《微生态诱发控制系统程序机制及其应用.docVIP

微生态诱发控制系统程序机制及其应用 蔡清赞 黄荣昌 联合编撰 去年日本爱知博览会的主题为「自然的睿智」，而英国Bath大学和Reading大学在仿生学（Biomimetics）有许多突破，均是起因于对大自然奇妙生物之研究，而学习其优良的设计而应用于人类其它的工程。21世纪为Biotechnology之世纪，生物科技正迅速兴起。英国仿生学一些研究之内容如松果效应、莲花效应、朋驰仿生概念车及大自然一些「神奇的平常事」以显示其中的奥妙。 然而大自然中最神奇的莫过于生态学，特别生物借着竞争、合作、共生、寄生、抗生、剥削、捕食产生彼此竞合的关系，且外在环境包括日光、水、氧气、温度、pH值、空间、微量元素而影响其恒定性、生物时钟、生理律动及其生命周期，产生品种的差异、生命周期的差异、习惯性的差异并因其限制因子产生品种上极大的差异。 而生态系的组成包括生产者、消费者、分解着及转换者使物质循环作用生生不息；生产者是指能自行将无机物转变成有机物而获得能量及营养的生物是自营性的生物；消费者是指必须从生产者那里取得能量和营养的一群生物；分解者又称还原者也是由一群异营生物所组成，他们的功用是：将有机物分解成无机物回归到环境系统中，转变者是当分解者分解有机物成为无机物后，将某些无机物转变成可被植物吸收的型式方可再循环利用。 微生态系统 然而在生态系中微生物占有举足轻重的角色，而在微生物界中仍有一般生态系的组成包括生产者、消费者、分解者及转换者之组成，有藻类等生产者、有纤毛虫、鞭毛虫、轮虫、扁虫类等消费者，也有细菌等分解者及如固氮菌、消化菌等转换者，产生微生态循环，生生不息为大自然的凈化默默的贡献心力。 微生态系统的平衡 一般稳定的微生态具有多样化的组成成分、有复杂的传递途径、有平衡的能量进出及有自我修护的调节功能，而其传递途径包括能量流动会遵守『十分之一定律』且具有稳定的食物网，在同一营养阶层中有多样族群组合使生态系中之物种略有变动时也会因代偿的功能的发挥而稳住生态系。 生态系中自外界输入之能量与向外输出之能量接近平衡，亦即生态系中总生产量与呼吸消耗量的比值接进于一。缘于微生态复杂的食物网、也基于各类多变的传递途径，一个成熟稳定的生态系会具有较高的抗干扰能力，如受到内在或外在的破坏，它仍会经由自身调节能力达到修护的功能。 微生态系平衡调节机制 生态系是否平衡稳定和其调节能力有关，而调节机制包括物质能量输出输入调节、负回馈控制调节及生物环境的适应调节。还有抵抗力及恢复利的调节。 物质能量输出输入调是一个生态系中输入能量减少，它会以降低总产量来因应。因此输入某些物质，可能会增减某些物种生成，影响其生产者、消费者的生成物种走向，负回馈控制调节是生态系中某一组成成分出现变化，由于食物链或其传递途径等因素，会使生态系内的相关成分也引起一连串的因应改变，但最后的结果是回过头来抑制最初的变化不要再抑制下去，生态系中的变化，可能起源于非生物成分的变动(如气候变化、或微生态中的人工变化)或由生物成分的变化(某些微生物大量引入)就会产生生物与环境间的适应变化，不论变因来自生物或环境，对应的另一方都会以因应的改变来调整双方的互动，使彼此间的关系再恢复到原有的协调状态。微生物会以改变自身生理、型态或行为的方式，或以物种群落的组成来适应并重建自己与环境的关系。 微生态系对外界环境之抵抗力与恢复力 另外微生态承受外来的干扰的耐受度称为抵抗力。构造越复杂、发展越成熟之生态系有越强的抵抗力，而生态系受强烈的干扰后，原有的平衡状态可能被严重破坏，甚至整个生态系既成的相貌也会完全的改变，但微生态圈经一段时间后，仍可恢复其原来的样子这就是生态系的恢复力。 微生态系生态失调的征兆 尽管微生态系有各种自动调节的功能，但如果强度过大或干扰时间过久，微生态系仍难免被毁灭的命运，如人为的水污染或土壤污染，其干扰本质都事件进而长远的，所以不管强度或时间方面微生态系所承受的，都可能已超过其自动调节能力的极限，于是功能降低、结构破坏等衰败现象便逐渐显现，而使微生态系失调。 微生态失调的征兆是构成微生态系中某种物种成分的消失，而各种环境条件变化都会产生失调的征兆。微生态失调的征兆包括组成成员的缺损、结构比例的失衡，能量流动的受阻及物质循环的中断。组成成员的缺损会而产生优势的微生物，如水库中氮磷增多，优氧化藻类成为优势族群的现象，结构比例的失衡即食物链中稳定的营养阶层受到干扰，使底层多于上层的比例关系受到变化，产生微生态失调，能量流动的受阻经常伴随食物链关系破坏或营养阶层比例失衡 微生态系诱发控制系统程序 多种族互利竞逐： 所谓多种族互利竞逐是将数种不同型态的微生物，在一特定条件控制下的开放环境中培养，并由特定的微生物取得环境优势，藉由代谢产物的指向引导其它竞逐的微生物，依照物质变化其能接受的先