活的微生物制剂来治疗由于正常菌群失调而导致的腹泻。

•含蜡状芽孢杆菌（B.cereus）的“促菌生”，•含地衣芽孢杆菌的“整肠生”、•枯草芽孢杆菌和肠球菌的“妈咪爱”、它们都是通过芽孢杆菌的生长，为肠道重新创造良好的厌氧环境，促使肠道内正常的厌氧菌的生长繁殖。

2. 无菌动物与悉生动物五、工农业产品上的微生物1. 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2. 开发、利用纤维素（苎麻脱胶3. 食品、农副产品六、极端环境下的微生物嗜热微生物(thermophilles)嗜酸微生物(acidophiles嗜碱微生物(alkslinophiles嗜盐微生物(halophile)嗜压微生物(barophiles)研究意义：•开发利用新的微生物资源，包括特异性的基因资源；•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；•为生物进化、生命起源的研究提供新的材料。

第二节微生物菌种资源的开发从自然界分离筛选新菌种的步骤（4步）：采集菌样富集培养纯种分离性能测定活的非可培养状态：（viable but nonculturable state , VBNC state）细菌处于不良环境条件下时产生的一种特殊的生存方式或休眠状态。

引言概述:微生物与环境之间的关系是生态学中一个重要的研究领域。

微生物是地球上最为广泛分布的生物类群，它们可以在各种环境中生存，并对环境产生重要影响。

本文将深入探讨微生物与环境之间的关系的不同方面，包括微生物在环境中的分布、生态功能以及与环境因素的相互关系。

正文内容:1.微生物在不同环境中的分布1.1水环境中的微生物分布a.淡水环境中的微生物群落b.海洋环境中的微生物群落1.2土壤环境中的微生物分布a.土壤微生物的多样性与丰度b.土壤微生物群落结构的因素1.3大气环境中的微生物分布a.大气微生物的来源与变化b.大气微生物与天气因素的关系2.微生物的生态功能2.1微生物的生物转化功能a.微生物的降解作用b.微生物的合成作用2.2微生物的生态保持功能a.微生物对生态系统稳定性的影响b.微生物对环境的修复与保护作用3.微生物与环境因素的相互关系3.1微生物与温度的关系a.微生物的温度适应性b.温度对微生物群落结构的影响3.2微生物与湿度的关系a.微生物的湿度适应性b.湿度对微生物生理代谢的影响3.3微生物与酸碱度的关系a.微生物的酸碱适应性b.酸碱度对微生物多样性的影响4.微生物与环境污染的关系4.1微生物对环境中污染物的降解作用a.微生物降解有机污染物的机制b.微生物在生物处理中的应用4.2微生物对环境污染的响应与适应a.微生物对重金属污染的耐受性b.微生物对化学物质污染的应答机制5.微生物与生态系统的相互作用5.1微生物对生态系统物质循环的影响a.微生物在碳循环中的作用b.微生物在氮循环中的作用5.2微生物对生态系统结构与功能的影响a.微生物对植被群落的调节作用b.微生物对土壤环境的改良效应总结:微生物与环境之间的关系是一个复杂而多样的研究领域。

微生物在不同环境中的分布、生态功能以及与环境因素的相互关系对于理解生态系统的稳定性和可持续发展具有重要意义。

进一步的研究将有助于发掘微生物的潜力，提高环境保护和生态恢复的效率，并促进可持续的发展。

第八章 微生物的生态 一、名词解释 01. 生态学（ecology）：是一门研究生物系统与其环境条件间相互作用规律性的科学。 02. 微生物生态学：是研究微生物群体——微生物区系或正常菌群对其周围的生物和非生物环境条件相互作用关系的科学。 03. 生态系统（ecosystem）：是指在一定的空间内生物的成分和非生物成分通过物质循环和能量流动相互作用、相互依存而构成的一个生态学功能单位。 04. 群落（community）：是一定区域内或一定生境中各种种群相互松散结合的一种结构和功能单位。 05. 生态位：是生物个体、种群或群落所占据的具有时空特点的位置。 06. 种群（population）：是在指具有相似特性和生活在一定空间内的同种个体群，种群是组成群落的基本成分。 07. 多样性指数（diversity index）：来表示种的多样性，是以群落组成结构中种的的数量和各个种的个体数量的分配有一定的特点为依据而设计的一种数值指标，种类数越多或各个种的个体数分配越均匀，则多样性指数值就越大，反之就越小。 08. 优势种群：对群落和环境具有决定意义的种群称为优势种群。 09. 互生（metabiosis）：两种可单独生活的生物，当它们在一起时，通过各自的代谢活动而有利于对方，或偏利于一方的生活方式。 10. 共生（symbiosis）：是指两种生物共居在一起，相互分工协作、相依为命，甚至达到难分难解、合二为一的一种相互关系。 11. 寄生（parastism）：一般指一种小型生物生活在另一种较大型生物的体内或体表，从中取得营养和进行生长繁殖，同时使后者蒙受损害甚至被杀死的现象。 12. 拮抗（antagonism）：系指由某种生物所产生的某种代谢产物可抑制他种生物的生长发育甚至杀死它们的一种相互关系。 13. 捕食（predatism/predation）：又称猎食，一般是指一种大型生物直接捕捉、吞食另一种小型生物以满足其营养需要的相互关系。 14. 发光细菌：生活在某些鱼的特殊的囊状器官中，这些器官一般有外生的微孔，微孔允许细菌进入，同时又能和周围还水相交换。常见的有发光杆菌属和贝内氏菌属。 15. 无菌动物（germ-free animal）：凡在其体内外检查不到任何正常菌群的动物，称为无菌动物。 16. 悉生生物（gnotobiota）：凡已人为地接种上某已知纯种微生物的无菌动物或无菌植物，就称作悉生生物，意即“了解其生物区系的生物”。 17. 根际微生物（rhizosphere microorganism）：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。 18. 菌根（mycorhiza）：一些真菌和植物根以互惠关系建立起来的共生体称为菌根。分为外生菌根和内生菌根。 19. 附生微生物（epibiotic microbe）：一般指生活在植物体表面，主要借其外渗物质或分泌物质为营养的微生物。 20. 正常菌群（normal flora）：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。 21. 瘤胃微生物（rumen microflora）：生活在反刍动物的反刍胃中的一些微生物，大多数细菌是专性厌氧菌，但也有些兼性厌氧菌和好氧菌。其代谢产物可提供给反刍动物利用；动物的生理代谢活动也有助于微生物对有机物的分解和生长繁殖。 22. 硝化作用：是好氧条件下，在无机化能硝化细菌作用下，氨被氧化成硝酸盐的过程。 23. 反硝化作用：又称脱氮作用。广义的反硝化作用是指由硝酸还原成NO2 －并进一步还原成N2的过程，因而把异化性硝酸盐还原作用也包括在内了。狭义的反硝化作用仅指由亚硝酸还原成N2的过程。 24. 生物降解：是微生物（也包括其他生物）对物质（特别是环境污染物）的分解作用。生物降解是生态系统物质循环过程中的重要一环。 25. 生物修复：是微生物催化降解有机污染物，转化其它污染物从而消除污染的一个受控或自发进行的过程。 26. BOD5（biological oxygen demand）：即“五日生化需氧量”。它是一种表示水中有机物含量的间接指标，一般指20℃下，1L污水中所含的有机物（主要是有机碳源），在进行微生物氧化时，5日内所消耗的分子氧毫克数（或ppm数）。 27. COD（chemical oxygen demand)：使用强氧化剂使1L污水中的有机物质迅速进行化学氧化时所消耗氧的毫克数，称COD或化学需氧量。使用的氧化剂一般有KMnO4或K2Cr2O7。 28. 活性污泥（activated sludge）：是指一种由细菌、原生动物和其他微生物群体与污水中的悬浮有机物胶状物和吸附物质在一起构成的凝聚团，在污水处理中具有很强的吸附、分解和利用有机物或毒物的能力。 二、填空 01. 根据微生物生长的最适温度，可将微生物分为：嗜冷、兼性嗜冷、嗜温、嗜热、超嗜热五种类型。 02. 嗜热微生物中，根据耐热程度的不同，可分为耐热菌、兼性嗜热菌、专性嗜热菌、极端嗜热菌、超嗜热菌五个类型。 03. 嗜冷微生物适应环境的机理是因为细胞膜脂组成中有大量的不饱和、低熔点的脂肪酸。 04. 嗜酸微生物生长最适pH在3~4，嗜碱微生物最适pH在9以上，但胞内pH接近中性。 05. 嗜盐细菌中的紫膜是在细胞膜上形成的一种特殊的紫色物质，吸收的光能以质子梯度的形式部分储存起来，并用于合成ATP。 06. 菌根可分为两大类：内生菌根和外生菌根。两者区别是菌丝体在根的皮层中还是在外部。 07. 见于海洋鱼类的共生发光菌，主要有发光杆菌属（photobacterium）和贝内克氏菌属（Benekea）。 08. 嗜盐菌的紫膜是在细胞膜上形成的一种特殊的紫色物质，吸收的光能以质子梯度的形式部分储存起来，并用于合成ATP。紫膜是由类视紫蛋白和脂类组成，具有独特的特性。 三、问答题 1.微生物在生态系统中的作用有哪些？ 答：生物成分按其在生态系统中的作用，可划分为三大类群：生产者、消费者和分解者。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。（1）微生物是有机物的主要分解者。微生物的最大价值在于其分解功能，它们分解生物圈内存在的植物、动物和微生物残体等复杂有机物，并最后将其转化成最简单的无机物，再供初级生产者利用。（2） 微生物是物质循环中的重要成员。微生物参与所有的物质循环，大部分元素及其化合物都受到微生物的作用。在一些物质的循环中，微生物是主要的成员，起主要作用；而在一些过程只有微生物才能进行，起独特作用；而有的是循环中的关键过程，起关键作用。（3）微生物是生态系统中的初级生产者。（4）微生物是物质和能量的贮存者。（5）微生物是地球生物演化中的先锋种类。 2.为什么说土壤是微生物生活的大本营？ 答：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，所以土壤是微生物生活的良好环境。对微生物来说，土壤是微生物的“大本营”；对人类来说，土壤是人类最丰富的“菌种资源库”。 3.研究极端微环境下微生物的意义是什么？ 答：极端环境下微生物的研究有三个方面的重要意义：（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。 4.什么是嗜热菌？说明其类型及其生活温度？ 答：按微生物生长的最适温度，可将它们分为嗜冷、兼性嗜冷、嗜温、嗜热和超嗜热五种类型。细菌是嗜热微生物中最耐热的，按它们耐热程度的不同又可以被分成五个不同类群：耐热菌、兼性嗜热菌、专性嗜热菌、极端嗜热菌和超嗜热菌。耐热菌：最高生长温度：45~55℃，低于30℃也能生长。兼性嗜热菌：最高：50~65℃，也能在低于30℃条件下生长。专性嗜热菌：最适：65~70℃，低于40~42℃不能生长。极端嗜热菌：最适：高于65℃，最低高于40℃。超嗜热菌：最适：80~110℃，最低55℃。大部分超嗜热菌是古生菌。 5. 说明嗜热菌的耐热机理及其应用。 答：嗜热微生物生物大分子蛋白质、核酸、类脂的热稳定结构以及存在的热稳定性因子是它们嗜热的生理基础。新的研究还表明专性嗜热菌株的质粒携带与热抗性相关的遗传信息。嗜热微生物有远大的应用前景，高温发酵可以避免污染和提高发酵效率，其产生的酶在高温时有更高的催化效率，高温微生物也易于保藏。嗜热微生物还可用于污水处理。 6.根际微生物对植物生态的影响？ 答：植物根系经常向周围的土壤分泌各种外渗物质（糖类、氨基酸和维生素等），故在根系空间存在着大量的微生物。根际是邻接植物根的土壤区域，其中的微生物称为根际微生物。根际范围内土壤的化学环境不同程度上区别于根际以外的土壤，成为微生物生长的特殊为生态环境。根际效应对土壤微生物最重要的是营养选择和富集，使根际微生物在数量、种类以及生理类群上不同于非根际。根际微生物对植物的生长有明显的影响，以不同的方式有利于植物，包括去除H2S降低对根的毒性，增加矿质营养的溶解性，合成维生素、氨基酸、生长素和能刺激植物生长的赤霉素。另外由于竞争关系，根际微生物对潜在的植物病原体具有拮抗作用，产生的抗生素能抑制病原菌的生长。但有些根际微生物可能成为病原体或植物竞争可利用的生长因子、水和营养

Microbial Ecology绪论1.名词解释：微生物生态学:是研究微生物与其周围生物和非生物环境之间相互关系的一门科学。

微生态学：是生态学的一个层次，是研究正常微生物在细胞或分子水平上相关关系的科学环境、自然环境+生物环境生境、指生物的个体、种群或群落生活地域的具体环境。

生物＋非生物栖息地、生物生活或居住的范围的物理环境。

如林地生境中的不同树冠层、树干生态位、一个种群在生态系统中，在时间空间上所占据的位置及其与相关种群之间的功能关系与作用。

基础生态位、一个物种能够占据的生态位空间，由物种的变异和适应能力决定，而非其地理因素。

基本生态位是实验室条件下的生态位，里面不存在捕食者和竞争。

实际生态位、自然界中真实存在的生态位。

物种流是指物种的种群在生态系统内或系统之间时空变化的状态。

2.微生物生态学的研究意义有哪些？①发现新的在工农业（如固氮、食品（如发酵、医药（如抗生素）和环境保护（如生物修复）方面有重要用途的微生物菌株（包括极端环境中微生物资源的发掘）；②微生物在地球物质化学循环中具有重要作用；③开发和利用自然界中的微生物资源，保护好微生物基因资源；④控制有害微生物，利用微生物净化环境，保护环境，维持环境生态平衡；⑤保护人类健康和保护生态平衡发挥微生物的最佳作用。

3.微生物生态学主要研究内容有哪些？①正常自然环境中的微生物种类、分布及变化规律；②极端自然环境中的微生物；③微生物之间、微生物与动植物相互关系；④微生物在净化污染环境中的作用；⑤现代分子微生物生态学的研究方法。

4.生态系统的功能有哪些？物种流能量流食物链营养级信息流5.什么是微生物生态系统？其特点是什么？是指各种环境因子如物理、化学及生物因子对微生物区系（即自然群体）的作用和微生物区系对外界环境的反作用。

特点：微环境稳定性适应性7.简述物种流的含义及其特点。

是指物种的种群在生态系统内或系统之间时空变化的状态。

不同生态系统间的交流和联系。