09 第八章 微生物生态.ppt

第1页：第八章微生物的生态封面

第八章 微生物的生态 MICROBIAL ECOLOGY封面，标示本章主题与篇章起始。

第2页：本章内容

本章内容

• 微生物在自然界中的分布
• 微生物与生物环境间的相互关系
• 微生物与自然界物质循环
• 微生物与环境保护

第3页：微生物生态学的基本概念

几个微生物生态学的概念

生态学

研究生命系统与其环境条件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的生物和非生物环境条件相互作用关系的科学。

第4页：生命科学的层次结构

生命科学从宏观到微观的不同层次：生物圈 → 生态系统 → 群落 → 种群 → 个体 → 器官 → 组织 → 细胞 → 细胞器 → 分子。

第5页：一、微生物在自然界中的分布

一、微生物在自然界中的分布

• 生物体内外的正常微生物区系：人体微生物、无菌动物与悉生生物、植物微生态
• 土壤中的微生物
• 水中微生物
• 空气中的微生物
• 工农业产品上的微生物
• 极端环境下的微生物

第6页：（一）人体的正常微生物区系

（一）人体的正常微生物区系——有大量微生物存在的部位：

• 皮肤、粘膜、口腔、鼻腔
• 一切与外界环境相通的腔道：胃肠道、生殖道
• 人体携带的微生物细胞数约 10¹⁴，约为人体细胞数的 10 倍

第7页：

本页源文件未提取到文字内容，仅有图片，通常为人体各部位菌群分布图。建议对照原课件图片补充本页要点说明。

第8页：人体微生态

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。

微生态关系

正常菌群之间、正常菌群与宿主之间、正常菌群与环境因子之间的关系。

第9页：人体的五大微生态系统

人体的五大微生态系统：消化道、呼吸道、泌尿生殖道、口腔和皮肤。

微生态平衡

正常条件下，正常菌群与人体保持的十分和谐的平衡状态，菌群内部各微生物之间相互制约，维持稳定有序的关系。

人体肠道中有 60~400 种微生物，数量达数百万亿。

第10页：肠道菌群对人体的作用

肠道菌群对人体的作用

• 有益作用
• 有害作用：某些正常菌群当条件变化会变成病原微生物，引起疾病，称为条件致病菌，由其引起的感染称之为内源感染

条件致病菌

正常菌群的微生物，当机体防御性降低、生存部位改变或因数量剧增等而引起疾病者。

第11页：无菌动物和悉生生物

无菌动物 Germ-Free animal

体内外不存在任何正常菌群的动物。

悉生动物 Gnotobiota

人为地接种某种或某些已知纯种微生物的无菌动物或植物。

第12页：根际微生物和附生微生物

根际微生物

生活在根系临近土壤，依赖根系的分泌物、外渗物和脱落细胞生长，一般对植物发挥有益作用的正常菌群。

附生微生物

生活在植物地上部分表面，主要依靠植物外渗物质或分泌物质为营养的微生物，主要为叶面微生物。

第13页：（二）土壤中微生物的种类与数量

（二）土壤中不同微生物的种类与数量

类型

自养菌、异养菌；需氧菌、厌氧菌；腐生菌、寄生菌。

分布

表面微生物最多（离土层十几 cm 处），愈往深层愈少。

每克土壤各微生物含量大体上有一个十倍递减的规律：细菌约 10⁸ > 放线菌约 10⁷ > 霉菌约 10⁶ > 酵母菌约 10⁵。

第14页：（三）水体微生物：淡水型

（三）水体微生物——1、不同水体中的微生物种类

清水型微生物

化能自养、光能自养微生物。

腐败型微生物

肠道杆菌、芽孢杆菌、弧菌。

淡水生境

湖泊与水库沿岸区：蓝细菌、光合藻类和好氧微生物；深水区：严重缺氧。

第15页：海水型水体微生物

海水型水体微生物——海洋微生物学

海水的理化特征

含盐量 3%；海水微生物适盐 2%~4%（2.5%~3.5%），比淡水微生物更耐渗透压。

主要类群

藻类、Bacillus、Pseudomonas、Vibrio、发光细菌。

海洋微生物的垂直分布

透光区、无光区、深海区。

第16页：水体的自净作用

水体的自净作用

通过生物学和生物化学的作用，包括好氧菌对有机物的降解、原生动物对细菌的吞噬、噬菌体对宿主的裂解、藻类对无机元素的吸收利用、浮游动物和后生动物通过食物链对有机物的摄取和浓缩作用。

第17页：

本页源文件未提取到文字内容，仅有图片，通常为水体自净过程或河流自净带示意图。建议对照原课件图片补充本页要点说明。

第18页：（五）工农业产品上的微生物

（五）工农业产品上的微生物

• 工业产品的霉变
• 食品上的微生物
• 农产品上的微生物

第19页：极端环境下的微生物

极端环境下的微生物（Extremophiles）

自然界中的极端环境

高温、低温、高酸、高碱、高盐、高毒、高渗、高压、干旱、高辐射度。

嗜极菌 / 极端微生物

依赖于极端环境才能生长的微生物。

第20页：极端微生物的类型

极端微生物的类型

• 嗜热微生物
• 嗜冷微生物
• 嗜酸微生物
• 嗜碱微生物
• 嗜盐微生物
• 嗜压微生物
• 抗辐射微生物

第21页：第二节微生物与生物环境间的关系

第二节 微生物与生物环境间的关系章节标题页，本节讲授微生物之间及微生物与其他生物之间的相互关系和生态学意义。

第22页：两种生物之间的关系类型

两种生物之间的关系类型

• ① 利甲又利乙
• ② 利甲而损乙
• ③ 利甲而不损乙
• ④ 不损甲而利乙
• ⑤ 既不损甲也不损乙
• ⑥ 不利甲而损乙
• ⑦ 损甲而利乙
• ⑧ 损甲不利乙
• ⑨ 既损甲又损乙

第23页：一、互生

互生（代谢共栖，Metabiosis）

两种可单独生活的生物，当生活在一起时，通过各自代谢活动而有利于对方，或偏利于一方的生活方式。

互生的类型：可分可合、合比分好；如微生物之间的互生、肠道正常菌群与人的互生。

第24页：微生物之间的互生

微生物之间的互生——土壤微生物的互生关系：好氧性自生固氮菌与纤维素分解菌。

• 纤维素分解菌：提供有机酸
• 好氧性自生固氮菌：提供氮素

第25页：二、共生Symbiosis

共生 Symbiosis

两种生物共居一起，相互分工协作，相依为命，甚至达到难分难解、合二为一的极其紧密的、不能独立分开生活的一种相互依赖的关系；有的在组织和形态上形成了新的结构。

类型：微生物间的共生、微生物与植物的共生、微生物与动物的共生。

第26页：

本页源文件未提取到文字内容，仅有图片，通常为地衣、根瘤或菌根等共生体形态图。建议对照原课件图片补充本页要点说明。

第27页：

本页源文件未提取到文字内容，仅有图片，通常为共生结构或共生微生物的显微图示。建议对照原课件图片补充本页要点说明。

第28页：三、寄生

寄生

一种生物生活在另一种生物体内或体表，从中摄取营养进行生长和繁殖，并在一定的条件下使后者受到损害甚至死亡的关系；前者叫寄生物，后者叫寄主或宿主。

• 微生物之间的寄生：蛭弧菌的寄生
• 微生物与植物间的寄生
• 微生物与动物之间的寄生

第29页：四、拮抗

拮抗

某种生物所产生的代谢产物可以抑制它种生物的生长发育甚至杀死其他生物的现象。

拮抗的实例：泡菜和青贮饲料、抗生素。

第30页：五、捕食

捕食

一种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求的相互关系。

第31页：第三节微生物与自然界物质循环

第三节 微生物与自然界物质循环章节标题页，本节讲授微生物驱动的碳、氮、磷、硫等元素循环。

第32页：一、碳素循环

一、碳素循环

大气中 CO₂ 的蓄积

化学燃料的燃烧；微生物对动植物残体的分解；陆地和海洋中动植物的呼吸作用；碳酸盐和珊瑚礁的分解。

大气中 CO₂ 的利用

植物的光合作用；溶入水中转变为碳酸盐。

第33页：微生物在碳素循环中的作用

微生物在碳素循环中的作用

• 将 CO₂ 合成有机物
• 将含碳有机物分解为 CO₂

第34页：二、氮素循环

二、氮素循环：本页图示氮素在大气、土壤与生物体之间的循环过程，包括生物固氮、氨化作用、硝化作用、反硝化作用及同化作用等由微生物驱动的环节，建议对照原课件图片查看。

第35页：三、磷素循环

三、磷素循环：本页图示磷素在岩石、土壤、水体与生物体之间的循环，微生物通过含磷有机物的矿化和不溶性磷酸盐的溶解推动磷的有效化，建议对照原课件图片查看。

第36页：S素循环

硫素（S）循环：本页图示硫素在自然界中的循环，包括含硫有机物的分解、硫化作用、反硫化作用以及硫酸盐还原等微生物过程，建议对照原课件图片查看。

第37页：环境问题与环境保护

环境污染

指土壤或水体等生态系统的结构、功能受到外来有害因素的影响或破坏失去平衡，导致物质流、能量流无法正常运转的现象。

环境问题：三废处理、消除公害、环境保护、可持续发展。

第38页：水体的污染与自净作用

水体的污染——富营养化

水体的自净作用

物理作用：沉淀、扩散、稀释；化学作用：氧化；生物学和生物化学作用。

水污染源

工业废水排放；农药、化肥污染；生活废水污染；废气、固形废物中有害物质溶入。

第39页：富营养化

富营养化

指水体中的氮、磷等元素含量过高而引起水体表层的蓝细菌和藻类过度生长繁殖的现象；下层水体因为缺少光和少氧，大量死藻因细菌的分解进一步造成厌氧和有毒的环境。

表现形式：水华（淡水）、赤潮（海水）。

第40页：微生物处理污水的原理

微生物处理污水的原理

在污水处理装置（人工生态系统）中，利用不同生理、生化功能微生物间的协同作用而进行的一种物质循环过程。

高 BOD₅ 的污水进入污水处理装置后，其中的自然微生物区系在好氧条件下，根据其中营养物质或有毒物质的情况，在客观上造成一个选择性的培养条件，随时间推移，发生微生物区系的群落演替，使水中有机物不断被降解、氧化、分解、转化或吸附沉降，进而达到净化的目的。

第41页：污水处理的常用名词

污水处理中的几个常用名词

第42页：污水处理的微生物

污水处理的微生物

• 氰分解微生物
• 丙烯腈分解微生物
• 多氯联苯分解微生物
• 多环芳烃类物质
• 炸药分解微生物
• 芳香族磺酸盐
• PVA（聚乙烯醇）分解微生物

说明：原页写作「PVA 聚乙二醇」，PVA 为聚乙烯醇，聚乙二醇缩写为 PEG，此处按 PVA 更正。

第43页：

本页源文件未提取到文字内容，仅有图片，通常为活性污泥法或生物膜法流程示意图。建议对照原课件图片补充本页要点说明。

第44页：污水处理的氧化塘法

污水处理的氧化塘法：本页图示利用藻类光合作用供氧、好氧菌降解有机物、厌氧菌在底层分解沉渣的塘内生态系统，建议对照原课件图片查看各区功能。

第45页：污水厌氧消化处理法

污水厌氧消化处理法：本页图示厌氧条件下水解、酸化、产氢产乙酸与产甲烷四阶段协同降解有机物并回收沼气的过程，建议对照原课件图片查看。