第九章 微生物的生态微生物的生态第九章
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微生物在生态系统中的作用生态环境中的微生物人体微生物及病源微生物的传播微生物与环境保护内容提要微生物在生态系统中的作用微生物在生态系统中的角色微生物与生物地球化学循环
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微生物在生态系统中的角色
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微生物是有机物的主要分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
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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
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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降解作用呼吸作用发酵作用甲烷形成光合作用
CO2+H2O CO2+CH2O 醇有机酸 CO
2+H2
CH4光合作用 发酵作用呼吸作用 化石燃料碳在生物圈中的总体循环
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氮素循自然界中的氮素循环微生物在氮素循环中的作用生物体有机酸
NO3- NH4+
NO2-
NO
N2O
大气
N2
反硝化作用生物固氮氮循环
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微生物在氮循环中的作用固氮氨化作用硝化作用硝酸盐还原和反硝化作用硫循环 生物体有机硫
SO42- H2S
原素 S
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微生物在 硫素循环 中的作用硫的氧化硫酸盐还原有机硫化物的矿化(硫化氢释放)
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其他元素的微生物转化有机质的分解作用无要离子的固定或同化作用无机离子和化合物的氧化作用氧化态还原态的还原作用
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陆生生境的微生物水生生境的微生物大气生境的微生物工农业产品中的微生物生态环境中的微生物极端环境下的微生物生物体内外的正常菌群微生物与生物环境间的关系
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微生物与生物环境间的关系互生共生竟争寄生捕食中立生活、偏利作用、偏害作用
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互生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
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微生物间的互生关系固氮菌 纤维素分解菌固氮碳源
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微生物与高等植物之间的互生关系根际微生物与高等植物为微生物提供所需的营养物质植物发达的根系改善了土壤结构,水分和空气了解情况 条件,有利于微生物的生长。
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微生物与人及动物间的互生关系人及动物与其正常菌群即是互生关系某些种类微生物在数量极少的情况下对人及动物物体是有益的。一般不会致病。
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共生两种微生物紧密生活在一起,彼此依赖,相互为对方创造有利条件,有的达到了难以分离的程度。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-菌根微生物与动物共生
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微生物间的共生组成:真菌(子囊菌,担子菌)单细胞藻类(绿藻,蓝发 藻)共生组成一种植物体,
地衣结构:有些种地衣真菌无规律地缠绕藻类细胞,另一些上下班 种地衣真菌与藻类形成一定层排列。当地衣繁殖了解情 时,表面生出珠状粉芽。其中含有少量藻细胞和民工 真菌丝,粉芽脱离母体。
生理:地衣中的真菌和藻类已形成特殊形态的整体了,
地区 在生理上相互依存,真菌营异养生活,藻类制造上 养料,真菌提供水分、无机盐供藻类光合作用。
微生物与植物共生体-菌根根毛根瘤菌侵入线 已侵入的 根瘤菌根瘤根瘤的形成过程
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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牛羊等 反刍动物,草是主要饲料,但它们本身没有分解纤维素的能力,而是靠 瘤胃微生物 帮助分解,使纤维素变成能被牛羊吸收的糖类。
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竟争一种微生物生命活动中,通过产生某些代谢产物或改变环境条件,能抑制其它微生物的生长繁殖,或毒害杀死其它微生物的现象。
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寄生一种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
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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夺战 如食菌蛭弧菌能寄生在大肠杆菌等许发 多G -菌体内。
真菌间:一种真菌寄生在另一种真菌间较普遍真菌间的寄生寄生物先分泌毒素,引起寄主活力衰退,然后再缠绕致死
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有些寄生真菌不分泌毒素,由菌丝将寄主的菌丝紧紧地缠绕起来,再由接触部位侵入寄主菌丝内吸收营养使之死亡。
还有些寄生真菌将菌丝或吸器伸到寄主真菌丝内或寄生菌丝与寄主菌丝接触,溶解寄主细胞膜,吸取其营养物质进行生长繁殖。
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或染病微生物发病后,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主,占95%。细菌性植物病害占3%。
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已发现的植物病毒共有350多种,
病毒都只能通过伤口侵入植物活细胞和组织中,通过输导组织扩散到主植株。
病株植物可通过嫁接,土壤,昆虫传播等各种途径传播。
病毒性植物传染病:
植物病毒病害类型 (从外观可分为三种 )
花叶型:受害植株叶片颜色深浅不一,出现斑驳,如烟草花叶病毒,马铃薯花叶病毒等所引起病害都是花叶型。
黄化型:受害植株叶片呈黄绿或黄色,如蚕豆病毒病,桃萎蔫黄病等卷叶、缩叶、萎缩、丛生、矮化等各种畸型,如马铃薯卷叶病,桃小果病等。
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植物病害的防治选育抗病品种,提高抗病能改良栽培技术及栽培环境条件,以有利植物生长发育,不利病原微生物生长
(升汞浸种)
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微生物对人与动物的寄生微生物在人体和动物体内寄生引起人与动物的传染病常见的畜禽传染:炭疽病,口蹄疫,猪瘟,鸡瘟病等病原微生物寄生在有益的动植物体内会给人们造成经济损失,寄生有害在动物体内,则对人类是有益的,
可以加以利用。
猎食原生动物以水体和土壤中的细菌,放线菌,真菌的孢子及单细胞藻类为食,
这种关系即为猎食关系。
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陆生生境的微生物土壤是微生物良好的生活场所土壤中的微生物 细菌 放线菌 真菌藻类 和 原生动物微生物在土壤中的分布的影响因素
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土壤是微生物良好的生活场所
1、为微生物提供了良好的 C源、N源、能源
2、为微生物提供有机物 无机盐 微量元素
4、土壤PH值范围 5.5- 8.5之间
5、温度 季节与昼夜温差不大
6、土壤颗粒空隙间充满着空气和水分
7、适宜的渗透压
3、满足了微生物对水分的要求
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细菌生物量:单位体积内活细胞的重量每克肥土可含25亿个细菌以每亩半尺深耕作层土壤重 30万计,
细菌活重约 100- 450斤
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放线菌多分布在有机物较丰富的碱性土壤中
(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
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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 0.6mg/ g土壤,菌丝最长可达40米。如酵母在果园土壤里含量几十万个/ g土壤。
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藻类和原生动物藻 类 (5万个/克土)
原生动物 (3万个/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。
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微生物在土壤中的分布的影响因素土壤深度对微生物分布的影响有机物含量对微生物分布的影响碳源对微生物分布的影响酸碱度影响微生物分布
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微生物的水域环境水中无机盐水中有机物
PH值温度光线水生生境的微生物淡水中的微生物海水中的微生物
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淡水中的微生物细菌总数不得超过,100个 /毫升饮用水消毒常用方法:加入液态氯或次氯酸盐大肠菌群指数不得超过,3个 /升我国相关法规对饮用水微生物指标的规定
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空气干燥,不利于微生物生命活动不是微生物生长繁殖的场所但却飘浮着相当数量的微生物,来自地面、动植物、尘土。
大气生境的微生物城市街道,医院、畜舍等公共场所空气中含量高,
森林,海洋、高纬度地带的空气中微生物含量很少
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微生物在空气中只能短时间停留,就要落地,
大部分死亡,包括一些人体病原菌,
大气生境的微生物但结核、白喉,炭疽等杆菌和肺炎双球菌、
葡萄球菌、流或病毒、脊髓灰质炎病毒抗性比较强。能传染疾病。
微生物在空气传播的距离是无限的,因而其分布是世界性的。
空气中的微生物的数量是大气污染程度的标志之一
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工农业产品中的微生物粮油食品中的微生物工业材料上的微生物
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鲜肉:假单胞杆菌,大肠杆菌,球菌,肠球菌蛋类:环境中细菌、霉菌可进入蛋壳使蛋变臭菜果:细菌、真菌、病毒、酵母菌鱼,水体中的微生物类群粮油食品中的微生物
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罐头食品是人仍然用来长期保存食品的一种方法,主要通过密封如热杀死微生物,即可长期保存,但有些耐热的芽孢杆菌,芽孢梭菌能形成芽孢,
引起罐头变质。
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粮油食品中的微生物防止粮食污染霉变的办法是所贮粮食含水量低于8%
造成低温缺氧环境(密闭)
使用防霉化学药剂
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工业材料上的微生物腐蚀木材:
担子菌类、多孔目、多孔菌、层孔菌腐蚀金属:铁细菌、S细菌腐蚀纺织品:细菌、霉菌
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防腐方法用防菌物隔离:沥青涂管道用杀菌剂处理材料:
纸浆中加入五氯酚,有机汞改变材料分子结构,使之具抗菌性能如把棉花纤维素分子乙酰化或氰乙基化
(工业材料 )
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极端环境下的微生物嗜热菌嗜冷菌嗜酸菌嗜碱菌嗜盐菌嗜压菌抗辐射的微生物
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生物体内外的正常菌群人 体,正常微生物区系植物体表:分泌物可被微生物利用动物体表:为动物体正常菌群
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微生物与环境保护环境中的主要污染物微生物对污染物的降解与转化污染物的微生物的处理-污水处理
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环境中的主要污染物无毒有机物有毒有机物无毒无机物有毒无机物
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具体危害有四种表现急性危害造血障碍畸形致癌外:皮肤内:内脏大:器官小:血细胞
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铅是对人体有害的金属蔬菜空气
→ 消化道
→ 呼吸道 → 骨髓血红素合成酶 → 造血系统 → 贫血铅 →
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微生物对污染物的降解与转化微生物对无毒有机物的降解微生物对有毒有机物的降解微生物对重金属的转化生物降解( biodegradation):是微生物对物质(特别是环境污染物)的分解作用。
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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
Cl
Cl
Cl
Cl
Cl
Cl
Cl
大肠杆菌等脱卤作用
2002.11.19巴哈马籍油轮“威望号”在西班牙发生断裂沉没导致燃料油泄漏。这艘船共装有 7.7万吨燃料油。
动物保护者在为鸟清洗身上的油污
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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。
Hg的微生物转化无机汞( Hg2+)的甲基化无机汞( Hg2+)还原成 HgO
甲基汞还原成 HgO
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污染物的微生物处理-污水处理污水污水处理中的特殊微生物污水生物处理原理污水生物处理类型
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污水当进入水体的外来污染物质数量,超过了水体的自净能力,并达到破坏水体原有用途的程度,即为水污染。
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污水处理中的特殊微生物针对性强筛选难种类多体内有能水解污染物的酶一种高效率、低能耗的污水处理设施污水生物处理原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北京高碑店污水处理厂活性污泥法
( 活性污泥法 )
滨洲污水处理厂 8万方 /日氧化塘法