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第八章 微生物的生态 前 言 生态学:研究生物系统与其所处环境条件之间的相互作用规律性的科学。 研究内容:微生物群体——微生物区系(microflora)或正常菌群(normal flora)对其周围生物和非生物环境条件的相互作用关系。 生态学研究范围:生物圈(biosphere)、生态系统(ecosystem)、群落(community)、种群(population)。 研究意义: 理论:地球进化和生物进化原因 实践:开发菌种资源、防治有害微生物、新的微生物农药、菌肥、医药、混菌发酵、生态农业,促进探矿、冶金、环保、提高土壤肥力以及开发生物能等 几个概念 生物圈:地球上的所有生物。 生态系统:生物群落与其无机环境相结合、相作用、相调控而成的动态系统。 群落:同一环境中两个以上种群由于生活繁殖上的连锁而构成相依赖、相制约的生物集团。 种群:生活在同一环境中的同种个体组成的能繁殖集团。与同种别地的种群有隔离、有界限。 第一节 微生物在自然界中的分布与菌种资源 本节内容: 一、微生物在自然界的分布 二、菌种资源的开发 一、微生物在自然界中的分布 生物体内外的正常菌群 人体的正常微生物区系 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,称为正常菌群。 正常菌群与人体的关系:一般能维持平衡,菌群内部的各种微生物之间,也是相互制约而维持相对稳定。 变化情况:正常菌群是相对的、可变的、有条件的。 机体防御机能减弱时,一部分正常菌群会成为病原微生物; 正常菌群在非正常部位时也可引起疾病; 由于外界因素的影响,破坏了各种微生物之间的相互制约关系,正常菌群也会引起疾病(菌群失调症)。 其它生物体 无菌动物(germ-free animal):体内外检查不到任何正常菌群的动物 悉生生物(gnotobiotics):已经人为接种某已知纯种微生物的无菌动物 根际微生物(rhizosphere microorganism):植物根系经常向周围土壤分泌各种外渗物质,故根际有大量微生物活动。种类组成受植物的种类和植物发育阶段影响。作用是改善植物营养、分泌生长刺激素及抗生素等;有时也有害,与植物争夺N、P等营养、分泌毒素等。 附生微生物(epibiotic microbe):指生活在植物体表面,主要借其外渗物质或分泌物质为营养的微生物。叶面微生物是主要的附生微生物。 土壤中的微生物 土壤中的环境条件:营养、水分、空气、酸碱度、渗透压和温度条件都适于微生物的生活,是微生物的大本营、也是人类最丰富的“菌种资源库”。 土壤中微生物的数量:按种类递减 细菌——放线菌——霉菌——酵母菌——藻类——原生动物 ~108 ~107 ~106 ~105 ~104 ~103个/g 耕作土壤中,细菌湿重约90 ~225kg;以土壤有机质含量为2%计算,则所含细菌干重约为土壤有机质的1%左右。 土壤微生物的代谢活动,可改变土壤的理化性质,进行物质转化,因此,土壤微生物是构成土壤肥力的重要因素。 若按生物量计算则各种微生物的生物量基本相当。 土壤中微生物的含量 土壤中微生物的含量与土壤有机质含量有直接关系。 表层耕作土中含量最高,耕作层厚度20~30cm,地表土受阳光直接照射,其中微生物含量较低。 采取土样时一般要刮开表土2~3cm后采样。 我国各主要土壤的含菌量(万/克干土) 土类 地点 细菌 放线菌 真菌 暗棕壤 黑龙江呼玛 2,327 612 13 棕壤 辽宁沈阳 1,284 39 36 黄棕壤 江苏南京 1,406 271 6 红壤 浙江杭州 1,103 123 4 砖红壤 广东徐闻 507 39 11 磷质石灰土 西沙群岛 2,229 1,105 15 黑土 黑龙江哈尔滨 2,111 1,024 19 黑钙土 黑龙江安达 1,074 319 2 棕钙土 宁夏宁武140 11 4 草甸土 黑龙江亚沟 7,863 29 23 嵝土 陕西武功 951 1,032 4 白浆土 吉林皎河 1,598 55 3 滨海盐土 江苏连云港 466 41 0.4 水中的微生物 自然界江河湖海等各种淡水与咸水水域中都生存着相应的微生物。 水域中微生物的种类和数量与水域的有机物、无机物的种类和含量,光照、酸碱度、渗透压、温度、含氧量和有毒物质的含量有密切关系。 各种水系: 海水: 平均含盐量:3.5%,密度大、渗透压高、冰点低 微生物组成:多数为革兰氏阴性菌、多嗜盐、河口处有耐盐菌, 嗜盐菌:低嗜盐菌,适于生活在盐浓度2~5%; 中等嗜盐菌,适于生活在盐浓度5~20%; 高嗜盐菌:适于生活在盐浓度20~30% 形 态:多有鞭毛,常见多形性、可变为球形、弧形、丝状及螺旋状,个体小; 生 理:兼性厌氧,生长慢,能在低营养下生活,常产色素,分解
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