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1、微生物的生态微生物的生态v一、生态系统一、生态系统v二、土壤微生物生态二、土壤微生物生态v三、空气微生物生态三、空气微生物生态v四、水体微生物生态四、水体微生物生态一、生态系统（一）概念（一）概念v个体：某一具体的生物单个个体，是组成个体：某一具体的生物单个个体，是组成种群的单位。种群的单位。v种群：特定空间内同一物种的个体集合。种群：特定空间内同一物种的个体集合。v群落：特定空间内所有生物种群的聚合体。v生物圈：地球上的所有生物。生态系统：一定时间和空间内由生物与生态系统：一定时间和空间内由生物与其生境通过能量流动和物质循环所组成其生境通过能量流动和物质循环所组成的一个动态系统。的一个动态系
2、统。生态系统生态系统=生物群落生物群落+环境条件环境条件t 各种环境中的微生物的种类、分布；各种环境中的微生物的种类、分布；t 微生物和其它生物的关系；微生物和其它生物的关系；t 微生物与物质循环；微生物与物质循环；v生态系统中的物质循环和能量流动生态系统中的物质循环和能量流动1、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；2 2、微生物是物质循环中的重要成员；、微生物是物质循环中的重要成员；3、微生物是生态系统中的初级生产者；、微生物是生态系统中的初级生产者；4 4、微生物是物质和能量的贮存者；、微生物是物质和能量的贮存者；5 5、微生物在地球生物演化中的作用；、微生物在地球生
3、物演化中的作用；微生物生态系统的特点 v（1）微生物生态系统的多样性）微生物生态系统的多样性 ；v（2）微生物生态系中的种群多样性）微生物生态系中的种群多样性 ；v（3）微生物生态系统的稳定性微生物生态系统的稳定性 ；v（4）微生物生态系统的适应与演替性微生物生态系统的适应与演替性 ；v（5）微生物群落中的遗传交流微生物群落中的遗传交流 ；v（6）微生物生态系统中的物质流和能量流微生物生态系统中的物质流和能量流 二、土壤微生物生态二、土壤微生物生态2.1 2.1 土壤是微生物良好的生活场所土壤是微生物良好的生活场所 1 1、为微生物提供了良好的、为微生物提供了良好的 源、源、能源源、源、能源2
4、 2、为微生物提供有机物、为微生物提供有机物 无机盐无机盐 微量元素微量元素4 4、土壤值范围、土壤值范围5.55.58.58.5之间之间5 5、温度、温度 季节与昼夜温差不大季节与昼夜温差不大6 6、土壤颗粒空隙间充满着空气和水分、土壤颗粒空隙间充满着空气和水分7 7、适宜的渗透压、适宜的渗透压3 3、满足了微生物对水分的要求、满足了微生物对水分的要求 土壤中的微生物土壤中的微生物细菌细菌 放线菌放线菌 真菌真菌 藻类藻类 和和 原生动物原生动物细菌（细菌（108） 放线菌（放线菌（107） 霉菌（霉菌（106） 酵母菌酵母菌（105） 藻类（藻类（104） 原生动物（原生动物（103）细菌
5、 每克肥土可含亿个细菌枯草芽孢杆菌最多放线菌多分布在有机物较丰富的碱性土壤中诺卡氏菌属、小单胞菌属，链霉菌属（几万几百万）克土壤 土壤中放线菌数量仅次于细菌由于菌体大，其生物量与细菌接近真菌 真菌主要分布在接近地面的土层中 以丝状体和孢子体形式存在于土壤中 (几千几十万个)/每克土壤，由于菌体粗大，其生物量不低于细菌，放线菌，为0.6mgg土壤，菌丝最长可达米。霉菌：分解纤维素、木质素、果胶素。如酵母在果园土壤里含量几十万个g土壤。藻类和原生动物藻 类 （万个克土） 原生动物 （万个克土）纤毛虫，鞭毛虫、肉足虫等为主，它们以其它微生物和有机物碎片为食，对其它几类微生物的数量起调节作用。2.2
6、土壤环境的污染与净化土壤环境的污染与净化v土壤污染的概念v土壤环境的自净作用v土壤污染物及污染源v土壤污染土壤污染指进入土壤的污染物超过土壤的自净能力，而且对土壤、植物和动物造成损害的状况。v土壤自净指土壤对施入一定负荷的有机物或有机污染物具有吸附和生物降解的能力，通过生物、化学和物理等过程自动分解污染物使土壤恢复到原有水平。v污染物：有机污染物、无机污染物v污染源：工业污染源、农业污染源v问题？土壤的环境因素对土壤的自净能力有什么的影响？v生物修复：采用工程化技术，利用微生物生物修复：采用工程化技术，利用微生物将环境中的有毒、有害物质降解，使其转将环境中的有毒、有害物质降解，使其转化为无害物
7、质的方法称为生物修复。化为无害物质的方法称为生物修复。 土著微生物土著微生物 外来微生物外来微生物 基因工程菌基因工程菌用于生物修复的微生物用于生物修复的微生物2.3 微生物对土壤中污染物的降解微生物对土壤中污染物的降解 工业污染工业污染农用化学制品农用化学制品粪肥和垃圾粪肥和垃圾 固体废物含有对农业十分有用的有机物质和植物营养物质，改良土壤，培肥地力的作用显著。 也含有许多有毒有害的物质。未经处理的城市垃圾，特别是人畜粪便和医疗单位的废弃物中含有大量的病原体，施到土壤后能存活相当长的时间。垃圾中的重金属如汞、铅、镉、锌、锰和有机污染物等是造成化学污染的重要原因 。城市垃圾处置不当，也容易引起
8、大气和水源的污染。 v2.3.1 土壤有机污染及其修复（1）石油污染土壤的主要途径：污灌、大气污染、溢油事件、车辆污染。（2）对土壤的污染：粘着在土壤根部，影响根呼吸，引起烂根；进入食物链；抑制微生物的活性。v提问：提问：什么是石油？什么是石油？v石油是含有烷烃、环烷烃、芳香烃及少量非烃化合物的石油是含有烷烃、环烷烃、芳香烃及少量非烃化合物的复杂混合物。复杂混合物。石油污染主要出现在采油区和石油运输事石油污染主要出现在采油区和石油运输事故现场以及石化行业的工业废水中。故现场以及石化行业的工业废水中。v与分子结构有关与分子结构有关v降解石油的微生物很多，降解石油的微生物很多，据报道有据报道有20
9、0多种多种v细细 菌菌 假单胞菌、棒杆菌属、微球菌属、产碱杆菌属假单胞菌、棒杆菌属、微球菌属、产碱杆菌属放线菌放线菌 诺卡氏菌诺卡氏菌v酵母菌酵母菌 假丝酵母假丝酵母v霉霉 菌菌 青霉属、曲霉属青霉属、曲霉属v藻藻 类类 蓝藻和绿藻蓝藻和绿藻v芳香烃普遍具有生物毒性，但在低浓度范围内它们可芳香烃普遍具有生物毒性，但在低浓度范围内它们可以不同程度的被微生物分解。以不同程度的被微生物分解。已知降解不同芳香烃的细菌类别已知降解不同芳香烃的细菌类别 苯类苯类 酚类酚类萘萘菲菲 蒽蒽微生物微生物名名 称称荧光假单胞荧光假单胞菌、铜绿色菌、铜绿色假单胞菌及假单胞菌及苯杆菌苯杆菌铜 绿 色 假 单 胞铜 绿
10、 色 假 单 胞菌、溶条假单胞菌、溶条假单胞菌、诺卡氏菌、菌、诺卡氏菌、球形小球菌、无球形小球菌、无色杆菌及分枝杆色杆菌及分枝杆菌菌菲杆菲杆菌、菲菌、菲芽孢杆芽孢杆菌菌荧光假单胞荧光假单胞菌和铜绿色菌和铜绿色假单胞菌、假单胞菌、小球菌及大小球菌及大肠埃希氏菌肠埃希氏菌v先被氧化为邻苯二酚先被氧化为邻苯二酚，这样各类芳香烃在降解的后半，这样各类芳香烃在降解的后半段是相同的，可表示如下：段是相同的，可表示如下： 苯苯 酚酚 氧氧化化酶酶 酶酶 萘萘 邻邻苯苯二二酚酚 酮酮基基己己二二酸酸 菲菲 + O2 + O2 +2H 蒽蒽 琥琥珀珀酸酸 三三羧羧酸酸循循环环 CO2 + H2O 乙乙酰酰辅辅酶
11、酶Av2.3.2 农业固体废弃物污染 提问：哪些会成为土壤污染物？提问：哪些会成为土壤污染物？ 难溶的多糖难溶的多糖，且当一些难溶解的多糖数量较大时才会且当一些难溶解的多糖数量较大时才会使自净时间大大增加，从而对环境造成污染。使自净时间大大增加，从而对环境造成污染。这类多这类多糖主要是糖主要是纤维素、半纤维素、果胶质、木质素、淀粉纤维素、半纤维素、果胶质、木质素、淀粉。v 葡 萄 糖 高 聚 物 ， 每 个 纤 维 素 分 子 含葡 萄 糖 高 聚 物 ， 每 个 纤 维 素 分 子 含140010000个葡萄糖基（个葡萄糖基（1-4糖苷键）。糖苷键）。棉纺印染废水、造纸废水、人造纤维废棉纺印
12、染废水、造纸废水、人造纤维废水及城市垃圾等水及城市垃圾等，其中均含有大量纤维素。，其中均含有大量纤维素。微生物微生物v好氧细菌好氧细菌粘细菌、镰状纤维菌和纤维弧菌粘细菌、镰状纤维菌和纤维弧菌v厌氧细菌厌氧细菌产纤维二糖产纤维二糖芽孢梭菌芽孢梭菌、无芽孢厌、无芽孢厌氧分解菌及嗜热纤维芽孢梭菌。氧分解菌及嗜热纤维芽孢梭菌。v放放 线线 菌菌链霉菌属。链霉菌属。v真真 菌菌青霉菌、曲霉、镰刀霉、木霉及青霉菌、曲霉、镰刀霉、木霉及毛霉。毛霉。v存在于植物细胞壁的存在于植物细胞壁的杂多糖杂多糖。造纸废水和人造纤维废水。造纸废水和人造纤维废水中含半纤维素。中含半纤维素。 TCA循环循环 聚糖酶聚糖酶 CO
13、2 + H2O 半纤维素半纤维素 单糖单糖 + 糖醛酸糖醛酸 H2O 各种发酵产各种发酵产物物 厌氧分解厌氧分解v分解纤维素的微生物大多数能分解半纤维素分解纤维素的微生物大多数能分解半纤维素。v许多芽孢杆菌、假单胞菌、节细菌及放线菌能分解半纤维素。霉菌许多芽孢杆菌、假单胞菌、节细菌及放线菌能分解半纤维素。霉菌有根霉、曲霉、小克银汉霉、青霉及镰刀霉。有根霉、曲霉、小克银汉霉、青霉及镰刀霉。木质素木质素 空腔空腔 纤维素纤维素木质素存在于除苔藓和藻类外所有植物的细胞壁中，木质素存在于除苔藓和藻类外所有植物的细胞壁中，由松由松柏醇、香豆醇和芥子醇聚合而成的高度分枝多聚物。柏醇、香豆醇和芥子醇聚合而成
14、的高度分枝多聚物。自然界中哪些微生物能够进行木质素的降解呢？自然界中哪些微生物能够进行木质素的降解呢？ 确证的只有确证的只有真菌中的黄孢原毛平革菌真菌中的黄孢原毛平革菌，疑似的，疑似的只有只有软腐菌。软腐菌。(Phanerochaete chrysosprium)是是白腐真菌白腐真菌的一种，隶属于担子菌纲、的一种，隶属于担子菌纲、同担子菌亚纲、非褶菌目、同担子菌亚纲、非褶菌目、丝核菌科。丝核菌科。白腐白腐树皮上木质素被该菌分树皮上木质素被该菌分解后漏出解后漏出白色白色的纤维素部分。的纤维素部分。v固体垃圾堆肥及农用效果：1.改良土壤结构，提高土壤保水保肥能力。 2.提高土壤肥力 。3.增加作物
15、产量 ，提高农产品的品质。 大气中的大气中的CO2光合作用光合作用呼吸作用呼吸作用生产者生产者（如绿色植物）（如绿色植物）消费者消费者（如动物和人）（如动物和人）分解者分解者（如细菌、真菌（如细菌、真菌）粪便、遗体残骸粪便、遗体残骸分解作用（呼吸作用）分解作用（呼吸作用）呼吸作用呼吸作用呼吸作呼吸作用用捕捕食食碳循环示意图：碳循环示意图：CO2有机质碳从无机环境进入生物群落的途径：碳从无机环境进入生物群落的途径：碳元素的含量：碳元素的含量：占生物体干重的占生物体干重的49%碳的存在形式碳的存在形式： 在无机环境中：在无机环境中： 在生物群落中：在生物群落中：CO2、碳酸盐、碳酸盐有机物有机物绿
16、色植物的光合作用绿色植物的光合作用碳从生物群落返回无机环境的途径：碳从生物群落返回无机环境的途径：生物的呼吸作用生物的呼吸作用微生物的分解作用微生物的分解作用煤、石油等燃料的燃煤、石油等燃料的燃烧烧碳在生物群落和无机环境间的循环方式：碳在生物群落和无机环境间的循环方式：CO2三、空气微生物生态三、空气微生物生态v不同条件下1M3空气的含菌量条件数量畜舍1-2106宿舍20000城市街道5000市区公园200海洋上空1-2北极（北纬80）0 空气中的微生物空气中的微生物（一）、分布及组成（一）、分布及组成正常无微生物生存条件正常无微生物生存条件 主要由飞尘引起主要由飞尘引起（二）、空气中暂时存在的病原微生物（二）、空气中暂时存在的病原微生物主要由病畜污染引起，飞沫、咳嗽、喷嚏、排泄物、分主要由病畜污染引起，飞沫、咳嗽、喷嚏、排泄物、分泌物的干燥引起，时间短暂。泌物的干燥引起，时间短暂。（三）、空气消毒法：（三）、空气消毒法：外科手术外科手术生物药品制造，应保持周围空气中的无菌生物药品制造，应保持周围空气中的无菌空气消毒空气消毒1消毒液喷雾消毒液喷雾2熏蒸熏蒸 KmnO4 福尔马林（福尔马
