第1页：微生物的生态
第九章微生物的生态
第2页：生态学
- 生态学：研究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；
- 微生物和其它生物的关系；
- 微生物与物质循环；
第3页：微生物在生态系统中的作用
- 微生物在生态系统中的作用一、微生物在生态系统中的角色
- 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。
第4页：微生物是有机物的主要分解者
- 微生物是有机物的主要分解者；微生物最大的价值也在于其分解功能。它们分解生物圈内存在的动物和植物残体等复杂有机物质，并最后将其转化成最简单的无机物，再供初级生产者使用。
- 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。
- 微生物是生态系统中的初级生产者；光能营养和化能营养微生物是生态系统的初级生产者，它们具有初级生产者所具有的二个明显特征，即可直接利用太阳能、无机物的化学能作为能量来源，另一方面其积累下来的能量又可以在食物链、食物网中流动。
- 微生物是物质和能量的贮存者；微生物和动物、植物一样也是由物质组成和由能量维持的生命有机体。在土壤、水体中有大量的微生物生物量，贮存着大量的物质和能量。
- 微生物在地球生物演化中的作用；微生物是最早出现的生物体，并进化成后来的动、植物。藻类的产氧作用，改变大气圈中的化学组成，为后来动、植物出现打下基础。
第5页：微生物在生态系统中的作用
- 微生物在生态系统中的作用二、微生物与生物地球化学循环生物地球化学循环（biogeochemical cycles)：生物圈中的各种化学元素经生物化学作用在生物圈中的转化和运动。主要的两个过程：同化；
- 矿化；
- 地球上90％以上的有机物矿化由细菌和真菌完成；
第6页：生态环境中的微生物
- 第二节生态环境中的微生物微生物的特点
- 个体微小、代谢营养类型多样，适应能力强微生物在自然界中分布广泛微生物的分布生境的特征微生物的分布是生境各种物理、化学、生物因素对微生物的限制、选择的结果。在某些生境中，高度专一性的微生物存在并仅限于这种生境中，并成为特定生境的标志。
第7页：微生物群落在生命科学研究
- 微生物群落在生命科学研究对象中，一般可以分成十个水平，依次为：生物圈、生态系统、群落、种群、个体、器官、组织、细胞、细胞器和分子。
- 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：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。
第8页：种群间的相互作用中立作用
- 种群间的相互作用中立作用：两种群之间在一起彼此没有影响或仅存无关紧要的影响；
- 偏利作用：一种群因另一种群的存在或生命活动而得利，而后者没有从前者受益或受害；
- 协同作用：相互作用的两种群相互有利，是非专性的松散联合；
- 共生：相互作用的两种群相互有利，是专性和紧密的结合；
第9页：种群间的相互作用寄生
- 种群间的相互作用寄生：一种群对另一种群的直接侵入，寄生者从寄主生活细胞或生活组织获得营养，而对寄主产生不利影响；
- 捕食：一种群被另一种群完全吞食，捕食者从被食者得到营养；
- 偏害作用：一种群阻碍另一种群的生长，但对前者无影响；
- 竞争：两种群因需要相同的生长因子或其他环境因子，致使增长率和种群密度受到限制时发生的相互作用，结果对二者均不利；
第10页：陆生生境的微生物
- 陆生生境的微生物
- 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（细菌、放线菌、真菌、藻类和原生动物）、数量多（每克肥土可含２５亿个细菌）、代谢潜力巨大，是主要的微生物源，是微生物的大本营。
第11页：土壤微生物的数量和分布
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。2）土壤微生物的数量和分布受季节影响；3）微生物的数量也与于土层的深度有关，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。
第12页：水生生境的微生物
- 水生生境的微生物微生物的水域环境水中无机盐水中有机物ＰＨ值温度光线
- 饮用水的微生物指标：
- 总菌数：< 100个/ml
- 大肠杆菌：< 3 个/L
- 饮用水消毒常用方法：加入液态氯或次氯酸盐
第13页：
第14页：水体的富营养化作用
（三）水体的富营养化作用和“水华”、“赤潮”水体大量的有机物或无机物，特别是磷酸盐和无机氮化合物水的富营养化藻类等过量生长，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
第15页：水体的富营养化
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）：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
第16页：大气生境的微生物
- 大气生境的微生物1）无原生的微生物区系；
- 来源于土壤、水体及人类的生产、生活活动；
- 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；
- 数量取决于尘埃数量；
- 停留时间和尘埃大小、空气流速、湿度、光照等因素有关；
- 与人类的关系：传播疾病、造成食品等的污染微生物学的基本技术：无菌操作技术制备微生物气溶胶实现群体免疫；
第17页：
第18页：极端环境下的微生物
五、极端环境下的微生物参见P295~298
第19页：动物体内的微生物
- 动物体内的微生物有害：病原微生物（病毒、细菌、真菌、原生动物等）；有益：共生现象；
- 例如白蚁与其肠道内的微生物之间的共生
- 食木质的白蚁自身并不能分解纤维素，必须依赖肠道中共生的原生动物和细菌通过厌氧发酵过程来分解纤维素。
第20页：反刍动物与微生物
- 反刍动物，如牛、羊、骆驼、长颈鹿等以植物的纤维素为主要食物，它们在瘤胃中经微生物发酵变成有机酸和菌体蛋白再供动物吸收利用。
- 瘤胃也为里面居住的微生物提供了必要的营养和生长条件----食物和严格的厌氧环境
第21页：植物体中的微生物
七、植物体中的微生物1、植物表面微生物与植物病害叶际生境叶面生境主要的植物病害（真菌）
第22页：微生物与植物根间的相互作用
- 微生物与植物根间的相互作用1）根际微生物根际效应的存在；
- 协同作用；
- 根际微生物与病原体间的竞争作用；
- 病原体；
第23页：菌根真菌与植物根建立的共生体
2）菌根真菌与植物根建立的共生体；3）共生固氮（参见P114）
第24页：工农业产品上的微生物及霉腐的控制
八、工农业产品上的微生物及霉腐的控制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。
第25页：微生物在各类工业产品上的生长
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）
第26页：食品与农副产品上的微生物
- 2．食品、农副产品上的微生物
- 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、黄曲霉素等不利影响：
- 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；
第27页：食品霉腐的防止方法
可采用多种方法防止微生物对食品等的破坏
第28页：食品与农副产品上的微生物（续）
- 2．食品、农副产品上的微生物
- 利用特定的微生物制备风味食品，如酱制品、米酒、腌酸菜等；有利影响：
第29页：人体微生物及病原微生物的传播
第三节人体微生物及病原微生物的传播一、人体微生物人体: 正常微生物区系皮肤口腔胃肠道
第30页：人体肠道正常菌群互生关系
- 人体肠道正常菌群互生关系（正常情况）寄生关系（某些特殊条件下）人肠道内的菌群：60-400种不同的微生物，占粪便干重1/3的是细菌，其中厌氧菌占了绝大多数。
- 正常菌群通过肠道获取营养；
- 通过排阻、抑制外来致病菌；提供许多人体所必不可少的维生素、氨基酸等营养物对人体作出贡献；
第31页：环境条件改变或着生部位改变
- 环境条件改变或着生部位改变：正常菌群致病菌
- 滥用抗生素；
- 人身体虚弱抵抗力下降；
- 吃了不洁净的食物；肠道中的正常菌群，大肠杆菌，一旦进入泌尿系统，引起感染。人体表面的正常菌群，一旦它们进入伤口也会引起感染。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。
第32页：微生态制剂与正常菌群
可以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，例如，含蜡状芽孢杆菌（B cereus）的“促菌生”，含地衣芽孢杆菌的“整肠生”等，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，这类活微生物制剂又称微生态制剂。微生态制剂一般用于恢复肠道内的正常生态环境，若肠道功能正常，一般不需要服用！
第33页：病原微生物的传播通过水体传播
- 病原微生物的传播通过水体传播（直接饮用、接触、吸入）通过土壤传播；
- 通过空气传播；
第34页：微生物与环境保护
第四节微生物与环境保护一、微生物对污染物的降解与转化二、重金属的转化三、污染介质的微生物处理四、污染环境的生物修复五、环境污染的微生物监测
第35页：微生物对污染物的降解与转化
- 微生物对污染物的降解与转化降解性质粒的发现；
- 有机物的结构与自然物质差别越大，就越难降解；
第36页：微生物对有毒有机物的降解
微生物对有毒有机物的降解农药石油洗涤剂多氯联苯氰和腈农药微生物作用被氧化被脱卤被还原被脱烃
第37页：
第38页：
第39页：石油污染的危害
动物保护者在为鸟清洗身上的油污
第40页：汞的转化
- 二、重金属的转化汞
- 精神状态改变是汞中毒的一大症状。脉搏加快，肌肉颤动，口腔和消化系统病变。铅：神经系统(神经衰弱、手足麻木)、消化系统(消化不良、腹部绞痛)、血液中毒和其他的病变。
第41页：重金属污染
严重污染的水会通过食物链的生物放大作用危害人类健康
第42页：微生物对重金属的转化微生物
微生物对重金属的转化微生物不能降解重金属，微生物作用于重金属主要是改变金属在环境中的存在状态从而改变它们的毒性。
第43页：污染介质的微生物处理
- 三、污染介质的微生物处理三废
- 废水、废气、废渣治理三废消除公害环境保护可持续发展
第44页：污水处理
- 污水处理BOD5即“五日生化需氧量”，在20℃下，1L污水中所含的有机物，在进行微生物氧化时，5日内所消耗的分子氧的毫克数。COD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。一级处理滤粗固体；
- 二级处理去除可溶性有机物；
- 三级处理除氮磷等无机物；
第45页：国家重点建设项目浦东污水处理
国家重点建设项目浦东污水处理工程污水生物处理类型生物膜法活性污泥法氧化塘法厌氧处理法土壤灌溉法
第46页：
第47页：氧化塘法污水处理
滨洲污水处理厂8万方/日氧化塘法
第48页：环境污染的微生物监测
五、环境污染的微生物监测1、粪便污染指示菌（总大肠菌群）2、致突变物的微生物检测3、发光细菌检测法4、硝化细菌的相对代谢率试验
第49页：本章小结生态系统
- 本章小结生态系统、生物地球化学循环、种群、群落、生物气溶胶、降解性质粒、BOD5 、活性污泥；
- 微生物在生态系统中的作用；
- 污水处理按程度划分为哪三级？；
