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09 第九章 微生物生态.pptx

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本课件介绍微生物生态学的基本内容,涵盖微生物在土壤、水体、空气与极端环境中的分布规律,微生物之间及与动植物的互生、共生、竞争和寄生关系,微生物在碳、氮、硫、磷等物质循环中的关键作用,以及微生物冶金与污染环境修复等应用。

第九章微生物生态章节内容,涵盖第九章微生物生态、几个基本概念与生物圈等部分
几个基本概念,包括生态学、一门研究生态系统与与其环境系统间相
生物圈,包括地球上的所有生物、生态系统与生物群落与其无机
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第1页:第九章微生物生态

第九章微生物生态

第2页:几个基本概念

  • 几个基本概念
  • 生态学(ecology):一门研究生态系统与其环境系统间相互作用规律的科学。
  • 微生物生态学:研究微生物群体与其周围生物和非生物环境条件间相互作用的规律。

第3页:生物圈

生物圈

  • 生物圈:地球上的所有生物。
  • 生态系统:生物群落与其无机环境相结合、相作用、相调控而成的动态系统。
  • 群落:同一环境中两个以上种群由于生活繁殖上的连锁而构成相依赖、相制约的生物集团。
  • 种群:生活在同一环境中的同种个体组成的能繁殖集团。与同种别地的种群有隔离、有界限。

第4页:水体、土壤与体内的微生物分布

水体、土壤与体内的微生物分布

  • 一、微生物在自然界中的分布
  • 土壤中微生物:土壤是微生物的“大本营”
  • 水中微生物:数量仅次于土壤
  • 空气中微生物
  • 工农业产品上的微生物:黄曲霉毒素
  • 极端环境下的微生物
  • 生物体内外的正常菌群

第5页:水中微生物

  • 水中微生物
  • 清水型水生微生物
  • 腐败型水生微生物
  • 海洋微生物
  • 水体的自净作用:“流水不腐”
  • 饮用水的微生物标准

第6页:深海微生物学

深海微生物学

  • Deep Sea Microbiology
  • Deep sea microorganismsmust stand:Low temperature (100m, 2-3oC);High pressure (1 atm every 10 m);Low nutrient levels
  • Water at depths greater than 1000 m isrelatively biologically inactive and has come tobe known as the “deep sea”.

第7页:微生物生态学

微生物生态学

  • Microbial ecology of intestinein animals
  • Hindgut of termites(白蚁)AcetogenesisMethanogenesis
  • Rumen(瘤胃)Degradation of cellulose by bacteria andprotozoatoglucoseFermentation of glucose to volatile(挥发性的)fattyacids (VFAs), CO2and CH4High concentration of bacteria-source of proteins

第8页:植物微生物生态学

植物微生物生态学

  • Microbial ecology of plants
  • Lichens(地衣)A symbiosis of a fungus and an algaGrow on rockSensitive to air pollution
  • Mycorrhizae(菌根)A symbiosis between plant root and fungusNutrient absorption by plants and organic mattersupply to fungiPlant diversity determined by microbial diversity

第9页:生物体内外的正常菌群

  • 生物体内外的正常菌群
  • 正常菌群
  • 正常菌群失调
  • 条件致病菌
  • 内源感染
  • 无菌动物
  • 悉生生物
  • 根际微生物
  • 附生微生物

第10页:互生、共生、寄生与拮抗

互生、共生、寄生与拮抗

  • 二、微生物之间的相互关系
  • 互生
  • 共生
  • 寄生
  • 捕食
  • 拮抗
  • 竞争

第11页:互生

  • 互生
  • 互生:两种可以单独生活的生物,当它们生活在一起时,通过各自的代谢活动而有利于对方,或偏利于一方的一种生活方式,这是一种“可分可合,合比分好”的相互关系。如:好氧性自生固氮菌纤维素分解菌
  • 分解纤维素有机酸提供N源

第12页:共生

共生•共生: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。

根瘤菌----豆科植物菌根菌----植物地衣:是真菌中子囊菌纲或担子菌纲的某些种类与藻类中的单细胞绿藻或蓝细菌共生在一起形成的植物体。

第13页:寄生

寄生•寄生:一种小型生物(寄生物)生活在另一种较大型生物(寄主或宿主)的体内或体表,从中取得营养和进行生长繁殖,从而使后者蒙受损害甚至被杀死的现象。

如:细菌——噬菌体。

第14页:捕食

捕食•捕食:一种较大型的生物直接捕捉、吞食另一种小型生物以满足其营养需要的相互关系。

如:原生动物吞食细菌和藻类。

第15页:拮抗

拮抗•拮抗:指由某种生物所产生的某种代谢产物可抑制它种生物的生长发育甚至杀死它们的一种相互关系。

1.非特异性拮抗如:乳酸菌和醋酸菌在发酵过程中,不断降低pH,结果绝大多数不耐酸的微生物就不能生存而趋向死亡。

2.特异性拮抗如:一种微生物(抗生菌)在其生命活动过程中,能够产生某种或某类特殊的代谢产物(抗生素),具有选择性地抑制或杀死一定种类的微生物(敏感菌)。

第16页:竞争

竞争•竞争:当两种生物对某种环境因子有相同的需求时所发生的关系。

如:两种硅藻混合培养时,它们的混合培养生长率与分别单独培养的相同,但每种硅藻所达到的最高密度都会因为另一种藻的存在而降低,这是它们对共需的、有限的营养物进行竞争吸收的结果。

第17页:碳、氮、硫循环与物质转化

碳、氮、硫循环与物质转化

  • 三、微生物在自然界物质循环中的作用
  • 碳素循环
  • 氮素循环
  • 硫素循环
  • 磷的循环
  • 铁的循环

第18页:细菌冶金与石油降解

四、微生物冶金(Microbial leaching of ores)

第19页:铜矿微生物浸出中的转化

铜矿微生物浸出中的转化

  • Transformations in microbialleaching of copper ores
  • Oxidation of Cu+to Cu2+Thiobacillus ferrooxidansCu2S to CuS
  • Oxidation of sulfide to sulfate and release of Cu2+Chemical reaction with ferric ions Fe3+Ferric ions formed by bacterial oxidation of ferrous ionsFe2+byThiobacillus ferrooxidans
  • Copper ions can be transformed into copper metal byreaction with iron metal to produce ferrous ions
  • Acidic and aerobic

第20页:淋滤过程

Leaching processLeaching dumpPercolation of acidic waterReaction with ironRecovered copper metal

第21页:石油的生物降解

Petroleum biodegradation

第22页:埃克森瓦尔迪兹号漏油事件

Exxon ValdezOil spill of 1989

第23页:烃类降解的促进

Stimulation of hydrocarbon oxidation byaddition of inorganic nutrients

第24页:矿质土壤中的微生物

Mineral Soils: the weathering ofrock,Organic Soils: Sedimentation inbogs and marshesTerrestrial(陆地的)EnvironmentsSoils are microbial habitats, wateravailability limits microbial activityA soil aggregate composed of mineral andorganic components

第25页:深海环境与微生物

Deep Sea Microbiology:barotolerant(耐压菌)and barophilic bacteria(嗜压菌)

第26页:白蚁后肠中的微生物

Hindgut of termites

第27页:原生动物与产甲烷菌

Protozoa and methanogens

第28页:根瘤菌)

Root Nodule Bacteria(根瘤菌)andSymbiosis with legumes(豆科植物)

第29页:地衣Lichen

地衣Lichen consisting of two organisms: afungus and an alga: Algae orcyanobacteria grow phototrophicallyand provide nutrient for the fungus,which offers a firm anchor andinorganic nutrient for the algae.

第30页:

第31页:碳循环

Carbon cycle

第32页:

第33页:氮循环

Nitrogen cycle

第34页:

第35页:

第36页:硫循环

Sulfur cycle

第37页:磷的循环

磷的循环

第38页:生物地球化学循环

Biogeochemical cycles: ironBacterial iron reduction and oxidationFe2++ 1/4O2+ 2OH-1+ 1/2H2O Fe(OH)3Ferrous iron oxidation atacid pH:Thiobacillusferrooxidans, an iron-oxidizing bacterium, is strictacidophile, a small numberof cells can be responsiblefor precipitating a largeamount of iron.

第39页:铁氧化细菌的作用

Role of iron-oxidizing bacteria in theoxidation of the mineral pyrite

第40页:黄铁矿-FeS2)oxidation

Pyrite(黄铁矿-FeS2)oxidation•One of the most common forms of iron and sulfur innature is pyrite (FeS2), in mining operation, a slowchemical reaction occurs:FeS2+ 31/2O2+ H2O Fe2++ 2SO42-+ 2H+Fe2+Thiobacillus ferrooxidansFe3+FeS2+ 14Fe3++ 8H2O 15Fe2++ 2SO42-+ 16H+

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