《第九章生态.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第九章生态.ppt（50页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、第九章 微生物的生态 (microbiological ecology),生态学：研究生物系统与其环境条件间相互作用规律性的科 学。 微生物生态学：研究微生物群体（微生物区系或正常菌群）与其周围的生物和非生物环境条件相互作用关系的科学。 主要内容：微生物在自然界中的分布；微生物与其它生物间的关系；微生物在自然界物质循环中的作用；微生物在环境保护的应用。,生态学研究范围：生物圈（biosphere）、生态系统（ecosystem）、群落（community）、种群（population）。 研究意义： 理论：地球进化和生物进化原因 实践：开发菌种资源、防治有害微生物、新的微生物农药、菌肥、医药、
2、混菌发酵、生态农业，促进探矿、冶金、环保、提高土壤肥力以及开发生物能等,微生物生态研究的特点：以微生物群体，即种群作为主要研究单位。,自然环境中的微生物一般都不是单独存在的,个体、种群、群落和生态系统从低到高的组织层次,群体（population）：或称种群，具有相似特性和生活在一定空间 内的同种个体群，是组成群落的基本组分。,群落（community）：在一定区域或一定生态环境内，各种生物 群体构成的一个生态学结构单位，群落中 各生物群体之间存在各种相互作用。,如河漫滩上的一块草地，山坡上的一片松林，湖岸浅水处的一片芦苇丛。,生态系统（ecosystems）：在一定的空间内生物的成分和非生物
3、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。,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,生态系统,生物圈,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。,生态系统,生物群落,所生活的非生物环境,物质循环,能量流动,生产者：从无机物合成有机物,消费者：利用有机物进行生活,分解者：分解有机物成无机物,第一节 微生物在自然界物质 循环中的作用,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,微生物在生态系统中的角色,微生物是有机物的主要分
4、解者；,微生物是物质循环中的重要成员；,微生物是生态系统中的初级生产者；,微生物是物质和能量的贮存者；,微生物是地球生物演化中的先锋种类；,微生物与生物地球化学循环,碳循环,氮循环,硫循环,其他元素的微生物转化,磷循环,铁循环,生物地球化学循环,一、 碳 循 环,碳在生物圈中的总体循环,微生物在碳循环中的作用,碳素循环,自然界碳素循环,地 质,CO2的同化,CO2的再生,二、氮素循环,自然界中的氮素循环,微生物在氮素循环中的作用,氮素循环,（1）生物固氮(biological nitrogen fixation),引起水体的富营养化，导致“水华”、“赤潮”等严重污染事件。,提供氮素营养源,（2
5、）硝化作用 (nitrification),NH3,亚硝化细菌,氧化,NO3-,硝化细菌,氧化,NO2-,氮素循环,（3）同化性硝酸盐还原作用(assimilatory nitrate reduction),（4）氨化作用 (ammonification),NH3,分解,NO3-,还原,NH4+,含氮有机物,合成,含氮有机物,（5）铵盐同化作用 (assimilation of ammonium),NH4+,合成,含氮有机物,绿色植物和许多微生物,微生物,所有绿色植物、多数真菌、部分原核生物,（6）异化硝酸盐还原作用 (反硝化作用) 反硝化细菌,氮循环,氮循环,工业固氮(NH3),高能固氮(H
6、NO3),生物固氮(NH3),反硝化,硝化,氨化,第二节 自然环境中的微生物,土壤中的微生物 水体中的微生物 空气中的微生物 极端微生物,1.土壤是微生物的“大本营”；是人类最丰富的“菌种资源库”,土壤是微生物良好的生活场所-第一大天然培养基 （1）为微生物提供了良好的源、源、能源; （2）土壤矿质成分中，可为微生物提供S、P、Fe、 Mg、Ca、B、Mo、Zn、Mn等无机元素; （3）土壤团粒空隙间充满着空气（7-8%）和水分; （4）土壤p值范围5.5-8.5之间; （5）温度随季节、区域变化，但季节与昼夜温差不大; （6）适宜的渗透压3.03-6.06106;,一、土壤中的微生物,2.土
7、壤中的微生物分布,每克土壤的含菌量大体上有一个十倍系列的递减规律：细菌（108）放线菌（107）霉菌（106）酵母菌（105）藻类（104）原生动物（103） 规律 土壤类型； 土壤深度变化； 季节。,水体-栖息第二天然场所 1.淡水中的微生物 2.海水中的微生物,二、水体中的微生物,水的细菌学检查,自来水中细菌总数不可超过100cfumL（37，培养24小时），超过500的不宜饮用； 大肠菌群3个L。,空气干燥，无营养，紫外线照射强烈，因此空气不是微生物生存的环境。 空气中微生物的数量决定于所处环境和飞扬尘埃量。 空气中的微生物种类，主要是霉菌和细菌、病毒。,三、空气中的微生物,表 不同条件
8、下1M3空气的含菌量,第三节 微生物与生物环境间的关系,互生,共生,竞争,寄生,捕食（猎食）,有利关系、中性关系、有害关系,拮抗,互生：两种可单独生活的生物，当它们在一起时，通过各自代谢活动有利于对方，或偏利于一方的生活方式，称为互生。“可分可合，合比分好”。,两种生物可以独立生活。也可以形成松 散的联合，对一方有利，或双方都有利,微生物间的互生关系,微生物与高等植物之间的互生关系,微生物与人及动物间的互生关系,微生物间的互生关系,互生现象与发酵工业中的混菌培养,第三步利用氧化葡糖酸杆菌和条纹假单胞菌协同作用，如单用 氧化葡糖酸杆菌进行发酵，则不仅它的生长很差，且产生 2 - 酮基-L-古龙酸
9、的能力很弱；单用条纹假单胞菌时，则根本不 产酸，两个混合发酵时，就能将L-山梨糖不断转化为2 - 酮基-L- 古龙酸,共生,共生：两种生物紧密生活在一起，彼此依赖，相互为对方创造有利条件，生理上相互分工，组织上形成了新的结构，彼此分离各自就不能很好地生活。,微生物间的共生,微生物与植物共生体根瘤,微生物与动物共生,地衣,组成：真菌（子囊菌，担子菌）单细胞藻类（绿藻，蓝藻）共生组成一种共生体。,地衣,结构：有些种地衣真菌无规律地缠绕藻类细胞，另一些种地衣真菌与藻类形成一定层次的排列。,生理：地衣中的真菌和藻类已形成特殊形态的整体了，在生理上相互依存，藻类通过光合作用提供有机营养，真菌提供水分、无
10、机盐供藻类光合作用。,根瘤菌与豆科植物间的共生,-形成根瘤共生体,根瘤菌固定大气中的气态氮为植物提供 氮素养料；,豆科植物的根的分泌物能刺激根瘤菌的生 长，同时为根瘤菌提供保护和稳定的生长 条件。,微生物与动物共生,微生物和昆虫的共生,瘤胃共生,发光细菌和海洋鱼类共生,鸡枞菌,白蚁巢,白蚁巢上的鸡枞菌,唾液,纤维质饲料,自然菌源,瘤胃内微生物大量繁殖,CO2，CH4，H2等,大量菌体在皱胃中消化,排泄物,牛奶，牛肉,有机酸，乙醇瘤胃吸收,从口中呕气,图9-4 奶牛的瘤胃微生物代谢关系示意图,竞争,当两种或多种生物生活在一起时，相互之间为争夺共同需要的资源和空间等条件发生的斗争称为。,寄生,一种
11、生物能侵入另一种生物体内吸取自己所需要的营养物质进行生长繁殖，在一定的条件下对后者造成损害或死亡的现象叫寄生。,微生物间的寄生关系,微生物对植物的寄生,微生物对人与动物的寄生,微生物间的寄生关系,细菌间：一种细菌可以寄生在另一种细菌体内 如食菌蛭弧菌能寄生在大肠杆菌等许多-菌体内。,真菌间：一种真菌寄生在另一种真菌间较普遍。,微生物间的寄生关系,-蛭弧菌,微生物对植物的寄生,微生物对植物的寄生很普遍，这是植物发生病害的重要原因。,能引起植物病害的微生物称为植物病原微生物,植物感染病微生物发病后，出现变色，组织坏死，萎蔫和畸形等症状。,能引起植物病害的有真菌、细菌、病毒等。,植物病害以真菌病害为
12、主，占。细菌性植物病害占。,冬虫夏草,蝙蝠蛾产卵于土中幼虫 虫草菌侵入幼虫体内 不断繁殖 天气转暖 幼虫头部长出子座 膨大成椭圆形；,猎食,一种生物捕食另一种生物的现象即为猎食关系。 如原生动物猎食细菌和单细胞藻类为猎食；捕食性真菌如少孢节丛孢菌捕食线虫。,捕虫菌目（Zoopagales）在长期的自然进化中形成的特化结构， 特化菌丝构成巧妙的网，可以捕捉小型原生动物或无脊椎动物， 捕获物死后，菌丝伸入体内吸收营养。,指由某种生物所产生的特定代谢产物可抑制它种生物的生长发育甚至杀死的现象。 举例：好氧菌和兼性厌氧菌与乳酸菌食品泡菜 放线菌与细菌抗生素,拮 抗,微生物的抗菌测定方法,A,B,图 微生物之间的拮抗现象（图A是一种芽孢杆菌产生的细菌素对茄子黄萎病菌的拮抗作用；图B是五株放线菌的菌丝琼脂块对黄瓜枯萎病菌的拮抗作用）,A,B,微生物间的互生关系,金黄色葡萄球菌的生长为本来在平板上不能生长的嗜血流感菌 提供生长因子，后者在其菌苔周围形成卫星菌落。,