授课人,
刘双江 微生物所研究员，电话,62652317,email,liusj@sun.im.ac.cn
刘志培 微生物所副研究员,电话,62554043,email,liuzhp@sun.im.ac.cn
辅导员,
微生物生态学
Microbial Ecology
授课方式：课堂讲授、讨论为主；
另有 3次左右的专题报告
? 土壤微生物多样性,
? 海洋微生物多样性,
? 微生物合成聚羟基烷酸。
? 微生物生态学 (Microbial ecology)
是生态学的分支学科,是研究和揭
示微生物系统与环境系统 (包括动植
物 )间的相互作用及其功能表达规律，
探索其控制和应用途径的科学,
第三讲
微生物之间及其
与动、植物的相互作用
微生物分布广泛、种类繁多
以土壤的微生物含量最高，肥沃土壤可
达 1012-13/克土壤,
其次是水体，在富营养化程度高的水体
达 108-9/ml,
空气中的微生物含量相对较低，主要来
源于土壤和水体。
据最新的预测微生物的种类可达 107~108
种，远远超过动植物的总和。
据估算，地球上微生物总量可达 1027。
这么多的微生物存在于生态环境中，除
了与其环境中的理化因素发生相互作用外，
还与系统中的其他生物 (包括微生物本身 )发生
着极为复杂的相互作用，以此构成生态系统
的完整结构及发挥生态系统的正常功能。根
据生物类群划分，可以将微生物与其他生物
的相互作用分为以下类型,
1、微生物之间的相互作用
2、微生物与动物之间的相互作用
3、微生物与植物之间的相互作用
一、微生物之间的相互作用
生态系统中的微生物之间的相互作用，
通常以种群的相互作用表现出来，这种作
用不仅在种群之间可以发生，而且在种群
内部也可以发生。它们的作用形式有以下
几种,
1、一般关系 (Neutralism)
2、偏利共生关系 (Commensalism)
3、协同作用 (Synergism)
4、互惠共生关系 (Mutualism)
5、竞争关系 (Competition)
6、偏害关系 (Amensalism)或称拮抗作用
(Antagonism)
7、寄生关系 (Parasitism)
8、捕食关系 (Predation)
1、中性关系 (Neutralism)或称
一般关系
表明两个微生物种群之间缺乏相
互作用。一个微生物种群的存在对另
外的微生物种群不造成任何的有利或
不利的影响。
因此,
1、中性关系不可能在微生物群落中具
有相同或相似功能的种群之间发生,
2、只能在代谢类型相差极大的种群之
间存在,
3、或在空间上相互分离、低密度、寡
营养、不利于生长繁殖的环境 (如低
温冷冻、干燥的大气中 )存在,
4、或处于休眠状态的微生物种群之间
才可能出现。
2、偏利共生关系 (Commensalism)
指一个种群获利而另一个种群不受影
响的共生关系。在微生物种群之间相互关
系中，偏利共生关系具有以下特点,
1）非常多见，但不是专性的。
2）是两个种群之间的单向性关系。
也就是只有不受影响的种群向获利
种群提供物质或环境条件的利益，但获
利种群亦可以从其他种群获得所需的物
质或环境利益。
例如,
a）一种生物把不溶性的物质转化为可溶
性的以供另一种生物利用,（菌肥）
b）或一种生物把有机物转变成另一种生
物的生长基质 (真菌把纤维素转化为
葡萄糖以供其他生物利用 ),
c）一种生物为另一种生物提供维生素、氨
基酸等,
d）一种生物为另一种生物改善生存环境和
条件。
如硫酸盐还原菌与硫杆菌
3、协同作用 (Synergism)
指微生物种群之间形成的互利互惠
的关系，两个微生物种群的在这一作用关
系表明了两者均在此关系中获得利益，但
这种协作不是专性的，两个种群在自然环
境中均可以独立存活。协同作用关系也比
较松散，任一种群均易于被其他种群所取
代。
互养关系 (Syntrophism)是协同作用的典型
代表。互养是指两个或更多的微生物种群互
相提供营养的一种协作关系。
例如种群 1可以代谢化合物 A，形成化合物 B，
但并不能继续代谢化合物 B到化合物 C，种群 2不能
利用化合物 A，但可以利用化合物 B形成化合物 C，
两个种群均可以代谢化合物 C，产生所需的能量和
营养物质。在此关系中种群 1及种群 2均可以被其他
种群所取代。
化合物 A
种群 1
化合物 B
种群 2
化合物 C
种群 1
种群 2
种群 2 种群 1
互养关系的实例很多，如在无机培养基中
的植物乳杆菌 (Lactobacillus arabinosus)和粪肠球
菌 (Enterococcus faecalis)的互养关系，后者需要
前者产生的 叶酸,而前者又需要后者产生的 苯
丙氨酸,这样当它们在一起时，均生长得很好。
这种互养关系在农药、染料等生物外源性物质
的生物降解中非常常见，因此互养关系在清除
环境污染，特别是生物外源性物质污染方面具
有非常重要的意义。
聚乙烯醇微生物降解中的协同作用
聚乙烯醇 (Polyvinyl alcohol,PVA)是人工 合
成的水溶性高分子化合物，其 结构式,
具有广泛的用途,纺织工业上作为浆料、
建筑增强材料、渔业、包装材料、水溶
性材料
C H
O H
C
H
H
n
菌株 VM15C与 VM15A在
降解 PVA时 的偏利共生关系
4、互惠共生关系 (Mutualism)
互惠共生关系可以认为是协作关系概念
的延伸，是两个互利种群之间的一种专一性
关系，即在互惠共生关系中的两个种群的任
何一个均不能被其他微生物种群所替代，这
两个种群相互依赖，各自均不可能在环境中
独立存活。
地衣是这种互惠共生关系的典型代表。地衣是
由藻类或蓝细菌与真菌组成的共生体系，组成一种
地衣的两种生物 —— 藻类或蓝细菌 及 真菌,不可以
被其他藻类或蓝细菌和真菌所替代。地衣是由一个
初级生产者 (藻类或蓝细菌 )和一个消费者组成，初级
生产者利用光能合成有机物供给消费者使用，消费
者为初级生产者提供某种形式的保护及营养矿物质
以及某些生长因子 (维生素、氨基酸、辅酶等 )。
互惠共生关系的例子还有原生动物与藻类的内共
生现象 (Endosymbiosis)。
此外，温和噬菌体与细菌的相互作用，也可认为
是一种互惠共生关系。
5、竞争关系 (Competition)
竞争关系是指两个生活在一起的微生物
种群由于使用相同的资源 (空间或有限营养 )
而使两者的存活和生长都受到不良的影响。
竞争关系可以在限制任何一种生长资源的情况下
发生，如碳源、氮源、磷源、硫源、氧气、水等等。
由此可见，竞争关系在两个亲缘关系越近的微生物
种群之间也越容易发生，因此竞争关系是一种普遍
存在的微生物之间的相互作用方式。竞争关系可以
导致亲缘关系密切的微生物种群之间的分离作用，
这就是竞争排斥原理 (Competitive exclusion principle)。
种群内的竞争关系
6、拮抗作用 (Antagonism)或
称偏害作用 (Amensalism)
一个微生物种群产生一种物质 对其他种
群产生抑制或毒害作用,种群之间的这种关
系就叫拮抗作用或偏害作用。 产生这种物质的
微生物种群其本身并不受这种物质的影响，使其在
竞争中处于有利地位，更好地在自然环境中生存。
拮抗作用的物质种类很多，如,
低分子量的脂肪酸 (乳酸等 )
无机酸 (硫酸、硝酸等 )
氧气
醇类
抗生素
细菌素等
细菌素
除抗生素外，细菌素是另一类很重要的拮
抗作用物质，在很低浓度下就可以发挥作用，
它们的作用对象通常只限定在亲缘关系与其产
生菌非常密切的微生物种群。在结构上它们都
是多肽或低分子量的蛋白质，总是由质粒或转
座子编码控制的。
在拮抗作用关系中，被拮抗的微生物种群，
也不是完全采取被动消极的姿态，很多微生物种
群会采取各种机制以抵制拮抗物质的作用，如很
多微生物对抗生素类物质的抗药性的产生，这是
由于拮抗作用物质对被拮抗的微生物种群增加了
自然选择压力而促进了其进化的结果。
7、寄生关系 (Parasition)
一种微生物生存于宿主体内从中夺取所
需的营养物质并对宿主造成损害，这种关系
就叫寄生关系。一般来说，寄生关系的专一
性也比较高。
病毒
噬菌体
种类和应用
食菌蛭弧菌 (Bdellovibrio bacteriovorus)
寄生作用在种群控制方面的作用
8、捕食关系 (Predation)
一种生物吞食并消化另一种生物就叫
捕食关系。在微生物世界，寄生关系与捕
食关系的区别并不明显。例如，食菌蛭弧
菌 (Bdellovibrio bacteriovorus)与某些革兰氏
阴性细菌的关系，有些人认为是寄生关系，
另一些人认为是捕食关系。与寄生关系一
样，捕食关系也是自然界中种群控制的一
种机制，以免导致种群爆发及营养资源的
过度消耗从而危及种群的生存。
种群内部的相互作用
微生物之间的相互作用，不仅可以在种群之间发
生，而且也可在一个种群内部发生。种群内部的相
互作用主要是两种：协作关系和竞争关系。
特别是那些病原性微生物种群都存在着一个“最
低感染剂量”，只有这种微生物达到了一定的数量，
才能感染其他生物并使其致病，说明了微生物种群
内部协作关系的存在。在自然界中或纯培养条件下，
种群生长到一定阶段之后，由于营养资源的消耗等，
在种群内部也发生了竞争作用。
1、一般关系 (Neutralism)
2、偏利共生关系 (Commensalism)
3、协同作用 (Synergism)
4、互惠共生关系 (Mutualism)
5、竞争关系 (Competition)
6、拮抗作用 (Antagonism)
7、寄生关系 (Parasitism)
8、捕食关系 (Predation)
二、微生物与植物的相互作用
生态系统中的微生物种群，除了它们之
间发生相互作用外，还与植物发生相互作用，
主要可以分为正相互作用和负相互作用。由
于土壤中的微生物种类最多、含量也最高，
因此微生物与植物的相互作用主要表现在与
植物根系的相互作用。
1、植物根系
植物根系为微生物提供了良好的栖息场所，在
其周围可以发现大量的各种微生物种群。土壤微生
物种群与植物根系的相互作用满足了双方重要的营
养要求。植物根系为微生物营造了良好的生存环境，
如吸收水分、释放有机物、调节微生物种群比例与
密度等；根系微生物种群也可以为植物提供各种利
益，如矿物营养物质的循环与溶解，提供维生素、
氨基酸、生长因子，产生拮抗物质以防止植物病害
的发生等。
很多研究发现,根际周围微生物的数量远远高于
周围土壤中的微生物数量，同时，根际微生物的种类
受植物的种类和根分泌物的影响,例如，在黄瓜和玉
米的根际土壤中,荧光假单胞菌较高,而在大麦根际,
恶臭假单胞菌的数量较高。 73%－ 91％ 的根的分泌物
可被周围微生物用做碳源和能源。苜蓿的生长促进根
际假单胞菌的生长，而假单胞菌能够合成假单胞菌素
（ pseudobactin）,进一步刺激根瘤菌的生长，加强微
生物－植物的共生固氮作用，假单胞菌不仅仅生活在
根的周围土壤中，还能侵入根的表皮以下组织 。
菌根 (Mycorrihizae)
许多真菌可以与植物形成菌根的共生关系
真菌从植物根系获得营养，但不对植物造成伤
害及疾病。菌根中的真菌还可为植物带来其他的好
处，如提供营养、延长根系寿命，提高从土壤中吸
取营养的速率、抗御疾病、提高对毒物的耐受水平，
提高抗逆水平等 。
根瘤 (Nodules)、根瘤菌及联合
固氮作用
固氮菌可以与许多植物，特别是豆科植物形成根
瘤结构的共生关系。
根瘤中的固氮菌从植物根系中获取其他所需营养，
但其最重要的作用是可以将大气中的氮气转化成氨，
以供植物及其本身生长所需。根瘤中根瘤菌的固氮作
用对于维持土壤肥力是极为重要的。在农业生产上，
可以用于提高作物产量。根瘤形成过程是根瘤菌与植
物根系一系列复杂的相互作用的结果。
2、茎、叶和果实上的微生物
植物的茎、叶和果实为附生微生物种群
提供了良好的栖息场所，在植物的这些部
分也发现有大量的异养细菌、光合细菌、
真菌 (特别是酵母 )、地衣和藻类等。
植物的茎、叶和果实为这些微生物种群提供栖息
场所、水分、营养、保护等，微生物可以为植物提
供养料、生长因子、固氮，提供保护作用。
光合细菌及其叶面肥
丁香假单胞菌 (Pseudomonas syringae),冰晶表面
蛋白、植物冻害。
-2~-4℃
-9℃
3、植物的微生物病害 —— 植物病原体
植物的绝大多数病害都与微生物有关，也就
是说很多微生物 (病毒、细菌和真菌 )可引起植
物疾病，不仅会产生严重的生态问题，也会造
成重大的经济损失。植物病害甚至还会引起饥
荒和人口迁移。如 1845年发生在欧洲特别是在
爱尔兰的马铃薯软腐病就引起了大规模的饥荒，
造成了约 1/4人口的死亡，大量的移民从爱尔
兰涌入北美。
植物病害的机理
1、微生物以某种形式进入植物体内，并在其中生长
繁殖，进而植物出现疾病症状；
2、产生降解酶类，如蛋白酶、纤维素酶、半纤维素
酶等，以降解植物体内生物大分子化合物从而导
致植物结构的破坏；
3、有些微生物还会产生生长调节因子，破坏植物的
生长调节系统，导致植物茎部形成菌瘿或茎部过
分伸长；
4、某些微生物可以产生毒素，作用于植物的线粒体
膜和细胞膜，导致线粒体功能及细胞结构和功能
的破坏；
5、某些微生物还能改变植物的代谢活性，得病植
物有时表现出呼吸速率的改变，可能是由于电
子传递的解偶联或是碳水化合物代谢途径的改
变,
6、有些微生物还会干扰植物对二氧化碳的固定作
用，即干扰植物的光合作用，也可能植物蛋白
质的合成从而损伤植物的代谢作用。
（赤霉菌与茭白）
4、植物的病毒性疾病
很多病毒可引起植物病害，如烟草花叶病毒等。
植物病毒可以是 DNA，也可以是 RNA。这些病毒可
在体外存活较长时间，一旦找到合适的宿主即可自
行复制；一般情况下，植物病原病毒是胞内专一性
寄生生物。
(烟草花叶病毒与卫星 RNA )
5、植物的细菌病害
植物病原细菌主要分布于枝原体属 (Mycoplasma)、
螺原体属 (Spiroplasma)、棒杆菌属 (Corynebacterium)、
土壤杆菌属 (Agrobacterium)、假单胞菌属
(Pseudomonas)、黄单胞菌属 (Xanthomonas)、链霉菌属
(Streptomyces)和欧文氏菌属 (Erwinina)。它们都是植物
寄生生物，分布广泛，可导致很多的植物病害，包括
徒长、枯萎、腐烂、疫病及菌瘿。很多植物病原细菌，
可在植物处于休眠期的种子或其他组织继续存活，在
种子发芽后又可感染植株。
6、植物的真菌病害
植物的真菌病害是最常见、也是最严重、造成经济
损失最大的植物病害。很多真菌可引起植物病害，如
锈菌和黑粉菌，已报道的就有 20000多种锈菌和 1000
多种黑粉菌。这些真菌都是担子菌，具有非常复杂的
生活史。植物病原真菌可感染植物的各个部位，导致
各种各样的植物病害，如锈变、黑粉病、枯萎、腐烂、
疫病 (稻瘟病 )、瘤、卷曲、花斑、菌瘿等等。
根癌土壤杆菌 (Agrobacterium
tumefaciens), Ti质粒与现代植物分子
生物学
根癌土壤杆菌从植物根部或受伤的部位进入植
物体内，引起植物形成根癌。根癌土壤杆菌的这
一特性是有 Ti质粒控制的,缺少该质粒的菌株则不
能使植物组织发生病变。 Ti质粒含有编码 t-DNA转
移所需的蛋白的基因簇 vir，该基因簇由植物特有
的酚类化合物 (由植物受伤组织产生，如对羟基
苯甲酸 )诱导表达，由此导致细菌遗传物质向植
物细胞的转移，进而转运到植物细胞核，然后
整合到植物染色体上，因此，可以把 Ti质粒作
为植物基因工程中的克隆载体，把目的基因连
接到 Ti质粒上，通过它把目的基因运送到植物
细胞内并整合到植物染色体中，从而赋予植物
以新的功能和特性。 Ti质粒一类质粒的研究，
在理论上具有重要意义，在实践上具有很高的
应用价值。
三、微生物与动物的相互作用
大多数微生物与动物之间的相互关系是有益
的。微生物与动物种群之间的共生关系包括营
养交换、帮助动物消化食物中的难消化化合物，
特别是纤维素，产生维生素和氨基酸，抵御病
原体感染，维持合适的栖息条件等。微生物还
可以是动物的病原体，或通过产生毒素或感染
动物宿主，导致严重的动物疾病及流行病。微
生物与动物之间的相互作用可归纳为如下几点,
1、微生物为动物提供营养
1）、微生物细胞本身作为动物的营养
很多动物要以微生物为生，特别是浮游动物和水
生低级动物，都是以吞食微生物以获得食物来源的，
还有许多动物以过滤的方式把水中的微生物过滤出来
作为食物。
饲料用微生物菌种
SCP
也有许多动物可以养殖微生物作为食物或通过
微生物对食物进行处理。如白蚁等，可以直接在
体外栽培微生物作为食用。也有一些植物昆虫以
共生关系方式在植物组织培养纯微生物作为食用。
作为回报，动物把微生物广为散布并为微生物提
供栖息场所。
（ 鸡纵菇 ）
2)、胃肠道共生体系
大多数温血动物在其胃肠道内含有非常复杂的多
种微生物群落。
如在人类肠道内，就有很多的严格厌氧菌,
拟杆菌属 (Bacteroides),
梭杆菌属 (Fusobacterium),
双歧杆菌属 (Bifidobacterium)和
真杆菌属 (Eubacterium)等。
单胃动物的胃肠道微生物种群主要为动物维护微
生态平衡，提供维生素、氨基酸等生长因子，而基
本上不在食物的分解消化方面起作用。
在多胃动物的胃肠道中，特别是瘤胃中，含有非
常复杂的微生物群落，可以帮助动物消化食物。这
些微生物种群包括纤维素分解者、淀粉分解者、半
纤维素分解者、糖发酵菌、甲烷菌、蛋白水解菌、
脂水解菌。
这些微生物主要属于
拟杆菌属 (Bacteroides),
瘤胃球菌属 (Ruminococcus),
月形单胞菌属 (Selenomonas),
甲烷杆菌属 (Methanobacterium),
丁酸弧菌属 (Butyrivibrio),
琥珀酸单胞菌属 (Succinimonas),
琥珀酸弧菌属 (Succinivibrio),
链球菌属 (Streptococcus),
真杆菌属 (Eubacterium)和
乳酸杆菌属 (Lactobacillus)等。
这些微生物种群，除可以帮助动物消化降解
食物中的难消化成分 (纤维素等 )，还为动物提
供维生素、氨基酸外，固氮作用等。
此外，胃肠道以及体表中的正常微生物群落还
可以为动物抵御肠道病原菌的侵袭提供天然屏障。
长期服用抗生素处理的动物易得严重的胃肠道感
染。
3)、无脊椎动物与光合微生物的
共生协作关系
有些无脊椎动物可与光合微生物，包括单细胞
藻类和兰细菌，形成共生关系。在这种共生关系中，
光合微生物可以为动物提供有机营养，而动物则可
以为光合微生物提供合适的生理和营养环境。
2、真菌捕食动物
有些真菌可以捕食线虫和轮虫作为营养来
源。捕线虫真菌主要有,
节丛孢属 (Arthrobotrys),
顶辐孢属 (Dactylaria),
隔指孢属 (Dactylella)和
复端孢菌属 (Trichothecium)。
这些真菌捕获线虫猎物的机制
?产生粘性分枝的网状结构,
?粘性结,
?粘性环
?收缩环
这些粘性结构具有类似蜘蛛网的功效，当线虫爬经
粘性结构时，被粘住而捕获 ；而收缩环具有类似食
虫草的捕虫器的功能，当线虫爬过收缩环时，这种环
突然收缩从而捕获线虫 。
一般认为，被捕获的线虫补充了真菌生长繁殖所需
的氮源的不足。
寄生性的卵菌纲真菌 (Haptoglossa mirabilis) 与“枪”
细胞。
这种真菌的游动孢子可以产生一种特殊的孢囊，
孢囊一经发芽便可生成“枪”细胞，与孢囊一起形
成一种特殊结构，但轮虫碰到这种结构时，“枪”
细胞就可象导弹发射一样，迅速射出子囊孢子而注
入轮虫体内。在轮虫体内子囊孢子长成菌体，杀死
宿主，从而获得更多的营养。
介壳虫与隔担耳属
(Septobasidium)真菌
介壳虫是植物寄生生物，以吸取植物汁液为生。
它们的卵就感染有真菌，这种真菌在介壳虫的成虫
全身覆盖菌丝以捕获之，但并不立即全部杀死它们。
介壳虫可在覆盖菌丝的父辈上生长并产卵。当轮虫
幼虫可在菌丝之间饮食植物汁液时，其父辈便被真
菌所分解成为真菌的营养。在这种关系中，真菌为
轮虫提供保护，而轮虫则为真菌提供营养物质，并
由于虫体的运动而把真菌广为扩散。
3、动物疾病
很多微生物，包括病毒、细菌、真菌和藻
类都可引起动物疾病。如我们人类的绝大多
数疾病就与微生物有关，从流感、某些癌症
到艾滋病等都是由微生物引起的。
微生物引起动物疾病的致病过程
微生物引起动物疾病的致病过程可以分为以下类型,
1）、一种是微生物在动物体表或体内生长，引起感
染而致病；如各种炎症
2）、另一种是微生物在动物体外生长，产生有毒物
质，引起动物疾病或改变了动物的栖息条件,
使得动物不能在健康的条件中生存；
3）、生长的同时又产生毒素。 如霍乱弧菌和痢疾杆
菌等。
1）感染性微生物
感染性病原或寄生微生物，必然可以在动物体表
或组织上生长繁殖（有些是专性寄生的）。这些微
生物通常从动物体上的天然开口，如呼吸道或消化
道，进入动物体，也可以由伤口或其它动物叮咬等
而感染动物；一旦进入动物体内后，这些病原微生
物便掠夺宿主的营养生长繁殖或利用宿主的合成体
系合成病原体自身，可引起宿主动物, （ 1） 致病甚
至死亡或（ 2）产生免疫应答从而防止了病原微生物
的进一步生长繁殖。
2）产生毒素
微生物还可产生多种无机的或有机的毒素。如淤泥
微生物种群产生 H2S的积累，对动物致毒；微生物产
生的毒素，通过消化道进入人体，引起食物中毒，如
肉毒杆菌素、黄曲霉毒素、毒蘑菇等。当研究微生物
毒素导致动物疾病的时候，应当考虑微生物生长及产
生毒素的条件、毒素在环境的活力情况、致病浓度等
等。
3）生长的同时产生毒素
4）条件致病菌
健康动物和人类的组织是无菌的，但是在它们
的体表栖息有很多的微生物，如人的皮肤，脱落
的表皮细胞以及汗腺等分泌物含有角蛋白、脂类
及脂肪酸等，都可以作为微生物生长的基质，因
此人的皮肤上可发现很多的微生物，特别是革兰
氏阳性菌和酵母，虽然它们在正常情况下是无害
的，但在某些情况下（如受伤或烧伤等），有些
微生物（如金黄色葡萄球菌）就可成为病原菌
5）疾病的传染性
大多数病原微生物都具有传染性，这主要取决于病
原体离开原宿主而感染新宿主能力、病原体的密度、
动物种群的密度、病原体抵抗在宿主体外不良环境的
能力等等。动物种群的微生物疾病是一种在质量和数
量上控制动物种群及其密度的因素之一
生态名词
1,Autecology 个体生态学
生态学的分支学科, 主要研究生物个体与环境的相互关系, 强调单个生物
生理属性的独特性 。
2,Biodegradable 生物可降解性
一种可被微生物分解成更小分子的化合物 。
3,Biodegradation 生物降解
由微生物或其酶类引起的, 把一种化合物分解成更小分子的过程 。
4,Bioleaching 生物浸出
利用微生物来转化化学元素, 使得它们在使用溶剂过滤时可以被提取出来
5,Ecological domination生态优势
指某一物种或种群在某一特定生态系统中占有优势, 起主导支配作用 。 这样
的物种就叫生态优势种
6,Ecocline生态变异, 也叫生态差异
指一种生物由于所处生态系统的变化或不同而引起的变异 。
7,Ecological clan生态宗
指以生态特性为特征的生物类群的总称 。
8,Ecosystem diversity生态多样性
指形形色色、结构与功能各不相同的生态系统。
9,Ecospecies生态种
指由于生态系统的变化或改变而出现的生物物种 。
10,Food web 食物网
生物之间的一种关系, 在这种关系中能量从一种生物转移到另一种生物呈序
列状态, 在该序列中每一种生物都以其前一序位的生物为食并被其后一序位
的食物所吞食 。
11,Guild
在一个生物群落中利用相同资源的所有种群 。
12,Microbiota
一定环境中协同作用的所有微生物的总称 。
13,Xenobiotic compounds 生物外源性物质
是指那些人工合成的, 具有不被现有降解酶系所识别和作用的分子结构和化学
键序列的化合物, 简言之就是那些不能被生物降解的化合物 。
14,Microbial community微生物群落
是指在一定区域 (栖息地 )内存在并相互作用的微生物种群的总称 。
15,Microbial population微生物种群
是指微生物物种的群体, 是微生物生态系统中发挥特定功能的最小单元 。
16,Niche生态位
指生态系统中构成生物群落的某个生物种群所处的, 具有一定生态学功能的栖息地 。
17,Microbial ecology微生物生态学
是研究和揭示微生物系统与环境系统 (包括动, 植物 )之间的相互作 用及其功能表达规
律, 探索其调控和应用途径的学科 。
18,Ecological unit生态元
从基因, 个体, 种群以至到整个地球, 所有生物组织层次, 均是具有一定的生态学结
构和功能的单元, 这种单元即为生态元 。
19,Microbial system微生物系统
自然界中任何环境条件下的微生物, 都不是单一的种群, 微生物之间及其与环境之间
有着特定的关系, 它们彼此影响, 相互依存呈现着系统关系, 这就是微生物系统 。
20,Microbial Ecosystem微生物生态系统
是指微生物系统及其环境 (包括动植物 )组成的具有一定结构和功能的开放系统 。
21,Biogeochemical cycling生物地球化学循环
营养元素在全球范围内的不同生物之间经不同化学价态或化合物形式的相互转
化，从而达到在整个生物界重复循环使用的目的。是生命发展的结果，也是生命发展
的需要。
22,Biomagnification生物放大
是指在食物链中不同层次的生物可以逐级浓缩生物外源性物质或其他物质的作
用, 而使得在级别越高的生物中其浓度越高 。 这样的生物外源性物质必须满足以下两
个条件,(1) 难以生物降解, (2) 亲脂性 。
23,Neutralism中性关系或称一般关系 。
表明两个微生物种群之间缺乏相互作用 。 中性关系不可能在微生物群落中具有
相同或相似功能的种群之间发生, 而只能在代谢类型相差极大的种群之间存在 。 在空
间上相互分离, 低密度, 寡营养, 不利于生长繁殖的环境 (如低温冷冻, 干燥的大气
中 )或处于休眠状态的微生物种群之间才可能出现中性关系 。
24,Commensalism偏利共生关系
指一个种群获利而另一个种群不受影响的共生关系 。 偏利共生虽然常见, 但不
是专性的 。 是两个种群之间的单向性关系, 即只有不受影响的种群向获利种群提供物
质或环境条件的利益, 但获利种群亦可以从其他种群获得所需的物质或环境利益 。
25,Synergism协同作用
两个微生物种群的协同作用关系表明了两者均在此关系中获得利益，但
这种协作不是专性的，两个种群在自然环境中均可以独立存活。协同作用关系
也比较松散，任一种群均易于被其他种群所取代。互养关系 (Syntrophism)是协
同作用的典型代表。互养是指两个或更多的微生物种群互相提供营养的一种协
作关系。
26,Mutualism互惠共生关系
互惠共生关系可以认为是协作关系概念的延伸, 是两个互利种群之间的
一种专一性关系, 即在互惠共生关系中的两个种群的任何一个均不能被其他微
生物种群所替代, 这两个种群相互依赖, 各自均不可能在环境中独立存活 。 地
衣是这种互惠共生关系的典型代表 。
27,Competition竞争关系
竞争关系是指两个生活在一起的微生物种群由于使用相同的资源 (空间或
有限营养 )而使两者的存活和生长都受到不良的影响。竞争关系可以在限制任
何一种生长资源的情况下发生，如碳源、氮源、磷源、硫源、氧气、水等等。
由此可见，竞争关系在两个亲缘关系越近的微生物种群之间也越容易发生，因
此竞争关系是一种普遍存在的微生物之间的相互作用方式。
28,Antagonism拮抗作用或 Amensalism称偏害作用
一个微生物种群产生一种物质对其他种群产生抑制或毒害作用，种群之间的这种关
系就叫拮抗作用或偏害作用。产生这种物质的微生物种群其本身并不受这种物质的影响，
是其在竞争中处于有利地位，更好地在自然环境中生存。
29,Parasition寄生关系
一种微生物生存于宿主体内从中夺取所需的营养物质并对宿主造成损害, 这种关系
就叫寄生关系 。 一般来说, 寄生关系的专一性也比较高 。
30,Predation捕食关系
一种生物吞食并消化另一种生物就叫捕食关系 。 在微生物世界, 寄生关系与捕食关
系的区别并不明显 。 例如, 食菌蛭弧菌 (Bdellovibrio bacteriovorus)与某些革兰氏阴性细菌
的关系, 有些人认为是寄生关系, 另一些人认为是捕食关系 。
31,Competitive exclusion principle竞争排斥原理
由于种群之间的竞争关系导致了亲缘关系密切的微生物种群之间的分离作用 。
32,Bioremediation生物整治
也称生物修复或生物恢复, 是国际上最新兴起的处理环境污染的
生物工程技术, 是指利用处理系统中的生物, 主要是微生物的代谢活动
来减少污染现场污染物的浓度或使其无害化的过程, 其最大特点是可以
对大面积的污染环境进行治理, 目前所处理的对象主要是石油污染和农
田农药污染 。
刘双江 微生物所研究员，电话,62652317,email,liusj@sun.im.ac.cn
刘志培 微生物所副研究员,电话,62554043,email,liuzhp@sun.im.ac.cn
辅导员,
微生物生态学
Microbial Ecology
授课方式：课堂讲授、讨论为主；
另有 3次左右的专题报告
? 土壤微生物多样性,
? 海洋微生物多样性,
? 微生物合成聚羟基烷酸。
? 微生物生态学 (Microbial ecology)
是生态学的分支学科,是研究和揭
示微生物系统与环境系统 (包括动植
物 )间的相互作用及其功能表达规律，
探索其控制和应用途径的科学,
第三讲
微生物之间及其
与动、植物的相互作用
微生物分布广泛、种类繁多
以土壤的微生物含量最高，肥沃土壤可
达 1012-13/克土壤,
其次是水体，在富营养化程度高的水体
达 108-9/ml,
空气中的微生物含量相对较低，主要来
源于土壤和水体。
据最新的预测微生物的种类可达 107~108
种，远远超过动植物的总和。
据估算，地球上微生物总量可达 1027。
这么多的微生物存在于生态环境中，除
了与其环境中的理化因素发生相互作用外，
还与系统中的其他生物 (包括微生物本身 )发生
着极为复杂的相互作用，以此构成生态系统
的完整结构及发挥生态系统的正常功能。根
据生物类群划分，可以将微生物与其他生物
的相互作用分为以下类型,
1、微生物之间的相互作用
2、微生物与动物之间的相互作用
3、微生物与植物之间的相互作用
一、微生物之间的相互作用
生态系统中的微生物之间的相互作用，
通常以种群的相互作用表现出来，这种作
用不仅在种群之间可以发生，而且在种群
内部也可以发生。它们的作用形式有以下
几种,
1、一般关系 (Neutralism)
2、偏利共生关系 (Commensalism)
3、协同作用 (Synergism)
4、互惠共生关系 (Mutualism)
5、竞争关系 (Competition)
6、偏害关系 (Amensalism)或称拮抗作用
(Antagonism)
7、寄生关系 (Parasitism)
8、捕食关系 (Predation)
1、中性关系 (Neutralism)或称
一般关系
表明两个微生物种群之间缺乏相
互作用。一个微生物种群的存在对另
外的微生物种群不造成任何的有利或
不利的影响。
因此,
1、中性关系不可能在微生物群落中具
有相同或相似功能的种群之间发生,
2、只能在代谢类型相差极大的种群之
间存在,
3、或在空间上相互分离、低密度、寡
营养、不利于生长繁殖的环境 (如低
温冷冻、干燥的大气中 )存在,
4、或处于休眠状态的微生物种群之间
才可能出现。
2、偏利共生关系 (Commensalism)
指一个种群获利而另一个种群不受影
响的共生关系。在微生物种群之间相互关
系中，偏利共生关系具有以下特点,
1）非常多见，但不是专性的。
2）是两个种群之间的单向性关系。
也就是只有不受影响的种群向获利
种群提供物质或环境条件的利益，但获
利种群亦可以从其他种群获得所需的物
质或环境利益。
例如,
a）一种生物把不溶性的物质转化为可溶
性的以供另一种生物利用,（菌肥）
b）或一种生物把有机物转变成另一种生
物的生长基质 (真菌把纤维素转化为
葡萄糖以供其他生物利用 ),
c）一种生物为另一种生物提供维生素、氨
基酸等,
d）一种生物为另一种生物改善生存环境和
条件。
如硫酸盐还原菌与硫杆菌
3、协同作用 (Synergism)
指微生物种群之间形成的互利互惠
的关系，两个微生物种群的在这一作用关
系表明了两者均在此关系中获得利益，但
这种协作不是专性的，两个种群在自然环
境中均可以独立存活。协同作用关系也比
较松散，任一种群均易于被其他种群所取
代。
互养关系 (Syntrophism)是协同作用的典型
代表。互养是指两个或更多的微生物种群互
相提供营养的一种协作关系。
例如种群 1可以代谢化合物 A，形成化合物 B，
但并不能继续代谢化合物 B到化合物 C，种群 2不能
利用化合物 A，但可以利用化合物 B形成化合物 C，
两个种群均可以代谢化合物 C，产生所需的能量和
营养物质。在此关系中种群 1及种群 2均可以被其他
种群所取代。
化合物 A
种群 1
化合物 B
种群 2
化合物 C
种群 1
种群 2
种群 2 种群 1
互养关系的实例很多，如在无机培养基中
的植物乳杆菌 (Lactobacillus arabinosus)和粪肠球
菌 (Enterococcus faecalis)的互养关系，后者需要
前者产生的 叶酸,而前者又需要后者产生的 苯
丙氨酸,这样当它们在一起时，均生长得很好。
这种互养关系在农药、染料等生物外源性物质
的生物降解中非常常见，因此互养关系在清除
环境污染，特别是生物外源性物质污染方面具
有非常重要的意义。
聚乙烯醇微生物降解中的协同作用
聚乙烯醇 (Polyvinyl alcohol,PVA)是人工 合
成的水溶性高分子化合物，其 结构式,
具有广泛的用途,纺织工业上作为浆料、
建筑增强材料、渔业、包装材料、水溶
性材料
C H
O H
C
H
H
n
菌株 VM15C与 VM15A在
降解 PVA时 的偏利共生关系
4、互惠共生关系 (Mutualism)
互惠共生关系可以认为是协作关系概念
的延伸，是两个互利种群之间的一种专一性
关系，即在互惠共生关系中的两个种群的任
何一个均不能被其他微生物种群所替代，这
两个种群相互依赖，各自均不可能在环境中
独立存活。
地衣是这种互惠共生关系的典型代表。地衣是
由藻类或蓝细菌与真菌组成的共生体系，组成一种
地衣的两种生物 —— 藻类或蓝细菌 及 真菌,不可以
被其他藻类或蓝细菌和真菌所替代。地衣是由一个
初级生产者 (藻类或蓝细菌 )和一个消费者组成，初级
生产者利用光能合成有机物供给消费者使用，消费
者为初级生产者提供某种形式的保护及营养矿物质
以及某些生长因子 (维生素、氨基酸、辅酶等 )。
互惠共生关系的例子还有原生动物与藻类的内共
生现象 (Endosymbiosis)。
此外，温和噬菌体与细菌的相互作用，也可认为
是一种互惠共生关系。
5、竞争关系 (Competition)
竞争关系是指两个生活在一起的微生物
种群由于使用相同的资源 (空间或有限营养 )
而使两者的存活和生长都受到不良的影响。
竞争关系可以在限制任何一种生长资源的情况下
发生，如碳源、氮源、磷源、硫源、氧气、水等等。
由此可见，竞争关系在两个亲缘关系越近的微生物
种群之间也越容易发生，因此竞争关系是一种普遍
存在的微生物之间的相互作用方式。竞争关系可以
导致亲缘关系密切的微生物种群之间的分离作用，
这就是竞争排斥原理 (Competitive exclusion principle)。
种群内的竞争关系
6、拮抗作用 (Antagonism)或
称偏害作用 (Amensalism)
一个微生物种群产生一种物质 对其他种
群产生抑制或毒害作用,种群之间的这种关
系就叫拮抗作用或偏害作用。 产生这种物质的
微生物种群其本身并不受这种物质的影响，使其在
竞争中处于有利地位，更好地在自然环境中生存。
拮抗作用的物质种类很多，如,
低分子量的脂肪酸 (乳酸等 )
无机酸 (硫酸、硝酸等 )
氧气
醇类
抗生素
细菌素等
细菌素
除抗生素外，细菌素是另一类很重要的拮
抗作用物质，在很低浓度下就可以发挥作用，
它们的作用对象通常只限定在亲缘关系与其产
生菌非常密切的微生物种群。在结构上它们都
是多肽或低分子量的蛋白质，总是由质粒或转
座子编码控制的。
在拮抗作用关系中，被拮抗的微生物种群，
也不是完全采取被动消极的姿态，很多微生物种
群会采取各种机制以抵制拮抗物质的作用，如很
多微生物对抗生素类物质的抗药性的产生，这是
由于拮抗作用物质对被拮抗的微生物种群增加了
自然选择压力而促进了其进化的结果。
7、寄生关系 (Parasition)
一种微生物生存于宿主体内从中夺取所
需的营养物质并对宿主造成损害，这种关系
就叫寄生关系。一般来说，寄生关系的专一
性也比较高。
病毒
噬菌体
种类和应用
食菌蛭弧菌 (Bdellovibrio bacteriovorus)
寄生作用在种群控制方面的作用
8、捕食关系 (Predation)
一种生物吞食并消化另一种生物就叫
捕食关系。在微生物世界，寄生关系与捕
食关系的区别并不明显。例如，食菌蛭弧
菌 (Bdellovibrio bacteriovorus)与某些革兰氏
阴性细菌的关系，有些人认为是寄生关系，
另一些人认为是捕食关系。与寄生关系一
样，捕食关系也是自然界中种群控制的一
种机制，以免导致种群爆发及营养资源的
过度消耗从而危及种群的生存。
种群内部的相互作用
微生物之间的相互作用，不仅可以在种群之间发
生，而且也可在一个种群内部发生。种群内部的相
互作用主要是两种：协作关系和竞争关系。
特别是那些病原性微生物种群都存在着一个“最
低感染剂量”，只有这种微生物达到了一定的数量，
才能感染其他生物并使其致病，说明了微生物种群
内部协作关系的存在。在自然界中或纯培养条件下，
种群生长到一定阶段之后，由于营养资源的消耗等，
在种群内部也发生了竞争作用。
1、一般关系 (Neutralism)
2、偏利共生关系 (Commensalism)
3、协同作用 (Synergism)
4、互惠共生关系 (Mutualism)
5、竞争关系 (Competition)
6、拮抗作用 (Antagonism)
7、寄生关系 (Parasitism)
8、捕食关系 (Predation)
二、微生物与植物的相互作用
生态系统中的微生物种群，除了它们之
间发生相互作用外，还与植物发生相互作用，
主要可以分为正相互作用和负相互作用。由
于土壤中的微生物种类最多、含量也最高，
因此微生物与植物的相互作用主要表现在与
植物根系的相互作用。
1、植物根系
植物根系为微生物提供了良好的栖息场所，在
其周围可以发现大量的各种微生物种群。土壤微生
物种群与植物根系的相互作用满足了双方重要的营
养要求。植物根系为微生物营造了良好的生存环境，
如吸收水分、释放有机物、调节微生物种群比例与
密度等；根系微生物种群也可以为植物提供各种利
益，如矿物营养物质的循环与溶解，提供维生素、
氨基酸、生长因子，产生拮抗物质以防止植物病害
的发生等。
很多研究发现,根际周围微生物的数量远远高于
周围土壤中的微生物数量，同时，根际微生物的种类
受植物的种类和根分泌物的影响,例如，在黄瓜和玉
米的根际土壤中,荧光假单胞菌较高,而在大麦根际,
恶臭假单胞菌的数量较高。 73%－ 91％ 的根的分泌物
可被周围微生物用做碳源和能源。苜蓿的生长促进根
际假单胞菌的生长，而假单胞菌能够合成假单胞菌素
（ pseudobactin）,进一步刺激根瘤菌的生长，加强微
生物－植物的共生固氮作用，假单胞菌不仅仅生活在
根的周围土壤中，还能侵入根的表皮以下组织 。
菌根 (Mycorrihizae)
许多真菌可以与植物形成菌根的共生关系
真菌从植物根系获得营养，但不对植物造成伤
害及疾病。菌根中的真菌还可为植物带来其他的好
处，如提供营养、延长根系寿命，提高从土壤中吸
取营养的速率、抗御疾病、提高对毒物的耐受水平，
提高抗逆水平等 。
根瘤 (Nodules)、根瘤菌及联合
固氮作用
固氮菌可以与许多植物，特别是豆科植物形成根
瘤结构的共生关系。
根瘤中的固氮菌从植物根系中获取其他所需营养，
但其最重要的作用是可以将大气中的氮气转化成氨，
以供植物及其本身生长所需。根瘤中根瘤菌的固氮作
用对于维持土壤肥力是极为重要的。在农业生产上，
可以用于提高作物产量。根瘤形成过程是根瘤菌与植
物根系一系列复杂的相互作用的结果。
2、茎、叶和果实上的微生物
植物的茎、叶和果实为附生微生物种群
提供了良好的栖息场所，在植物的这些部
分也发现有大量的异养细菌、光合细菌、
真菌 (特别是酵母 )、地衣和藻类等。
植物的茎、叶和果实为这些微生物种群提供栖息
场所、水分、营养、保护等，微生物可以为植物提
供养料、生长因子、固氮，提供保护作用。
光合细菌及其叶面肥
丁香假单胞菌 (Pseudomonas syringae),冰晶表面
蛋白、植物冻害。
-2~-4℃
-9℃
3、植物的微生物病害 —— 植物病原体
植物的绝大多数病害都与微生物有关，也就
是说很多微生物 (病毒、细菌和真菌 )可引起植
物疾病，不仅会产生严重的生态问题，也会造
成重大的经济损失。植物病害甚至还会引起饥
荒和人口迁移。如 1845年发生在欧洲特别是在
爱尔兰的马铃薯软腐病就引起了大规模的饥荒，
造成了约 1/4人口的死亡，大量的移民从爱尔
兰涌入北美。
植物病害的机理
1、微生物以某种形式进入植物体内，并在其中生长
繁殖，进而植物出现疾病症状；
2、产生降解酶类，如蛋白酶、纤维素酶、半纤维素
酶等，以降解植物体内生物大分子化合物从而导
致植物结构的破坏；
3、有些微生物还会产生生长调节因子，破坏植物的
生长调节系统，导致植物茎部形成菌瘿或茎部过
分伸长；
4、某些微生物可以产生毒素，作用于植物的线粒体
膜和细胞膜，导致线粒体功能及细胞结构和功能
的破坏；
5、某些微生物还能改变植物的代谢活性，得病植
物有时表现出呼吸速率的改变，可能是由于电
子传递的解偶联或是碳水化合物代谢途径的改
变,
6、有些微生物还会干扰植物对二氧化碳的固定作
用，即干扰植物的光合作用，也可能植物蛋白
质的合成从而损伤植物的代谢作用。
（赤霉菌与茭白）
4、植物的病毒性疾病
很多病毒可引起植物病害，如烟草花叶病毒等。
植物病毒可以是 DNA，也可以是 RNA。这些病毒可
在体外存活较长时间，一旦找到合适的宿主即可自
行复制；一般情况下，植物病原病毒是胞内专一性
寄生生物。
(烟草花叶病毒与卫星 RNA )
5、植物的细菌病害
植物病原细菌主要分布于枝原体属 (Mycoplasma)、
螺原体属 (Spiroplasma)、棒杆菌属 (Corynebacterium)、
土壤杆菌属 (Agrobacterium)、假单胞菌属
(Pseudomonas)、黄单胞菌属 (Xanthomonas)、链霉菌属
(Streptomyces)和欧文氏菌属 (Erwinina)。它们都是植物
寄生生物，分布广泛，可导致很多的植物病害，包括
徒长、枯萎、腐烂、疫病及菌瘿。很多植物病原细菌，
可在植物处于休眠期的种子或其他组织继续存活，在
种子发芽后又可感染植株。
6、植物的真菌病害
植物的真菌病害是最常见、也是最严重、造成经济
损失最大的植物病害。很多真菌可引起植物病害，如
锈菌和黑粉菌，已报道的就有 20000多种锈菌和 1000
多种黑粉菌。这些真菌都是担子菌，具有非常复杂的
生活史。植物病原真菌可感染植物的各个部位，导致
各种各样的植物病害，如锈变、黑粉病、枯萎、腐烂、
疫病 (稻瘟病 )、瘤、卷曲、花斑、菌瘿等等。
根癌土壤杆菌 (Agrobacterium
tumefaciens), Ti质粒与现代植物分子
生物学
根癌土壤杆菌从植物根部或受伤的部位进入植
物体内，引起植物形成根癌。根癌土壤杆菌的这
一特性是有 Ti质粒控制的,缺少该质粒的菌株则不
能使植物组织发生病变。 Ti质粒含有编码 t-DNA转
移所需的蛋白的基因簇 vir，该基因簇由植物特有
的酚类化合物 (由植物受伤组织产生，如对羟基
苯甲酸 )诱导表达，由此导致细菌遗传物质向植
物细胞的转移，进而转运到植物细胞核，然后
整合到植物染色体上，因此，可以把 Ti质粒作
为植物基因工程中的克隆载体，把目的基因连
接到 Ti质粒上，通过它把目的基因运送到植物
细胞内并整合到植物染色体中，从而赋予植物
以新的功能和特性。 Ti质粒一类质粒的研究，
在理论上具有重要意义，在实践上具有很高的
应用价值。
三、微生物与动物的相互作用
大多数微生物与动物之间的相互关系是有益
的。微生物与动物种群之间的共生关系包括营
养交换、帮助动物消化食物中的难消化化合物，
特别是纤维素，产生维生素和氨基酸，抵御病
原体感染，维持合适的栖息条件等。微生物还
可以是动物的病原体，或通过产生毒素或感染
动物宿主，导致严重的动物疾病及流行病。微
生物与动物之间的相互作用可归纳为如下几点,
1、微生物为动物提供营养
1）、微生物细胞本身作为动物的营养
很多动物要以微生物为生，特别是浮游动物和水
生低级动物，都是以吞食微生物以获得食物来源的，
还有许多动物以过滤的方式把水中的微生物过滤出来
作为食物。
饲料用微生物菌种
SCP
也有许多动物可以养殖微生物作为食物或通过
微生物对食物进行处理。如白蚁等，可以直接在
体外栽培微生物作为食用。也有一些植物昆虫以
共生关系方式在植物组织培养纯微生物作为食用。
作为回报，动物把微生物广为散布并为微生物提
供栖息场所。
（ 鸡纵菇 ）
2)、胃肠道共生体系
大多数温血动物在其胃肠道内含有非常复杂的多
种微生物群落。
如在人类肠道内，就有很多的严格厌氧菌,
拟杆菌属 (Bacteroides),
梭杆菌属 (Fusobacterium),
双歧杆菌属 (Bifidobacterium)和
真杆菌属 (Eubacterium)等。
单胃动物的胃肠道微生物种群主要为动物维护微
生态平衡，提供维生素、氨基酸等生长因子，而基
本上不在食物的分解消化方面起作用。
在多胃动物的胃肠道中，特别是瘤胃中，含有非
常复杂的微生物群落，可以帮助动物消化食物。这
些微生物种群包括纤维素分解者、淀粉分解者、半
纤维素分解者、糖发酵菌、甲烷菌、蛋白水解菌、
脂水解菌。
这些微生物主要属于
拟杆菌属 (Bacteroides),
瘤胃球菌属 (Ruminococcus),
月形单胞菌属 (Selenomonas),
甲烷杆菌属 (Methanobacterium),
丁酸弧菌属 (Butyrivibrio),
琥珀酸单胞菌属 (Succinimonas),
琥珀酸弧菌属 (Succinivibrio),
链球菌属 (Streptococcus),
真杆菌属 (Eubacterium)和
乳酸杆菌属 (Lactobacillus)等。
这些微生物种群，除可以帮助动物消化降解
食物中的难消化成分 (纤维素等 )，还为动物提
供维生素、氨基酸外，固氮作用等。
此外，胃肠道以及体表中的正常微生物群落还
可以为动物抵御肠道病原菌的侵袭提供天然屏障。
长期服用抗生素处理的动物易得严重的胃肠道感
染。
3)、无脊椎动物与光合微生物的
共生协作关系
有些无脊椎动物可与光合微生物，包括单细胞
藻类和兰细菌，形成共生关系。在这种共生关系中，
光合微生物可以为动物提供有机营养，而动物则可
以为光合微生物提供合适的生理和营养环境。
2、真菌捕食动物
有些真菌可以捕食线虫和轮虫作为营养来
源。捕线虫真菌主要有,
节丛孢属 (Arthrobotrys),
顶辐孢属 (Dactylaria),
隔指孢属 (Dactylella)和
复端孢菌属 (Trichothecium)。
这些真菌捕获线虫猎物的机制
?产生粘性分枝的网状结构,
?粘性结,
?粘性环
?收缩环
这些粘性结构具有类似蜘蛛网的功效，当线虫爬经
粘性结构时，被粘住而捕获 ；而收缩环具有类似食
虫草的捕虫器的功能，当线虫爬过收缩环时，这种环
突然收缩从而捕获线虫 。
一般认为，被捕获的线虫补充了真菌生长繁殖所需
的氮源的不足。
寄生性的卵菌纲真菌 (Haptoglossa mirabilis) 与“枪”
细胞。
这种真菌的游动孢子可以产生一种特殊的孢囊，
孢囊一经发芽便可生成“枪”细胞，与孢囊一起形
成一种特殊结构，但轮虫碰到这种结构时，“枪”
细胞就可象导弹发射一样，迅速射出子囊孢子而注
入轮虫体内。在轮虫体内子囊孢子长成菌体，杀死
宿主，从而获得更多的营养。
介壳虫与隔担耳属
(Septobasidium)真菌
介壳虫是植物寄生生物，以吸取植物汁液为生。
它们的卵就感染有真菌，这种真菌在介壳虫的成虫
全身覆盖菌丝以捕获之，但并不立即全部杀死它们。
介壳虫可在覆盖菌丝的父辈上生长并产卵。当轮虫
幼虫可在菌丝之间饮食植物汁液时，其父辈便被真
菌所分解成为真菌的营养。在这种关系中，真菌为
轮虫提供保护，而轮虫则为真菌提供营养物质，并
由于虫体的运动而把真菌广为扩散。
3、动物疾病
很多微生物，包括病毒、细菌、真菌和藻
类都可引起动物疾病。如我们人类的绝大多
数疾病就与微生物有关，从流感、某些癌症
到艾滋病等都是由微生物引起的。
微生物引起动物疾病的致病过程
微生物引起动物疾病的致病过程可以分为以下类型,
1）、一种是微生物在动物体表或体内生长，引起感
染而致病；如各种炎症
2）、另一种是微生物在动物体外生长，产生有毒物
质，引起动物疾病或改变了动物的栖息条件,
使得动物不能在健康的条件中生存；
3）、生长的同时又产生毒素。 如霍乱弧菌和痢疾杆
菌等。
1）感染性微生物
感染性病原或寄生微生物，必然可以在动物体表
或组织上生长繁殖（有些是专性寄生的）。这些微
生物通常从动物体上的天然开口，如呼吸道或消化
道，进入动物体，也可以由伤口或其它动物叮咬等
而感染动物；一旦进入动物体内后，这些病原微生
物便掠夺宿主的营养生长繁殖或利用宿主的合成体
系合成病原体自身，可引起宿主动物, （ 1） 致病甚
至死亡或（ 2）产生免疫应答从而防止了病原微生物
的进一步生长繁殖。
2）产生毒素
微生物还可产生多种无机的或有机的毒素。如淤泥
微生物种群产生 H2S的积累，对动物致毒；微生物产
生的毒素，通过消化道进入人体，引起食物中毒，如
肉毒杆菌素、黄曲霉毒素、毒蘑菇等。当研究微生物
毒素导致动物疾病的时候，应当考虑微生物生长及产
生毒素的条件、毒素在环境的活力情况、致病浓度等
等。
3）生长的同时产生毒素
4）条件致病菌
健康动物和人类的组织是无菌的，但是在它们
的体表栖息有很多的微生物，如人的皮肤，脱落
的表皮细胞以及汗腺等分泌物含有角蛋白、脂类
及脂肪酸等，都可以作为微生物生长的基质，因
此人的皮肤上可发现很多的微生物，特别是革兰
氏阳性菌和酵母，虽然它们在正常情况下是无害
的，但在某些情况下（如受伤或烧伤等），有些
微生物（如金黄色葡萄球菌）就可成为病原菌
5）疾病的传染性
大多数病原微生物都具有传染性，这主要取决于病
原体离开原宿主而感染新宿主能力、病原体的密度、
动物种群的密度、病原体抵抗在宿主体外不良环境的
能力等等。动物种群的微生物疾病是一种在质量和数
量上控制动物种群及其密度的因素之一
生态名词
1,Autecology 个体生态学
生态学的分支学科, 主要研究生物个体与环境的相互关系, 强调单个生物
生理属性的独特性 。
2,Biodegradable 生物可降解性
一种可被微生物分解成更小分子的化合物 。
3,Biodegradation 生物降解
由微生物或其酶类引起的, 把一种化合物分解成更小分子的过程 。
4,Bioleaching 生物浸出
利用微生物来转化化学元素, 使得它们在使用溶剂过滤时可以被提取出来
5,Ecological domination生态优势
指某一物种或种群在某一特定生态系统中占有优势, 起主导支配作用 。 这样
的物种就叫生态优势种
6,Ecocline生态变异, 也叫生态差异
指一种生物由于所处生态系统的变化或不同而引起的变异 。
7,Ecological clan生态宗
指以生态特性为特征的生物类群的总称 。
8,Ecosystem diversity生态多样性
指形形色色、结构与功能各不相同的生态系统。
9,Ecospecies生态种
指由于生态系统的变化或改变而出现的生物物种 。
10,Food web 食物网
生物之间的一种关系, 在这种关系中能量从一种生物转移到另一种生物呈序
列状态, 在该序列中每一种生物都以其前一序位的生物为食并被其后一序位
的食物所吞食 。
11,Guild
在一个生物群落中利用相同资源的所有种群 。
12,Microbiota
一定环境中协同作用的所有微生物的总称 。
13,Xenobiotic compounds 生物外源性物质
是指那些人工合成的, 具有不被现有降解酶系所识别和作用的分子结构和化学
键序列的化合物, 简言之就是那些不能被生物降解的化合物 。
14,Microbial community微生物群落
是指在一定区域 (栖息地 )内存在并相互作用的微生物种群的总称 。
15,Microbial population微生物种群
是指微生物物种的群体, 是微生物生态系统中发挥特定功能的最小单元 。
16,Niche生态位
指生态系统中构成生物群落的某个生物种群所处的, 具有一定生态学功能的栖息地 。
17,Microbial ecology微生物生态学
是研究和揭示微生物系统与环境系统 (包括动, 植物 )之间的相互作 用及其功能表达规
律, 探索其调控和应用途径的学科 。
18,Ecological unit生态元
从基因, 个体, 种群以至到整个地球, 所有生物组织层次, 均是具有一定的生态学结
构和功能的单元, 这种单元即为生态元 。
19,Microbial system微生物系统
自然界中任何环境条件下的微生物, 都不是单一的种群, 微生物之间及其与环境之间
有着特定的关系, 它们彼此影响, 相互依存呈现着系统关系, 这就是微生物系统 。
20,Microbial Ecosystem微生物生态系统
是指微生物系统及其环境 (包括动植物 )组成的具有一定结构和功能的开放系统 。
21,Biogeochemical cycling生物地球化学循环
营养元素在全球范围内的不同生物之间经不同化学价态或化合物形式的相互转
化，从而达到在整个生物界重复循环使用的目的。是生命发展的结果，也是生命发展
的需要。
22,Biomagnification生物放大
是指在食物链中不同层次的生物可以逐级浓缩生物外源性物质或其他物质的作
用, 而使得在级别越高的生物中其浓度越高 。 这样的生物外源性物质必须满足以下两
个条件,(1) 难以生物降解, (2) 亲脂性 。
23,Neutralism中性关系或称一般关系 。
表明两个微生物种群之间缺乏相互作用 。 中性关系不可能在微生物群落中具有
相同或相似功能的种群之间发生, 而只能在代谢类型相差极大的种群之间存在 。 在空
间上相互分离, 低密度, 寡营养, 不利于生长繁殖的环境 (如低温冷冻, 干燥的大气
中 )或处于休眠状态的微生物种群之间才可能出现中性关系 。
24,Commensalism偏利共生关系
指一个种群获利而另一个种群不受影响的共生关系 。 偏利共生虽然常见, 但不
是专性的 。 是两个种群之间的单向性关系, 即只有不受影响的种群向获利种群提供物
质或环境条件的利益, 但获利种群亦可以从其他种群获得所需的物质或环境利益 。
25,Synergism协同作用
两个微生物种群的协同作用关系表明了两者均在此关系中获得利益，但
这种协作不是专性的，两个种群在自然环境中均可以独立存活。协同作用关系
也比较松散，任一种群均易于被其他种群所取代。互养关系 (Syntrophism)是协
同作用的典型代表。互养是指两个或更多的微生物种群互相提供营养的一种协
作关系。
26,Mutualism互惠共生关系
互惠共生关系可以认为是协作关系概念的延伸, 是两个互利种群之间的
一种专一性关系, 即在互惠共生关系中的两个种群的任何一个均不能被其他微
生物种群所替代, 这两个种群相互依赖, 各自均不可能在环境中独立存活 。 地
衣是这种互惠共生关系的典型代表 。
27,Competition竞争关系
竞争关系是指两个生活在一起的微生物种群由于使用相同的资源 (空间或
有限营养 )而使两者的存活和生长都受到不良的影响。竞争关系可以在限制任
何一种生长资源的情况下发生，如碳源、氮源、磷源、硫源、氧气、水等等。
由此可见，竞争关系在两个亲缘关系越近的微生物种群之间也越容易发生，因
此竞争关系是一种普遍存在的微生物之间的相互作用方式。
28,Antagonism拮抗作用或 Amensalism称偏害作用
一个微生物种群产生一种物质对其他种群产生抑制或毒害作用，种群之间的这种关
系就叫拮抗作用或偏害作用。产生这种物质的微生物种群其本身并不受这种物质的影响，
是其在竞争中处于有利地位，更好地在自然环境中生存。
29,Parasition寄生关系
一种微生物生存于宿主体内从中夺取所需的营养物质并对宿主造成损害, 这种关系
就叫寄生关系 。 一般来说, 寄生关系的专一性也比较高 。
30,Predation捕食关系
一种生物吞食并消化另一种生物就叫捕食关系 。 在微生物世界, 寄生关系与捕食关
系的区别并不明显 。 例如, 食菌蛭弧菌 (Bdellovibrio bacteriovorus)与某些革兰氏阴性细菌
的关系, 有些人认为是寄生关系, 另一些人认为是捕食关系 。
31,Competitive exclusion principle竞争排斥原理
由于种群之间的竞争关系导致了亲缘关系密切的微生物种群之间的分离作用 。
32,Bioremediation生物整治
也称生物修复或生物恢复, 是国际上最新兴起的处理环境污染的
生物工程技术, 是指利用处理系统中的生物, 主要是微生物的代谢活动
来减少污染现场污染物的浓度或使其无害化的过程, 其最大特点是可以
对大面积的污染环境进行治理, 目前所处理的对象主要是石油污染和农
田农药污染 。
