微 生 物 学
第 六 章 微生物生态
Microbial ecology
微 生 物 生 态 学
? 研究处于环境中的微生物，和与微生
物生命活动相关的物理、化学和生物等
环境条件，以及它们之间的相互关系的
科学
第 一 节
自然环境中的微生物
Microorganisms in
Natural Environments
一、土 壤 中 的 微 生 物
? 土壤是微生物生长的良好基地 —— 微
生物资源的大本营
? 丰富的碳源和氮源
? 大量而全面的矿质元素
? 适宜的含水量
? 不同的通气状况
? 适宜的温度范围，变幅小而缓慢
? 适宜的 pH广泛范围
土壤中的微生物 2
? 土壤中微生物数量与分布，由于土壤质地
发育母质、发育历史、肥力、季节、作物种
植状况、土壤深度和层次等等的不同而又很
大差异
? 每克肥沃土壤可有几亿至几十亿个微生
物。贫瘠土壤仅有几百万至几千万个微生物
? 土壤微生物中，以细菌最多，作用强度
最大，放线菌和真菌次之，藻类和原生动物
等数量较少，影响也小
二、水 体 中 的 微 生 物
? 水体时人类赖以生存的重要环境
? 地球表面 71%为海洋 —— 97%的水
? 冰川和两极 —— 2%
? 湖泊 —— 0.009%
? 河流 —— 0.00009%
? 地下水 —— 少量
? 凡有水之处就有微生物存在
水体微生物的分类
? 清水型水生微生物
? 指能生长在含有机物
不丰富的清水中的化能
自养型或光能自养型的
微生物。如硫细菌、铁
细菌、衣细菌，蓝细菌、
绿硫细菌、紫细菌等。
? 仅从水域中吸取无机物
或少量有机物作营养
? 发育量一般不大
? 腐生型水生微生物
? 指能利用进入水体的废
物废水为作为营养的微
生物。如变形杆菌、大
肠杆菌、产气杆菌、产
碱杆菌以及芽孢杆菌、
弧菌和螺菌等。
? 能利用腐败的有机残体、
动物和人类排泄物，生
活污水和工业有机废物
废水
? 发育量大
三、空气中的微生物
空气不具备微生物生长所必需的营养
物质和生活条件，因此空气并不是微生物
生长繁殖的良好场所。
但空气仍存在有细菌、病毒、放线菌、真
菌、藻类、原生动物等各类微生物。
它们来源于被风吹起的地面尘土和水面小
水滴以及人、动物体表的干燥脱落物、
呼吸道分泌物和排泄物等等。
空气中微生物的地域分布
地 区 空气含菌娄 (个 /m3)
畜 舍
宿 舍
城 市 街 道
公 园
海 面 上
北 极
1 000 000～ 2 000 000
20 000
5 000
200
1～ 2
0～ 1
四、极端环境中的微生物
? 高温环境，低温环境、高酸环境、高
碱环境、高压环境、高盐环境等,还有
高卤环境、高辐射环境和厌氧环境等 。
? 一般生物难以生存而只有某些特殊生
物或特殊微生物才能生存的环境称为极
端环境。
? 能在极端环境中生存的微生物称为极
端环境微生物 。
第 二 节
微生物之间的相互关系
Relationships among
Microorganisms
一, 偏利共栖关系 (commensalism)
? 定义：这种现象是指在一个生态系统中
的两个微生物群体共栖，一个群体得益
而另一个群体无影响。
? 这种偏利共栖的方式可能不一样，如：
一个群体的生命活动为另一个群体创造
适宜的生长环境；或是一个群体为另一
个群体提供生长刺激物质；或是一个群
体为另一个群体提供营养基质。
二、互利共栖关系 (mutualism)
? 定义,这是两个微生物群体共栖时有利的
现象。
? 这种互利可能是由于,
? 互相提供了营养物质
? 互相提供了生长素物质
? 改善了生长环境
? 兼而有之
三、共生关系 (symbiosis)
? 有些具有互利关系的两个微生物群体相
互更为密切，甚至形成结构特殊的共生
物体，两者绝对互利，分开后有的甚至
难以单独生活，而且互相之间肯有高度
专一性，一般不能由其他种群取代共生
体中的组成成员。
? 例如原生动物与藻类的共生；由某些藻
或蓝细菌与真菌组成的地衣等。
四、竞争关系 (competition)
? 定义：是指一个自然环境中存在的两个
或多个微生物群体共同依赖于同一营养
基质或环境因素时，产生的一方或双方
微生物群体在数量增殖速率和活性等方
面受到限制的现象。
? 这种竞争现象普遍存在，结果造成了强
者生存，弱者淘汰。同时环境条件的改
变，会导致竞争结果的改变 。
五、拮抗现象 (antogonism)
? 定义：由于一种微生物类群生长 时所产生的
某些代谢产物，抑制甚至毒害了同生境中的
另外微生物类群的生存，而其本身却不受影
响或危害的现象。
? 这种现象可以分为两种,
? 一是由于一类微生物的代谢活动改变了环境条件
而使环境条件不适宜于其他微生物类群的生长和
代谢。
? 二是一类微生物产生某些能抑制，甚至杀死其他
微生物类群的代谢产物 。
六、寄生关系 (parasitism)
? 定义：指一种微生物通过直接接触或代
谢接触，使另一种微生物寄主受害乃至
个体死亡，而使它看书得益并赖以生存
的现象。
? 从寄生菌是否进入寄主体内来分，可以
分为外寄生和内寄生。
? 一般来说，寄生菌与寄主之间的专一性
很强，寄生菌都限定于特定的寄主对象。
七、捕食关系 (predation)
? 定义：指一种微生物以另一种微生物为
猎物进行 呑 食和消化的现象。
? 在自然界中屯典型和最大量的捕食关系
是原生动物对细菌、酵母、放线菌和真
菌孢子等的捕食。除此之外，还有藻类
捕食其他细菌和藻，原生动物也捕食其
他原生动物，真菌捕食线虫等。
微生物之间相互关系类型总列
相互作用类型 相互作用的影响 种 群 A 种 群 B
中 立 0 0
偏利共栖 0 ＋
互 营 ＋ ＋
共 生 ＋ ＋
竞 争 － －
拮 抗 0或 + －
捕 食 ＋ －
寄 生 ＋ ＋
第 三 节
微生物与植物之间的关系
Relationship between
Microorganisms and Plants
相互关系的三种类型
? 根据微生物与动、植物之间得益利害关
系可以大致分为三种类型,
? 一是微生物在动、植物上得以生存的同时，
也有益于动、植物的互惠互利关系
? 二是微生物在动、植物上得以生存的同时，
导致动、植物病害的致病关系。
? 三是微生物与动、植物都无明显影响的关
系。
1,植物根系和根际土壤
? 根际土壤是在植物根系影响下的特殊生态环
境 。
? 根际土壤由于受植物根系的强烈影响而具有
自己的特点,
? 由于根系和微生物呼吸产生 CO2,因此离根面越
近,CO2浓度越高；
? 根际土壤中的氧气浓度依植物不同而异；
? 由于植物地上部的需要和蒸腾作用，根系吸收水
分而在根际土壤中形成一个水势梯度；
? 植物根系大量的脱落物和分泌物进入根际土壤，
因而根际土壤内的营养物质较之根外土壤大为丰
富。
2、微生物的根土比
? 定义,
是指单位根际土壤中的微生物 (R)数量与邻
近的非根际土壤中微生物 (S)数量之比。该概
念用以反映某种土壤中根际环境对土壤微生
物的影响，即根际效应。
R / S=每 g根际土壤中的微生物数量 /每 g非根际土壤中
的微生物数量
? 不同的微生物类群在同一植物根系的根土
比不同，这表明根系对于各种微生物具有明
显的根际效应 。
3、根际微生物类群
? 根际微生物中细菌是数量最多的类群，
可达 (106～ 108个 )/cm3。
? 由于根系分泌物的选择作用，根际细菌
群体中要求简单氨基酸类物质为营养的
细菌占有很高比例。 G－ 的无芽孢杆菌占
绝对优势，但随植物年龄的增长,G－ 杆
菌减少而餍形杆菌逐渐增多，大多数芽
孢杆菌和 G+球菌而受到抑制 。
4,影响根际土壤微生物区系的因素
? 植物类型、发育时期和长势；
? 土壤类型；
? 土壤处理：如无机肥、有机肥、石灰、
杀虫剂、杀菌剂、灌溉等耕作措施；
? 叶面处理：如在叶面施用各种化学药品 ；
? 环境因素：如光、土壤温度、土壤水分、
土壤空气和挥发物、土壤 pH值等。
5、根际微生物对植物的有益影响
? 根际微生物可以改善植物的营养源；
? 根际微生物产生生长调节物质影响植物
生长；
? 根际微生物可分泌抗生素类物质，有助
于植物抗土著性病原菌的侵染；
? 根际细菌能产生铁载体；
? 改变植物形态等，促进根系具有更大的
营养吸收能力 。
6、根际微生物对植物
的不利或有害影响
? 许多根际微生物通过侵染、寄生或其
他方式对植物可以造成不利甚至有害的
影响，这些微生物称为病原菌或致病菌。
? 产生有毒物质影响植物的发育
? 与植物竞争有效的营养物质
? 引起作物病害
祝各位工作顺利 ！ !
Thanks！
第 六 章 微生物生态
Microbial ecology
微 生 物 生 态 学
? 研究处于环境中的微生物，和与微生
物生命活动相关的物理、化学和生物等
环境条件，以及它们之间的相互关系的
科学
第 一 节
自然环境中的微生物
Microorganisms in
Natural Environments
一、土 壤 中 的 微 生 物
? 土壤是微生物生长的良好基地 —— 微
生物资源的大本营
? 丰富的碳源和氮源
? 大量而全面的矿质元素
? 适宜的含水量
? 不同的通气状况
? 适宜的温度范围，变幅小而缓慢
? 适宜的 pH广泛范围
土壤中的微生物 2
? 土壤中微生物数量与分布，由于土壤质地
发育母质、发育历史、肥力、季节、作物种
植状况、土壤深度和层次等等的不同而又很
大差异
? 每克肥沃土壤可有几亿至几十亿个微生
物。贫瘠土壤仅有几百万至几千万个微生物
? 土壤微生物中，以细菌最多，作用强度
最大，放线菌和真菌次之，藻类和原生动物
等数量较少，影响也小
二、水 体 中 的 微 生 物
? 水体时人类赖以生存的重要环境
? 地球表面 71%为海洋 —— 97%的水
? 冰川和两极 —— 2%
? 湖泊 —— 0.009%
? 河流 —— 0.00009%
? 地下水 —— 少量
? 凡有水之处就有微生物存在
水体微生物的分类
? 清水型水生微生物
? 指能生长在含有机物
不丰富的清水中的化能
自养型或光能自养型的
微生物。如硫细菌、铁
细菌、衣细菌，蓝细菌、
绿硫细菌、紫细菌等。
? 仅从水域中吸取无机物
或少量有机物作营养
? 发育量一般不大
? 腐生型水生微生物
? 指能利用进入水体的废
物废水为作为营养的微
生物。如变形杆菌、大
肠杆菌、产气杆菌、产
碱杆菌以及芽孢杆菌、
弧菌和螺菌等。
? 能利用腐败的有机残体、
动物和人类排泄物，生
活污水和工业有机废物
废水
? 发育量大
三、空气中的微生物
空气不具备微生物生长所必需的营养
物质和生活条件，因此空气并不是微生物
生长繁殖的良好场所。
但空气仍存在有细菌、病毒、放线菌、真
菌、藻类、原生动物等各类微生物。
它们来源于被风吹起的地面尘土和水面小
水滴以及人、动物体表的干燥脱落物、
呼吸道分泌物和排泄物等等。
空气中微生物的地域分布
地 区 空气含菌娄 (个 /m3)
畜 舍
宿 舍
城 市 街 道
公 园
海 面 上
北 极
1 000 000～ 2 000 000
20 000
5 000
200
1～ 2
0～ 1
四、极端环境中的微生物
? 高温环境，低温环境、高酸环境、高
碱环境、高压环境、高盐环境等,还有
高卤环境、高辐射环境和厌氧环境等 。
? 一般生物难以生存而只有某些特殊生
物或特殊微生物才能生存的环境称为极
端环境。
? 能在极端环境中生存的微生物称为极
端环境微生物 。
第 二 节
微生物之间的相互关系
Relationships among
Microorganisms
一, 偏利共栖关系 (commensalism)
? 定义：这种现象是指在一个生态系统中
的两个微生物群体共栖，一个群体得益
而另一个群体无影响。
? 这种偏利共栖的方式可能不一样，如：
一个群体的生命活动为另一个群体创造
适宜的生长环境；或是一个群体为另一
个群体提供生长刺激物质；或是一个群
体为另一个群体提供营养基质。
二、互利共栖关系 (mutualism)
? 定义,这是两个微生物群体共栖时有利的
现象。
? 这种互利可能是由于,
? 互相提供了营养物质
? 互相提供了生长素物质
? 改善了生长环境
? 兼而有之
三、共生关系 (symbiosis)
? 有些具有互利关系的两个微生物群体相
互更为密切，甚至形成结构特殊的共生
物体，两者绝对互利，分开后有的甚至
难以单独生活，而且互相之间肯有高度
专一性，一般不能由其他种群取代共生
体中的组成成员。
? 例如原生动物与藻类的共生；由某些藻
或蓝细菌与真菌组成的地衣等。
四、竞争关系 (competition)
? 定义：是指一个自然环境中存在的两个
或多个微生物群体共同依赖于同一营养
基质或环境因素时，产生的一方或双方
微生物群体在数量增殖速率和活性等方
面受到限制的现象。
? 这种竞争现象普遍存在，结果造成了强
者生存，弱者淘汰。同时环境条件的改
变，会导致竞争结果的改变 。
五、拮抗现象 (antogonism)
? 定义：由于一种微生物类群生长 时所产生的
某些代谢产物，抑制甚至毒害了同生境中的
另外微生物类群的生存，而其本身却不受影
响或危害的现象。
? 这种现象可以分为两种,
? 一是由于一类微生物的代谢活动改变了环境条件
而使环境条件不适宜于其他微生物类群的生长和
代谢。
? 二是一类微生物产生某些能抑制，甚至杀死其他
微生物类群的代谢产物 。
六、寄生关系 (parasitism)
? 定义：指一种微生物通过直接接触或代
谢接触，使另一种微生物寄主受害乃至
个体死亡，而使它看书得益并赖以生存
的现象。
? 从寄生菌是否进入寄主体内来分，可以
分为外寄生和内寄生。
? 一般来说，寄生菌与寄主之间的专一性
很强，寄生菌都限定于特定的寄主对象。
七、捕食关系 (predation)
? 定义：指一种微生物以另一种微生物为
猎物进行 呑 食和消化的现象。
? 在自然界中屯典型和最大量的捕食关系
是原生动物对细菌、酵母、放线菌和真
菌孢子等的捕食。除此之外，还有藻类
捕食其他细菌和藻，原生动物也捕食其
他原生动物，真菌捕食线虫等。
微生物之间相互关系类型总列
相互作用类型 相互作用的影响 种 群 A 种 群 B
中 立 0 0
偏利共栖 0 ＋
互 营 ＋ ＋
共 生 ＋ ＋
竞 争 － －
拮 抗 0或 + －
捕 食 ＋ －
寄 生 ＋ ＋
第 三 节
微生物与植物之间的关系
Relationship between
Microorganisms and Plants
相互关系的三种类型
? 根据微生物与动、植物之间得益利害关
系可以大致分为三种类型,
? 一是微生物在动、植物上得以生存的同时，
也有益于动、植物的互惠互利关系
? 二是微生物在动、植物上得以生存的同时，
导致动、植物病害的致病关系。
? 三是微生物与动、植物都无明显影响的关
系。
1,植物根系和根际土壤
? 根际土壤是在植物根系影响下的特殊生态环
境 。
? 根际土壤由于受植物根系的强烈影响而具有
自己的特点,
? 由于根系和微生物呼吸产生 CO2,因此离根面越
近,CO2浓度越高；
? 根际土壤中的氧气浓度依植物不同而异；
? 由于植物地上部的需要和蒸腾作用，根系吸收水
分而在根际土壤中形成一个水势梯度；
? 植物根系大量的脱落物和分泌物进入根际土壤，
因而根际土壤内的营养物质较之根外土壤大为丰
富。
2、微生物的根土比
? 定义,
是指单位根际土壤中的微生物 (R)数量与邻
近的非根际土壤中微生物 (S)数量之比。该概
念用以反映某种土壤中根际环境对土壤微生
物的影响，即根际效应。
R / S=每 g根际土壤中的微生物数量 /每 g非根际土壤中
的微生物数量
? 不同的微生物类群在同一植物根系的根土
比不同，这表明根系对于各种微生物具有明
显的根际效应 。
3、根际微生物类群
? 根际微生物中细菌是数量最多的类群，
可达 (106～ 108个 )/cm3。
? 由于根系分泌物的选择作用，根际细菌
群体中要求简单氨基酸类物质为营养的
细菌占有很高比例。 G－ 的无芽孢杆菌占
绝对优势，但随植物年龄的增长,G－ 杆
菌减少而餍形杆菌逐渐增多，大多数芽
孢杆菌和 G+球菌而受到抑制 。
4,影响根际土壤微生物区系的因素
? 植物类型、发育时期和长势；
? 土壤类型；
? 土壤处理：如无机肥、有机肥、石灰、
杀虫剂、杀菌剂、灌溉等耕作措施；
? 叶面处理：如在叶面施用各种化学药品 ；
? 环境因素：如光、土壤温度、土壤水分、
土壤空气和挥发物、土壤 pH值等。
5、根际微生物对植物的有益影响
? 根际微生物可以改善植物的营养源；
? 根际微生物产生生长调节物质影响植物
生长；
? 根际微生物可分泌抗生素类物质，有助
于植物抗土著性病原菌的侵染；
? 根际细菌能产生铁载体；
? 改变植物形态等，促进根系具有更大的
营养吸收能力 。
6、根际微生物对植物
的不利或有害影响
? 许多根际微生物通过侵染、寄生或其
他方式对植物可以造成不利甚至有害的
影响，这些微生物称为病原菌或致病菌。
? 产生有毒物质影响植物的发育
? 与植物竞争有效的营养物质
? 引起作物病害
祝各位工作顺利 ！ !
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