微生物生态学复习资料

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微生物生态学

一.生态学概念(ecology):研究生物有机体与其周围环境(生物环境与非生物环境)之间相互关系的一门科学。生物环境(biotic environment)包括微生物、动物和植物;非生物环境(abiotic environment)包括非生命物质,如土壤、岩石、水、空气、温度、光和PH等。生态学又称环境生物学environment biology。

微生物生态学(microbial ecology):研究微生物有机体(细菌、真菌、病毒、放线菌、单细胞藻类及原生动物)与其周围生物环境(生物环境和非生物环境)之间相互作用及其作用规律的一门科学。又称环境微生物学。

二.土著微生物(Autochthonous microorganism):指在一个给定的生境中那些能生存、生长和进行活跃代谢的微生物,并且这些微生物能与来自其他群落的微生物进行有效的竞争。土著微生物一般包括:G+球菌类、色杆菌、芽孢杆菌、节杆菌、分支杆菌、放线菌、青霉、曲霉等。

外来微生物(Allochthonous microorganism):指来自于其他生态系统的微生物,所以这些微生物不能在这一生境中长期生活下去。

群落(Community):指一定区域里,各种群体(Population)相互松散结合的一种结构单位。生态系统:生态系统就是在一定的时间和空间内,生物和非生物的成分之间,通过不断的物质循环和能量流动而相互作用、相互依存的统一体,构成一个生态学的功能复合体。

生态系统=生物群落+无机环境。

影响土壤中微生物分布的因素

●土壤颗粒性质腐殖质》砂土

●土壤水分游动微生物

●氧气上层好氧微生物多(穴居动物活动可以给微生物好氧生长提供条件)

●pH pH对营养物质的利用,微生物吸附,胞外酶的产生和分泌产生影响

●温度蓝细菌能抗变化范围很大的温度;耐寒的藻类(雪藻)

●营养状况有机物对自养细菌有抑制作用(刍溪藻喜欢在营养丰富的鸟粪中)(土

壤颗粒中细菌的不均匀分布)

●人类生产活动

三.淡水微生物的共同特征:

1 能在低营养物浓度下生长

2 微生物是可以游动的

3 表面积和体积比大(柄细菌),有效吸收营养。

研究极端环境中微生物的意义

●研究其强而稳定的特殊结构、机能和遗传基因以及应答因子,对阐明物种起源、生

物进化具有重要意义。

●研究其生理生化特性,可用于量度地球上生命生存的理化极限,对探索宇宙星球上

的生物有参考价值;

●可探索出新的生理途径,生产新酶和新的生物制剂,使用于特殊环境条件,如煤脱

硫、冶炼金属、处理有毒废水、高压深油井探矿、纤维素高温发酵酒精等。

●研究成果可以大大促进微生物在环境保护、人类健康和生物技术等领域的应用。

嗜冷微生物(psychrophiles)

?0℃以下或3~20℃能生长的微生物,

?最适生长温度不超过15℃,

?最高生长温度不超过20℃。

耐冷菌(psychrotrophs)

?0~5℃可生长繁殖,

?最适生长温度可达20℃以上的微生物

嗜中温微生物(mesophilies)

?13~45℃下能生长的微生物

低温微生物适应低温的分子机理:

1.通过信号传导使低温微生物适应低温环境

膜蛋白的磷酸化、去磷酸化反应来感应温度变化

耐冷菌Pseudomonas syringae脂多糖和膜蛋白的磷酸化和去磷酸化反应和温度变化

有关

2.调整细胞膜脂类的组成维持膜的流动性、通透性,保证膜的正常生理功能(膜的改变)

增加不饱和脂肪酸比例,使细胞膜脂类处于流动状态,保持物质转运能力和酶活力

增加不饱和脂肪酸的比例,增加不饱和脂肪酸的合成

缩短脂肪酸链的长度,增加脂肪酸支链的比例,减少环状脂肪酸的比例等(有利于

膜脂熔点的降低并在低温下保持液晶态)

脂含量升高、膜面积增大(有利于提高菌体细胞对营养物质的吸收能力)

3.低温微生物的蛋白质和蛋白质合成(蛋白质的改变:酶分子的改变、其它蛋白质的改

变)

嗜冷菌合成大量的低温酶类,弥补因低温导致的反应速率下降的问题;

嗜冷菌合成产生不同类型的低温酶类(同功酶),在一定范围的不同温度下始终保

持代谢活力,维持生命现象。

低温酶在低温下具有高催化率和高柔顺分子构象。

嗜冷菌中蛋白质以单体和多聚体的形式存在(Vibrio中异柠檬酸脱氢酶的单体比二

聚体对热敏感)

4.低温微生物通过产生冷冲击蛋白(cold shock protein)适应低温环境

当生长温度从21℃降到5℃时,嗜冷酵母能在12 h内合成26种冷冲击蛋白。

5.tRNA的改变

嗜冷菌的tRNA转录后被修饰的程度较低,而这些修饰仅是维持tRNA的基本结构。

维持较好的柔性以及动力学上的流动性。

四. 嗜热菌:在55℃或55℃以上生长的微生物都叫做嗜热菌。

①专性嗜热菌:最适生长温度在65℃~70℃之间,当生长温度低于35℃时,生长便

停止。

②兼性嗜热菌(耐热菌):生长温度范围介于嗜热菌和嗜中温菌生长温度(13℃~

45℃)之间,其最适生长温度在55℃~65℃之间。

③抗热菌:最适生长温度在20℃~50℃之间,但也能在室温下生长。

古细菌:又称古菌、原细菌。是一种原核生物。为单细胞生物,无真正的核,染色体含有组蛋白,RNA聚合酶组成比细菌的复杂,翻译时以甲硫氨酸为蛋白质合成的起始氨基酸,细胞壁中无肽聚糖。

分布:深海的火山口、陆地的热泉以及盐碱湖

代表性古细菌:嗜酸嗜热细菌嗜盐细菌嗜甲烷菌。

高温下微生物生命的分子机理:

1.细胞膜

?增加脂肪酸烷基链的长度

?降低烷基链的不饱和程度

?增加甲基分枝链的比例。

1)嗜热脂肪芽孢杆菌、栖热菌属细胞中含有高比例的长链饱和脂肪酸和具有分枝的脂

肪酸,异和前异脂肪酰基链是主要的。

2)嗜热芽孢杆菌细胞膜中含有w-环己基脂环族的脂肪酸,有利于在低pH和高温下维

持膜的半渗透功能。

3)含类异戊醇,形成共价交联的双层膜,在广泛温度范围内保持膜的液晶状态。

2.呼吸链蛋白

呼吸链的组分和ATP酶的抗热性影响微生物的最高生长温度,嗜热脂肪芽孢杆菌中的ATP酶热稳定性高,对解离剂的抗性大。

3.tRNA

从嗜热微生物中提取的tRNA热稳定性高(碱基取代,硫化)。

4.多聚胺

多聚胺在调节核酸合成、蛋白质合成和细胞分裂方面起着重要作用。

?嗜中温菌中仅含有二聚胺和三聚胺,嗜热菌中含有更长链的多聚胺

?嗜热脂肪芽孢杆菌含有精胺和亚精胺

?多聚胺可以恢复无细胞抽提物的蛋白质合成能力

?热亚精胺具有热抗性活力,高温下稳定核糖体和mRNA与氨基酸tRNA之间的一

种三元复合物。

5.蛋白质

?氨基酸的取代

?生长温度在某种程度上也会决定蛋白质的热稳定性

?增加分子内离子键结合力而稳定蛋白质

?合成热抗性蛋白

?底物和效应物可稳定某些酶

?通过化学试剂对酶进行化学修饰或把酶通过共价键交联在不溶性的多聚物上,

改变蛋白质的分子表面,提高酶的热稳定性

?金属离子可稳定高温下的蛋白质分子

?真菌和酵母中多羟基醇提高蛋白质的热稳定性

?低水活度利用有机溶剂和水混合物制备的酶热稳定提高。

五.嗜酸菌是一种能在低pH条件下生长和繁殖的极端环境微生物,通常在pH2~5生长很好,pH5.5以上生长不好。

抗酸微生物能在强酸环境中生长或生存,但是最适生长pH在4~9之间的微生物;

专性嗜酸微生物必须在pH≤3的环境中才能生长的微生物。

嗜酸菌的应用:

?细菌冶金

氧化Fe2+和S0的细菌能产生酸性的含有Fe3+的溶液,Fe3+可氧化矿石的大量成分,能使Cu2+,U4+,Sn2+,Zn2+,Ni2+,呈可溶状态。

利用氧化亚铁硫杆菌通过微生物沥取法可以从低含量的矿物中大量提取Cu,能耗小。是开采贫矿和尾矿的有效办法,用细菌浸出Cu的速度比完全氧化快56-60倍。

?煤和石油脱硫

利用嗜酸热硫化叶菌氧化无机硫和有机硫化物,减少二氧化硫污染。

?生产肥料

利用硫杆菌氧化元素硫或硫化物产生硫酸,来分解磷矿粉,提高高氟硫酸钙的溶解度,

提高肥效。

?嗜酸菌还被广泛应用到重金属污染土壤的生物修复、耐热酶的提取。

?嗜酸微生物在环境保护中的作用

酸性的矿山废水是由于嗜酸菌氧化分解硫化矿石行成的,危害十分严重。氧化亚铁硫杆菌氧化Fe2+ 形成Fe3+ ,析出沉淀。

六.嗜碱微生物(Alkalophilic microorganisms)是指碱性环境中最适生长的微生物,可区分为耐碱菌和专性嗜碱菌。

耐碱微生物:在pH8.5~9.0之间最适生长,中性条件下亦能生长的微生物。

专性嗜碱微生物:一般情况下在pH≤7时不能生长,最适生长的pH值9左右,pH10以上还能生长的微生物。

嗜盐嗜碱微生物:除了需要高的pH外,还需高浓度的盐。

嗜碱微生物产生的酶:

蛋白酶:洗涤剂的添加剂,不受表面活性剂和助剂的影响,在碱性条件下提高去污能力;

嗜碱杆菌产的蛋白酶稳定、产量高,酶是可溶的,可长时间保存;碱性蛋白酶用于动物皮革的去毛作用,克服石灰硫酸钠处理法环境污染的缺点;碱性的弹性蛋白酶在pH11下降解动物组织的弹性蛋白、角蛋白和胶原蛋白;

环状糊精葡萄糖转移酶:使淀粉转化为环状糊精(CDs);

淀粉酶:水解淀粉,最适pH为10.5;

纤维素酶:处理化工和纺织工业排出的碱性废水;

木聚糖酶:转化木聚糖为木聚二糖和寡聚糖,处理人造纤维废物;

果胶酶:果胶裂解酶用纸张生产工艺改良;

碱性脂肪酶和青霉素酶

七.在高浓度NaCl环境中发现的嗜盐微生物主要有微藻和嗜盐细菌。

抗盐微生物

最适生长的盐浓度在0~0.3 mol/L NaCl之间,

能生长的盐浓度在0~1 mol/L NaCl之间(5.8%)。

主要有肠道细菌和各种微藻,G-细菌盐单胞菌(Halomonas)也属于抗盐微生物。

H.elongata是抗盐能力最大的微生物(5.5mol/L NaCl)。

中度嗜盐微生物(至少0.5%但不超过26%)

最适生长的盐浓度在0.2~2.0 mol/L NaCl之间,

能生长的盐浓度在0.1~4.5 mol/L NaCl之间(26.1%)。

主要有某些真细菌、蓝细菌和微藻,如死海和盐湖中存在的中度嗜盐的专性厌氧发酵细菌盐拟杆菌(Halobacterioids)、生孢盐细菌(Sporohalobacter)、盐厌氧细菌(Haloanaerobium),它们能降解各种有机物。

极端嗜盐微生物

最适生长的盐浓度在3.0~5.0 mol/L NaCl之间(29%),

能生长的盐浓度在1.5~5 mol/L NaCl之间。

主要有盐杆菌和盐球菌,它们属于古细菌。

八.微生物群体内的相互作用:

1.微生物群体内不同个体也存在正和负的相互作用(关键决定于群体密度);

2.微生物群体内的正作用——合作(协同作用)

接种量大小对延滞期的影响(代谢产物、生长因子-群体感应)

如果群体密度小,个体的代谢产物不能得到合理使用,生长缓慢,生长率

增加也缓慢;

如果群体密度大,生长速率加快。

对底物降解、遗传物质交换、病原菌致病和对不良环境抵抗都存在协同作用(遗

传物质的接合交换需要高群体密度 >105个细胞/ml;在群体密度低的时候通过形

成凝结块促进遗传物质交换:粪肠球菌受体细胞产生外激素(Pheromones),外激素

诱导供体菌合成凝结素,使供受体形成凝结块有利于遗传物质的交换.)

通过信号传递达到协同作用,也是保护种的延续的有效途径。

粘液菌的纲柄菌属可以聚集到一个中心细胞上形成子实体而寻找食物,遇到有毒物质也可通过聚集作用避开伤害。

3.微生物群体内的负作用——竞争

(1)对食物的竞争;(营养物、光、空间和宿主)病毒和蛭弧菌竞争受体上的空间(2)产生有毒物质进行竞争;土壤亚表面有机酸的累积会使葡萄糖代谢受到抑制。

竞争的结果导致生长率下降。

不同微生物群体间的相互作用:

1、作用效应

①一方得益,另一方无影响;

②双方都得益;

③一方得益,另一方受害。

2、相互作用的种类(8种)

0:无影响

+:正效应

-:负效应

共代谢指在某种特殊底物上生长的一种群体能顺便氧化第二种底物,而第二种底物不能作为这一种微生物群体的碳源和能源。

Eg: Jackson Foster观察到依靠石蜡烃生长的诺卡氏菌,在加有芳香烃的培养液中,对芳香烃具有氧化作用。

共代谢在污染环境中的污染物降解过程起着很大的作用。

九.微生物与植物根之间的相互关系

根际植物根系直接影响下的特殊生态环境,即从根表面到距根1~2mm范围受根系分泌物控制的薄层土壤。

根际效应在根际中,植物根对土壤微生物群落的组成和密度有直接的影响,这种影响叫做根际效应。

(1)根际是根际微生物的特殊生态环境

A.根系分泌物和脱落物是根际微生物的重要营养和能源;

分泌物

氨基酸:各种氨基酸;

有机酸:乙酸,丁酸,乳酸,柠檬酸,苹果酸等;

碳水化合物:葡萄糖,果糖,核糖,半乳糖等;

维生素类物质:生物素,硫胺素等

脱落物

死亡根系和脱落的根毛、根冠、根表皮细胞等。

B. 根系的呼吸作用影响根际土壤的气体组分、pH值、Eh等;

离根越近,CO2的含量越高,O2的含量越低;

O2含量少影响根际范围的Eh,一般偏低;

由于根系分泌有机酸影响根际的pH值,一般偏酸。

C. 根系的吸收作用对根际土壤微生物的影响;

根系吸收作用强,分泌物也就多,根际效应也就大。

根系吸收作用强,根际水分充足,根际微生物发育量也就大。

D. 根际温度一般比非根际土壤温度高1-2℃。

(2)根际微生物

A. 受植物根系的选择和促进作用,从而构成了不同的根际微生物区系

豆科植物根系分泌物多为含氮物质,禾本科植物多为含碳物质;

同一科植物不同生长阶段其分泌物也不相同;

B. 根际微生物的发育量用根土比(R/S)表示

R/S:根际微生物和非根际微生物的数量之比.一般耕作土壤R/S约为

5-20:1

R/S的大小在一定程度上可反映土壤肥力及土壤生态的情况

(影响R/S大小的因素:1.土壤有机质含量的多少;2.植物生长情况;3.根际微生态:水分、pH、Eh)

C. 根际微生物类群

细菌、放线菌、真菌、原生动物

细菌为主

(3)根际微生物对植物的作用P67

A、有益影响

(a)有效化营养元素——微生物的代谢作用加强了有机质的分解,促进植物营养元素的矿化,增强了对作物的养分供应。

(根际微生物通过溶解矿物中的磷酸盐,给植物提供可溶性的磷酸盐,加快植物对磷酸盐的吸收。)

(b)促进植物生长——根际微生物能合成多种生长素(硫胺素,生物素,维生素B12,泛酸,核黄素)、植物生长激素(吲哚乙酸(IAA),赤霉素类),加速种子萌发和根毛发育。

(节杆菌、假单胞菌和农杆菌能产生一些有机物,刺激植物生长。)

(c)根际微生物分泌的抗生素类物质,有助于作物避免土著性病原菌的侵染或杀死植物病原菌,却与其它根际微生物建立协作关系。

(d)产生铁载体(Siderophore),改善植物的生长条件,促进植物生长。

(e)根际中的菌丝体可以转移植物中的放射线物质和重金属等有害物质。

(f)根际微生物产生二氧化碳,使钙增加可溶性,有利于植物吸收。

(g)根际中自生固氮菌可以固定大量的N2,给植物提供有机和无机氮。

B、不利影响

(a)微生物与植物竞争矿质营养,在一定时间内减少了对植物养分的供应,造成对植物生长的不利。反消化细菌使含氮物质变成N2,养分损失。

细菌对某些重要元素的固定可严重影响植物的发育。

(果树——小叶病——细菌固定锌;燕麦——灰斑病——细菌固定氧化锰)

(b)由于不同植物根际条件的选择性,某些病原菌在相应植物的根际得到加富,更助长了病害的发生。

连作障碍长期种植同一作物造成根际有毒物质积累,虽然每年施肥充足和采用相同的栽培措施,但作物产量仍每年下降的现象。

(c)某些微生物产生的有毒物质能抑制种子的发芽、幼苗的生长和根系的伸长。

(d)根际微生物产生生长激素过高,可抑制植物生长。

2.菌根(Mycorrhizae)是某些真菌和植物根系的互惠共生联合体。真菌叫做菌根菌,包括子囊菌和担子菌。

●外生菌根-真菌菌丝在植物幼根表面生长并交织成鞘套状结构包在根外,其厚度在

20-100μm之间,大多数为30-40 μm ,使根呈臃肿状态。

对植物的有益作用

●增加宿主根的寿命;

●增加从土壤中吸收营养物质的速率;

●选择性吸收磷酸根,含氮化合物,钾离子和钙离子,再传给植物;

●增加对植物致病微生物、毒素的抗性;

●增加植物抗高温、干旱和pH等不良环境;

外生菌根菌的研究应用,对于发展林业育苗,促进林木生长发育以及绿化荒山、矿厂废地有重要意义。试验表明:利用外生菌根可使树木提前4~5年成材。

对外生菌根菌及其菌根关系的研究对进一步驯化野生食用菌,扩大优质食用菌栽培生产也具有实际意义。

●内生菌根菌丝直接入侵根表皮细胞内和细胞外,不形成哈氏网;在皮层细胞内的菌

丝,其顶端膨大且分枝,形成泡囊(Vesicule)-丛枝(Arbuscule)菌根,故又称VA菌根;

(1.内生菌根菌属于接合菌亚门内囊霉科中的一些属种:无柄孢囊霉属、硬内囊霉属2.VA 菌根多形成于禾本科和豆科植物。3.兰花植物特异地与密环菌和枯丝核菌形成内生菌根,兰花种子萌发能力增大。)

丛枝菌根同植物的关系:

①植物光合作用为真菌的生长发育提供碳源和能源。

②丛枝菌根增加了根圈的范围,增加了根系对水分的吸收,提高植物的抗旱能力,改善植物营养条件。

③丛枝菌根在植物吸收养料中的作用:扩大根系吸收范围,提高了从土壤溶液中吸收养料的吸收率。

④促进根圈微生物的固氮菌、磷细菌生长,并对共生固氮微生物的结瘤有良好的影响。

⑤与植物病害关系:有好有坏,不清楚。

菌根菌和植物间在共生作用中的生理分工

植物为菌根菌提供定居场所,供给光合产物;

菌根菌的菌丝纤细,表面大,可扩大根系吸收面积,如1mg直径为10μm的菌丝的

吸收功能,相当于1600mg直径为400μm的根;

菌根菌能活化土壤养分特别是有机、无机磷化物,供植物利用;

菌根菌合成某些维生素类物质,促进植物生长发育。

根瘤菌与豆科植物共生固氮

根瘤菌固定大气中的气态氮为植物提供氮素养料;

豆科植物的根的分泌物能刺激根瘤菌的生长,同时,还为根瘤菌提供保护和稳定的生长条件。

弗兰克氏放线菌与非豆科木本植物的共生固氮

非豆科木本植物主要有:桤木、木麻黄、杨梅、马桑、沙棘和胡颓子等。

能固氮的非豆科植物具有很强的适应性和抗逆能力,可以作为荒山、海滩和沙漠绿化的先锋树种,在改善生态环境,解决农村燃料和饲料来源及林业生产等方面均有重要的应用前景。

动物与发光细菌之间的关系

某些海洋无脊椎动物和鱼类能与发光细菌建立互惠共生关系。

某些鱼身上有像囊状的特殊器官,器官中存在发光细菌,鱼给发光细菌提供营养、

生活环境并保护细菌免遭竞争作用。

细菌发光可以为鱼类在海底寻造目标,辨别不同性别的鱼,发出信号,作为鱼的诱

饵。

(明亮发光杆菌,费氏弧菌,青海弧菌(淡水、绿光))

十.微生物与生物地球化学循环

生物地球化学循环(biogeochemical cycle)是指生物圈中的各种化学元素,经过生物化学作用在生物与非生物之间转化和循环。

微生物参与的生物地球化学循环对于生态系统具有重要意义

生物地球化学循环对于保持生态系统中的物质和能量流动处于平衡状态是非常重要

的。(微生物的分解作用)

生物地球化学循环对于动物和植物的生长和生存是必不可少的,因为微生物的代谢

活动直接影响动植物的生命活动。

生物地球化学循环对于消除环境污染物起重要作用,自然环境自净的主要力量。

生物地球化学循环在很大程度上决定了生态系统中的生产力,微生物高活力的矿化

有机物释放二氧化碳,使光合生物能进行光合作用。

微生物在碳循环中的作用降解作用(降解作用、呼吸作用、发酵作用、甲烷形成、光合作用)。

微生物在碳素循环中的作用

微生物在碳素循环中,既是有机质的制造者,又是有机物质的唯一分解者,通过它的分解作用,可为大气补充95%以上的CO2。

①陆地,有机质的制造者主要是高等植物,微生物也是参与者;如极端环境(岩石、

地球两极、高盐和高温区、深湖和海洋),有机质的制造者主要是微生物;

②微生物具有分解简单有机营养物和某些天然多聚物(淀粉、果胶、蛋白质;纤维素

和木质素)的能力;

③微生物还参与CO的循环:

氮循环:固氮、氨化作用、硝化作用、硝酸盐还原和反硝化作用。

氨化作用微生物分解有机物氮化合物释放NH4+(NH3)的过程。

硫循环:

1.硫化作用在好气条件下微生物将还原态的无机硫化物氧化成SO4 2-的生物学过程。

2.参与作用的微生物种类——主要是细菌

A.无色硫细菌

硫化杆菌属:

?无芽孢小杆菌,G-,化能自养菌,该属菌种除脱氮硫杆菌可在厌气条件下进行硫的

氧化营无氧呼吸外,其余均为好气呼吸。

?氧化硫硫杆菌、氧化亚铁硫杆菌、新型硫杆菌(兼性自养)。

硫化叶菌属:

?属古菌范畴,耐酸性特强,嗜酸菌,适温70~75℃,G-,无芽孢,球状。

丝状硫磺细菌:

?细菌个体大,常连接成链状,积累硫磺颗粒。

B.有色光能自养硫细菌

十一、

BOD(Biological Oxygen Demand)——生物需氧量,指水中有机污染物在需氧微生物作用下氧化分解所消耗的O2量。

BOD520 20℃条件下恒温培养5d,有机污染物在需氧微生物作用下氧化分解所消耗的O2量,单位是mg/L。

COD(Chemical Oxygen Demand)化学需氧量,指水中有机物被氧化剂氧化时所消耗的O2量。强氧化剂:硫酸存在时,K2Cr2O7使有机物化学氧化。

TOD(Total Oxygen Demand)有机碳、NH4+和有机氮被氧化过程中所消耗的总氧量。

活性污泥中的微生物

(1)细菌

●G-细菌为主要菌

气杆菌、亚硝化单胞菌、假单胞菌、芽孢杆菌、棒杆菌、诺卡氏菌、球衣菌、螺菌、动胶菌、产碱杆菌、大肠杆菌、丝状细菌等

●不同类型的污水含有不同的细菌群体

如抗生素厂污水中,假单胞菌为主。

(2)原生动物

●纤毛虫、鞭毛虫、轮虫、线虫等

●污水中有机物负荷过重或处于不利条件时,纤毛虫很少,鞭毛虫很多。当曝气池中

出现大量纤毛虫时,说明污水处理效果良好。

●作用:稳定活性污泥中的微生物群体,改善排出的水质,对活性污泥的絮凝起一定

作用。

(3)真菌

◆主要是丝状真菌,如毛霉属、根霉属、曲霉属、青霉属、头孢霉属、木霉属等,大

约有20种真菌。

◆数量不大,不是活性污泥微生物区系中的主要成员。

◆某些丝状真菌会引起污泥膨胀,如地霉属占优势时。

微生物修复技术是指利用处理系统中的微生物的代谢活动来减少污染现场污染物的浓度,或者使环境中的污染物的危害减少到最低程度。

这种技术的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有石油、废水及农药污染。

农业生态学复习资料

农学专业《农业生态学》末考备考复习参考资料各位同学:揣摩考点、识破亮点、巧抓重点、攻克难点,是末考备考复习过程中的四大秘诀,也是我们巩固知识、加深理解、强化记忆的得力技巧。希望广大同学能够勤奋备考,诚信应考,亮出真才实学,考出优异成绩。建议大家在复习的过程中结合课本及课堂笔记,并根据自身实际就本资料中出现的相关失误与漏洞请自行补充完整,由此带来的不便还望你见谅。在此祝大家新年快乐! ---军军 第一部分:生态农业与持续农业 一、生态农业及其产生的原因 1、生态农业:运用生态系统中生物共生和物质循环再生原理,采用系统工程的方法吸收现代科学成就,合理地组织农、林、牧、渔、加等产业,以实现经济生态和社会效益协同发展的农业生产系统。 2、产生的原因:现代农业有许多负效应,推动了生态农业的产生,主要表现在能源过度消耗、水资源需求量大,供需矛盾突出、成本增加、污染加剧、人口压力不断增大、其他问题如种植结构的单一化,水土流失等。 二、生态农业的基本原理 1、整体效应原理; 2、生态位原理; 3、食物链原理; 4、物质循环与再生原理; 5、生物的相生相克原理; 6、生物与环境的协同进化原理。 三、生态农业技术体系 1、多维集约用地技术(多熟种植、立体种养)。 2、物质的多层次利用技术A.动物粪便的多层次利用(作为腐生生物的食物源、肥料化、基质化、能源化);B.秸秆的多层次利用(直接还田为肥、堆肥还田、作为动物的饲料、基质化、能源化); 3、物质的良性循环技术(种养结合、立体种植、水土保持技术); 4、生物防除病虫草害技术(利用轮作、间混套作技术来控制病虫草害;通过收获和播种时间的调整来减少病虫草害;利用生物天敌来控制病虫草害); 5、生物能源及再生能源的开发利用技术(沼气的开发利用技术、地热能的开发利用技术)。 第二部分:农业资源利用和生态环境保护 一、农业资源分类 1、按可更新的能力可以分为可更新的自然资源和不可更新的自然资源。 2、按贮藏性可分为可贮藏性资源和流逝性资源。

南京农业大学 土壤微生物与生态 习题 重点 答案 刘满强 教授

土壤生物与生态学复习指导 第一章绪论 基本概念:土壤生态学/土壤生态系统。 土壤生态学的概念土壤生态学是研究土壤生态系统内生物与生物、生物与非生物环境之间 的相互作用及功能过程的学科。土壤生态学是研究土壤生态系统的结构、功能及调控规律的 学科。土壤生态学是研究土壤与环境之间相互关系的科学 (徐琪,1990)。 土壤生态学土壤生物之间及与周围环境相互作用的研究. 土壤生物学相对于土壤物理和 土壤化学,以生物个体本身为研究重点的学科. 土壤生物化学主要研究包括土壤内的微生 物过程、土壤酶及土壤内有机质形成和周转的研究. 土壤微生物学研究土壤微生物及其生 态过程的传统学科. 微生物生态学微生物生态学研究的生境包括土壤、植物、动物、淡水 和海洋及沉积物,它包含了部分土壤生物学和土壤生态学的内容. 土壤生态学的研究内容。 ①土壤生物与非生物组成份的数量、构成及时空分布;②土壤生物的相互作用及其与土壤 环境的关系;③土壤生物群落及生态系统的发展和演替;④土壤生物多样性、生物相互作 用与生态功能的关系;⑤土壤生态系统的物质循环、能量流动和信息交换;⑥土壤生态系 统结构和功能的恢复和维持;⑦土壤生态系统与其他生态系统之间的相互作用。⑧土壤生 态工程及各种应用研究⑨结合和发展生态学理论的研究 土壤生态学的研究主要发表在哪些中英文专业杂志上(各举例3个) 土壤生态学方面的研究报告主要发表在生态学报、应用生态学报、土壤学报、生物多样性、 生态学杂志、其它土壤及微生物、植物和环境类的杂志上;Soil Biology and Biochemistry、Microbial Ecology、Biology and Fertility of Soil、Plant and soil、Pedobiologia、European Journal of Soil Biology、Agriculture, Ecosystems and Environment、Biogeochemistry、 FEMS Microbiology Ecology、 The ISME Journal和Ecology Letters、 Ecology、Journal of Applied Ecology、Ecological Application、European Journal of Soil Biology、Functional Ecology、Global Change Biology 等刊物上。 我国进行土壤生态学研究的主要科研机构。 中国科学院南京土壤研究所,中国科学院生态环境研究中心,中国科学院植物研究所,浙江大学 环境与资源学院 第二章土壤生物的生境 土壤结构 土壤质地是指土壤中不同大小颗粒砂粒 sand – mm),粉粒silt – mm),黏粒clay(< mm) 的相对比例。土壤质地,一般分为砂土、壤土和黏土三 大类。土壤质地主要继承了成土母质的类型和特点,是较为稳定的自然属性。土壤质地与土 壤持水性能、阳离子交换量,植物和生物养分的短期库有关;因此土壤质地的重要性在于 它(黏土矿物的类型和数量)决定了土壤保持水分和养分的能力。质地的测定实际上就是颗 粒组成的测定。土壤结构是不同大小的颗粒结合或团聚形成具有一定稳定性的土块或土团。 稳定(力稳、水稳)团聚体的形成需要物理、化学和生物学因子的相互作用。土壤结构的 稳定性常用土壤大团聚体的比例来反映。一般将直径大于的团聚体视为大团聚体。土壤结 构主要不仅受到成土母质的影响,而且也是人类可以调控的属性。土壤结构很早就被认为是 高肥力和高生物活性土壤的标志。良好的土壤结构能够促进水气流通、利于土壤生物的迁移, 从而增加营养交互的机会;当然,也利于根系的生长。土壤结构受到土壤生态学家的强烈 关注,其重要性不仅决定了土壤水分和养分的分布和保持能力,而且其创造的孔隙分布也 决定了土壤生物能否获得栖息空间。土壤团聚体的传统测定方法

微生物分子生态学常用软件使用方法

实验七微生物分子生态学常用软件使用方法 微生物生态学研究中测序已经成为一项常规的必不可少的分析手段,实验后常常会得到大量的核酸序列,有的是细菌基因组上随机的序列片断,有的是16S rRNA基因的克隆文库,有的是功能基因序列等等,如此海量的序列数据,需要进行正确、快速和有效的分析,熟练掌握各种生物学软件的使用方法就显得尤为重要。这里我们主要介绍如何进行序列同源性分析,如何构建系统进化树,如何对克隆文库进行分析,如何对DNA指纹图谱进行比较分析,介绍相关软件的使用方法。 一、实验原理 这里简要介绍序列数据分析过程中用到的软件: BLAST是NCBI(the National Center for Biotechnology Information)的一项服务。BLAST在网络上可以直接使用,我们可以提交序列,并与NCBI数据库(GenBank+EMBL+DDBJ+PDB sequences)进行比对,之后会将一系列的结果返回给用户。 GeneTool可以进行核酸分析,本文中主要用于去除载体序列。 ClustalX 1.8:广泛使用的多序列比对程序,在ClustalW多序列比对程序的基础上增加了图形用户界面。输入为多序列的Fasta格式文件,进行多序列全局比对生成结果的同时,在指定文件夹生成“.dnd”和“.aln”格式文件。 PhyloDraw 0.8:构建进化树的绘图工具,它支持多种多序列比对软件的Multiple Alignment 结果。本实验采用ClustalX进行多序列比对,生成“.dnd”格式的比对文件,最后用PhyloDraw 画出序列进化树。它支持Unrooted tree(无根树)、Rooted tree(有根树)、Radial tree(放射状树)、Rectangle cladogram(矩形进化分支树)、Slated cladogram和Phylogram(序列进化树)。这些都是不同的树型,结果是一致的。 下面简要说明Blast、Fasta、Cluastx、PhyloDraw等进行序列比对以及构建进化树的算法等,作为深入研究的理论基础。 DNA序列的比对是生物信息学的基础之一,寻找序列相似性的过程称为序列比对。 系统进化推断是通过生物间可观测的性质来建立物种之间进化关系假说的方法。我们的目的是构建系统进化树,它已成为相似性比对为基础表示进化关系的很直观的方法。系统进化树是严格的二叉树,二叉分支假设极大的简化了建树算法。在系统进化树中,序列之间的进化距离可以作为树枝长度的度量。构建系统进化树的方法很多,主要有以下四种方法:

第九章 微生物生态习题及答案

第九章微生物生态学习题 一、名词解释 1.硝化作用 2.菌根 3.活性污泥(activated sludge): 4.反硝化作用 5.硫化作用 6.氨化作用 7.共生 8.微生物生态学 9.根际微生物: 10.根圈效应: 11.根土比: 12.氨化作用: 13.微生态制剂(microecologics): 14.正常菌群(normal microflora): 15.条件致病菌(oppotunist pathogen): 16.拮抗(antagonism): 17.寄生(parasitism): 18.富营养化9eutrophication): 19.BOD(biochemical oxygen demand): 20.COD(chemical oxygen demand): 21.TOD: 22.DO: 23.产甲烷细菌(methanogens) 二、填空题 1、从,,,生境中可以分离到嗜热微生物;从,和生境中可分离到嗜盐微生物。 2、磷的生物地球化学循环包括3种基本过程:、、。 3、微生物种群相互作用的基本类型包括:,,,、、和。 4、嗜热细菌耐高温的使DNA体外扩增技术得到突破,为技术的广泛应用提供基础。 5、嗜生物推动的氮循环实际上是氮化合物的氧化还原反应,其循环过程包括,

,和。 6、按耐热能力的不同,嗜热微生物可被分成5个不同类型:,, ,和。 7、有机污染物生物降解过程中经历的主要反应包括,, 和。 8、评价有机化合物生物降解性的基本试验方法是和。 9、污水处理按程度可分为,和。 10、汞的微生物转化主要包括3个方面,和。 三、选择题(4个答案选1) 1、总大肠菌群中不包括()。 A、克雷伯氏菌 B、肠杆菌 C、埃希氏菌 D、芽孢杆菌 2、下列有机物中最难被微生物降解的是()。 A、纤维素 B、木质素 C、半纤维素 D、淀粉 3、同化硝酸盐还原的酶可被下列哪种化合物抑制?() A、氨 B、氧 C、N2 D、N2O 4、异化硝酸盐还原的酶可被下列哪种化合物抑制?() A、氨 B、氧 C、N2 C、N2O 5、活性污泥法处理污水的过程最类似于下面哪种微生物培养方式?() A、恒浊连续培养 B、恒化连续培养 C、恒浊分批培养 D、恒化分批培养 6、和豆科植物共生固氮的微生物是()。 A、假单胞菌 B、根瘤菌 C、蓝细菌 D、自生固氮菌 7、许多霉菌在农副产品上生长时易于产生霉菌毒素,下列中哪些条件最适于产生霉菌毒素?() A、高温高湿 B、高温 C、蓝细菌 D、自生固氮菌 8、适用于生物冶金的微生物类群主要是()。 A、嗜热微生物 B、嗜冷微生物 C、嗜酸微生物 D、嗜压微生物 9、超嗜热细菌主要是()。 A、古生菌 B、真细菌 C、真菌 D、霉菌 10、酸矿水的形成是微生物对某些金属和非金属元素转化的结合,下列哪种循环与酸矿水形成有关?() A、S循环 B、N循环 C、磷循环 D、硅循环

农业生态学-复习资料-山西农业大学

它包括岩圈的上层、全部水圈和大气圈的下层。 (两点补充:①这一定律只有在相对稳定状态下才) 林德曼):生态系统营养级之间能量的转换,大致十分之一转移到下一营养级,以组成生物量;十分之 生态密 。 ,因此,生态密度常大于粗密度。 (生殖潜能)在没有任何环境因素(食物、领地和其他生物)限制的条件下,由种群内在 rm。 (或最大密度),常用K表示。 包括

某一时刻,单位面积或体积内积存的有机物质总量。 FO)或流入量(FI)占库存总量 初级生产和次级生产 根据受人类干扰和控制程度不同,生态系统可分为:原生自然生态系统、经过人类训化的生态系统、全人工设计控制的生态系统。 生态系统在结构上包括两大组分:生物组分和环境组分。环境组分(能量环境、有机环境、无机环境)由辐射、气体、水体和土体组成。生物组分按功能分为生产者、大型消费者和小型消费者(分解者)3种类群。 植物生态型的划分:气候生态型、土壤生态型、生物生态型。 根据年龄锥体可将种群分为增长型、稳定型、衰退型。 种群的分布有3种基本类型:随机的、均匀的、成丛的(聚集的)。 种群增长类型:指数型增长,逻辑斯蒂增长。 任何物种对其他物种的影响有三种形式:有利、有害、无利无害。 种群调节分为密度制约和非密度制约。 种群的基本特征包括种群的空间分布、种群数量和种群的遗传三个方面。 能流遵循的热力学基本定律:热力学第一定律,热力学第二定律,普里高津的耗散结构理论。 生态系统的能流和物流是通过食物链或食物网进行的。 农业生态系统的初级生产主要包括农田、草原、林地生产。 测定初级生产力的方法一般分为:直接测定、间接测定。常规的测定方法包括:直接收收获法、黑白瓶法、二氧化碳测定法、叶绿素测定法、同位素标记法、原料消耗测定法。 碳的储存库:大气圈、陆地生物圈、岩石圈、海洋。 固氮的途径通常有:生物固氮、高能固氮、工业固氮。 生物群落按物种分为植物群落、动物群落、微生物群落。 群落生态主要研究群落的结构、动态变化、内部关系及其分类分布规律等。 生态系统的结构包括生物组成的物种结构(多物种配置)、空间结构(多层次配置)、时间结构(时序排列)、食物链结构(物质多级循环),以及这些生物组分与环境组分构成的格局。 农业生态系统的立体结构大体可以分为农田立体模式、水体立体模式、坡地立体模式、养殖业立体模式等。

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微生物生态学 一.生态学概念(ecology):研究生物有机体与其周围环境(生物环境与非生物环境)之间相互关系的一门科学。生物环境(biotic environment)包括微生物、动物和植物;非生物环境(abiotic environment)包括非生命物质,如土壤、岩石、水、空气、温度、光和PH等。生态学又称环境生物学environment biology。 微生物生态学(microbial ecology):研究微生物有机体(细菌、真菌、病毒、放线菌、单细胞藻类及原生动物)与其周围生物环境(生物环境和非生物环境)之间相互作用及其作用规律的一门科学。又称环境微生物学。 二.土著微生物(Autochthonous microorganism):指在一个给定的生境中那些能生存、生长和进行活跃代谢的微生物,并且这些微生物能与来自其他群落的微生物进行有效的竞争。土著微生物一般包括:G+球菌类、色杆菌、芽孢杆菌、节杆菌、分支杆菌、放线菌、青霉、曲霉等。 外来微生物(Allochthonous microorganism):指来自于其他生态系统的微生物,所以这些微生物不能在这一生境中长期生活下去。 群落(Community):指一定区域里,各种群体(Population)相互松散结合的一种结构单位。生态系统:生态系统就是在一定的时间和空间内,生物和非生物的成分之间,通过不断的物质循环和能量流动而相互作用、相互依存的统一体,构成一个生态学的功能复合体。 生态系统=生物群落+无机环境。 影响土壤中微生物分布的因素 ●土壤颗粒性质腐殖质》砂土 ●土壤水分游动微生物 ●氧气上层好氧微生物多(穴居动物活动可以给微生物好氧生长提供条件) ●pH pH对营养物质的利用,微生物吸附,胞外酶的产生和分泌产生影响 ●温度蓝细菌能抗变化范围很大的温度;耐寒的藻类(雪藻) ●营养状况有机物对自养细菌有抑制作用(刍溪藻喜欢在营养丰富的鸟粪中)(土 壤颗粒中细菌的不均匀分布) ●人类生产活动 三.淡水微生物的共同特征: 1 能在低营养物浓度下生长 2 微生物是可以游动的 3 表面积和体积比大(柄细菌),有效吸收营养。 研究极端环境中微生物的意义 ●研究其强而稳定的特殊结构、机能和遗传基因以及应答因子,对阐明物种起源、生 物进化具有重要意义。 ●研究其生理生化特性,可用于量度地球上生命生存的理化极限,对探索宇宙星球上 的生物有参考价值; ●可探索出新的生理途径,生产新酶和新的生物制剂,使用于特殊环境条件,如煤脱 硫、冶炼金属、处理有毒废水、高压深油井探矿、纤维素高温发酵酒精等。 ●研究成果可以大大促进微生物在环境保护、人类健康和生物技术等领域的应用。 嗜冷微生物(psychrophiles) ?0℃以下或3~20℃能生长的微生物, ?最适生长温度不超过15℃, ?最高生长温度不超过20℃。

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Microbial Ecology 绪论 1. 名词解释: 微生物生态学:是研究微生物与其周围生物和非生物环境之间相互关系的一门科学。 微生态学:是生态学的一个层次,是研究正常微生物在细胞或分子水平上相关关系的科学环境、自然环境+生物环境 生境、指生物的个体、种群或群落生活地域的具体环境。生物+非生物 栖息地、生物生活或居住的范围的物理环境。如林地生境中的不同树冠层、树干 生态位、一个种群在生态系统中,在时间空间上所占据的位置及其与相关种群之间的功能关系与作用。 基础生态位、一个物种能够占据的生态位空间,由物种的变异和适应能力决定,而非其地理因素。基本生态位是实验室条件下的生态位,里面不存在捕食者和竞争。 实际生态位、自然界中真实存在的生态位。 物种流是指物种的种群在生态系统内或系统之间时空变化的状态。 2.微生物生态学的研究意义有哪些? ①发现新的在工农业(如固氮)、食品(如发酵)、医药(如抗生素)和环境保护(如生物修复)方面有重要用途的微生物菌株(包括极端环境中微生物资源的发掘); ②微生物在地球物质化学循环中具有重要作用; ③开发和利用自然界中的微生物资源,保护好微生物基因资源; ④控制有害微生物,利用微生物净化环境,保护环境,维持环境生态平衡; ⑤保护人类健康和保护生态平衡发挥微生物的最佳作用。

3.微生物生态学主要研究内容有哪些? ①正常自然环境中的微生物种类、分布及变化规律; ②极端自然环境中的微生物; ③微生物之间、微生物与动植物相互关系; ④微生物在净化污染环境中的作用; ⑤现代分子微生物生态学的研究方法。 4.生态系统的功能有哪些? 物种流能量流食物链营养级信息流 5.什么是微生物生态系统?其特点是什么? 是指各种环境因子如物理、化学及生物因子对微生物区系(即自然群体)的作用和微生物区系对外界环境的反作用。 特点:微环境稳定性适应性 7.简述物种流的含义及其特点。 是指物种的种群在生态系统内或系统之间时空变化的状态。不同生态系统间的交流和联系。主要有三层含义: 生物有机体与环境之间相互作用所产生的时间、空间变化的过程; 物种种群在生态系统内或系统之间格局和数量的动态,反映了物种关系的状态,如寄生、捕食、共生等; 生物群落中物种组成、配置、营养结构变化,外来种和本地种的相互作用,生态系统对物种增加和空缺的反应等。 8.简述物种流对生态系统的影响。 物种的增加和去除改变原有生态系统内的成员和数量;入侵物种通过资源利用改变生态过程;

农业生态学期末复习题全资料

1、生态学:是研究生物与环境之间相互关系及其作用机理的科学。 2、生态系统:生物与生物之间以及生物与其环境之间密切联系、相互作用,通过物质交换、能量转化和信息传递,成为占据一定空间、具有一定结构、执行一定功能的动态平衡体(在一定空间的全部生物和非生物环境相互作用形成的统一体)。 最小因子定律:德国化学家比希提出,“植物的生长取决于数量最不足的那一种营养物质” ,即最小因子定律。 种群调节:指种群数量的控制。是物种的一种适应性反应。种群的数量是由出生与死亡、迁入与迁出两方面决定的,所有影响出生率、死亡率和迁移的环境因子、生物因子都对种群的数量起调节作用。 4 、种群:在一定时间占据特定空间的同一物种个体的总和,是物种存在的基本形式(空间分布:随机的、均匀的、和成从的或聚集的。其增长型:在无环境限制下成指数式增长;在环境制约下成逻辑斯蒂增长。)。 5 、优势种:在群落中地位和作用比较突出,具有主要控制权或统治权的种类或类群,其中优势层中的优势种,称为建群种。 6、群落:同一时间聚集在一定区域中各种生物种群的集合叫群落。群落的水平结构特点:常形成相当高密度集团的 片状或斑块状镶嵌。垂直结构的特点:成层性(乔木层、灌木层、草木层、地被层)。 7、边缘效应:由于生态环境的过渡性,不同斑块间能量、物质和

信息交换频繁,生物种类繁多,生产力较高(是指斑块边缘部分由于受相邻斑块或周围环境的影响而表现出与斑块中心部分不同的生态学特征。或两个或多个群落之间过渡区域称为边缘效应)。8、群落演替:生态系统的生物群落随着时间的推移,一些物种消失,另一些物种侵入,群落组成及其环境想一定方向产生有顺序的发展变化。 9、顶级群落:生态系统中的生物群落通过复杂的发展演替,达到最后成熟阶段的群落与周围物理环境取得相对平衡的稳定群落。顶级群落:在群落演替过程中,演替发展到最后出现的稳定的成熟群落称为顶级群落。 10 、生态位:生物完成其正常生活周期所表现的对特定生态因子的综合适应位置。 11 、十分之一定律:生态系统中能量的不同利用者之间存在的这种必然的定量关系。在自然条件下,每年从任何一个营养级上能收获到的生产量,按能量计只不过是它前一个营养级生产量的十分之一左右。林德曼把生态系统中能量的不同利用者之间存在的这种必然的定量关系,叫做“十分之一定律”。 12、生态金字塔:由于能量每经过一个营养级时被净同化的部分都要大大少于前一营养级,当营养级由低到高,其个体数目、生物量、所含能量一般呈现出下大上小类似埃及金字塔的塔形分布,称为生态金字。其类型有数量金字塔、能量金字塔、生物量金字塔. 13、生物放大作用:生物体从周围环境中吸收某些元素或不易分解

微生物生态学复习资料

第1章绪论 1.什么是微生物生态学? 微生物生态学(Microbial Ecology)是研究微生物与其周围生物和非生物环境之间相互关系的一门科学。 2.微生物生态学研究意义? ①发现新的、在工农业、食品、医药和环境保护方面有重要用途的微生物菌株; ②开发和利用自然界中的微生物资源,保护好微生物基因资源; ③为提高生产效率、保护人类健康和保护生态平衡发挥微生物的最佳作用。 开发利用保护微生物资源,保护环境维持环境生态平衡 第2章微生物生态学的基本原理 1.生境:是指发现有生物的物理区域。这一区域的物理化学特征可以影响在这一区域中生活的微生物生长、代谢活力、生物与生物之间的相互作用和微生物的生存。 2.生态位:生态位不仅指生物生长的空间范围,而且包括生物在这一生境内的活动、它们的功能作用及其与其他生物的相互作用。 3.土著微生物:指在一个给定的生境中那些能生存、生长和进行活跃代谢的微生物,并且这些微生物能与来自其他群落的微生物进行有效的竞争。 4.外来微生物:指来自于其他生态系统的微生物,所以这些微生物不能在这一生境中长期生活下去。 5.微生物区系:在一块土壤碎片内或植物根的表面有可能有很多环境因素不同的微环境。而每一微环境只适宜于某种或某些微生物的生长、繁殖,而不适合其他种微生物的生长,从而形成复杂的微生物区系(microflora)。 6.群落演替:是指在某一特定环境内,生物群落随着时间的推移顺序出现或被相继取代,最终形成比较稳定的群落结构的发展过程。 第3章自然环境中的微生物 1.生理群:指按生理特性将微生物划分为不同的类群。 2.优势种:在一定条件下或在一个生理群中常只有少数种类占优势,即在最高稀释度平皿中出现较多菌落数的菌种,该菌种称优势种。 3.水体富营养化:当水体中N、P营养元素的含量大量增加,远远超出正常指标,结果导致原有生态系统破坏,藻类或某些细菌数量猛增,其他生物种类减少,水质变坏的现象。 4.为什么说土壤是适合微生物生长的环境?

最新农业生态学复习题及参考答案

复习题(作业)参考答案 第一章绪论 一、名词解释 1. 生态学(ecology):是研究生物与其环境相互关系的学科。 2. 农业生态学(agricultural ecology, agroecology):是运用生态学和系统论的原理和方法,把农业生物与其自然和社会环境作为一个整体,研究其中的相互联系、协同演变、调节控制和持续发展规律的学科。它是生态学在农业领域的分支。 3. 系统:由相互作用和相互依赖的若干组成部分结合而成的、具有特定功能的有机整体。(我国著名科学家钱学森定义) 4. 生态系统(ecosystem):生物与生物之间以及生物与其生存环境之间密切联系、相互作用,通过物质交换、能量转化和信息传递,成为占据一定空间、具有一定结构、执行一定功能的动态平衡整体。简言之,是在一定空间内的全部生物与非生物环境相互作用形成的统一体。 5. 生产者(producers):是指自养生物,主要指绿色植物,也包括一些化能合成细菌。 6. 大型消费者(macroconsumers):是指以初级生产的产品为最初十五来源的大型异养生物,主要是指动物。 7. 小型消费者(microconsumers):又称分解者,是指利用动植物残体及其他有机物为食的小型异养生物,主要是指细菌、真菌、放线菌等微生物。 8. 农业生态系统(agroecosystem):是指以农业生物为主要组分、受人类调控、以农业生产为主要目标的生态系统。 二、问答题 1 生态学的发展经历了哪几个阶段?每个阶段的主要事件有哪些? 答:生态学100多年的发展经历了5个阶段: (1)生态学知识累积阶段(1866年前); 主要事件有:在中国长期的农业社会中就累积了像二十四节气这种实质反映气候与生物关系的知识,而且广为流传,成为指导农业生产的重要依据。 (2)个体生态学与群落生态学阶段(1866--1935); 主要事件有:1866年,德国动物学家海克尔定义了生态学,这就标志着生态学的产生。生态学产生以后便分化出植物生态学、动物生态学等学科分支。 (3)生态系统生态学阶段(1935—1962); 主要事件有:1935年,植物生态学的英美学派代表人物,英国植物生态学家坦斯列第一次提出了生态系统的概念,他把生物与其环境看成是一个动态整体。1941年,美国科学家林德曼,发表了《一个老年湖泊内的食物链动态》的论文。她用确切的研究数据揭示了在食物链顺序转移中生物的数量关系。美国生态学家奥德姆从20世纪50年代开始研究了遗弃农田的次生演替及生态系统的能流与物流。1952年,他出版了《生态学基础》一书,确立了生态系统生态学的地位。 (4)生态学向调控与工程方向发展阶段(1962--); 主要事件有:1962年,美国海洋生物学家卡逊写的《寂静的春天》,她的书是人类生态环境意识觉醒的标志。联合国科教文组织于1964年开展以生态系统定量研究为重点的“国际生物学研究计划”之后,又于1971年组织了“人与生物圈”长期研究计划。中国于1972年加入这个研究。1992年的环境与发展大会制定了《保护生物多样性公约》、《气候变化公约》、《关于森林问题的原则声明》、《21世纪行动议程》、《里约热内卢宣言》。 (5)农业生态学发展的生态学基础;

微生物生态学

第九章微生物生态学 习题 一、填空题 1、从,,,生境中可以分离到嗜热微生物;从,和生境中可分离到嗜盐微生物。 2、磷的生物地球化学循环包括3种基本过程:、、。 3、微生物种群相互作用的基本类型包括:,,,、、和。 4、嗜热细菌耐高温的使DNA体外扩增技术得到突破,为技术的广泛应用提供基础。 5、嗜生物推动的氮循环实际上是氮化合物的氧化还原反应,其循环过程包括, ,和。 6、按耐热能力的不同,嗜热微生物可被分成5个不同类型:,, ,和。 7、有机污染物生物降解过程中经历的主要反应包括,, 和。 8、评价有机化合物生物降解性的基本试验方法是和。 9、污水处理按程度可分为,和。 10、汞的微生物转化主要包括3个方面,和。 二、选择题(4个答案选1) 1、总大肠菌群中不包括()。 (1)克雷伯氏菌(2)肠杆菌(3)埃希氏菌(4)芽孢杆菌 2、下列有机物中最难被微生物降解的是()。 (1)纤维素(2)木质素(3)半纤维素(4)淀粉 3、同化硝酸盐还原的酶可被下列哪种化合物抑制?()

(1)氨(2)氧(3)N 2(4)N 2 O 4、异化硝酸盐还原的酶可被下列哪种化合物抑制?() (1)氨(2)氧(3)N 2 (3)N 2 O 5、活性污泥法处理污水的过程最类似于下面哪种微生物培养方式?()(1)恒浊连续培养(2)恒化连续培养 (3)恒浊分批培养(4)恒化分批培养 6、和豆科植物共生固氮的微生物是()。 (1)假单胞菌(2)根瘤菌(3)蓝细菌(4)自生固氮菌7、许多霉菌在农副产品上生长时易于产生霉菌毒素,下列中哪些条件最适于产生霉菌毒素?() (1)高温高湿(2)高温(3)蓝细菌(4)自生固氮菌 8、适用于生物冶金的微生物类群主要是()。 (1)嗜热微生物(2)嗜冷微生物(3)嗜酸微生物(4)嗜压微生物9、超嗜热细菌主要是()。 (1)古生菌(2)真细菌(3)真菌(4)霉菌 10、酸矿水的形成是微生物对某些金属和非金属元素转化的结合,下列哪种循环与酸矿水形成有关?() (1)S循环(2)N循环(3)磷循环(4)硅循环 三、是非题 1、氨化作用只能在好氧环境下才能进行。 2、反硝化作用完全等同于硝化作遥的逆过程。 3、一般情况下土壤表层的微生物数量高于土壤下层。 4、嗜冷微生物适应环境生化机制之一是其细胞膜组成中有大量的不饱和、低熔 点脂肪酸。 5、嗜酸微生物之所以具有在碱性条件下生长的能力是因为其胞内物质及酶是嗜 酸的。 6、嗜碱微生物具有在碱性条件下生长能力的根本原因是其胞内物质及酶也是偏 碱(嗜碱)的。 7、草食动物大部分都能分泌纤维素酶来消化所食用的纤维素。 8、共生固氮和游离固氮都在固氮过程中发挥重要作用。 9、大量服用抗生素的患者同时要服用维生素,这是为了补充因肠道微生物受抑 制减少维生素的合成。 10、解性质粒携带有编码环境污染物降解酶的全部遗传信息。

北京师范大学自然资源专业张全国微生物生态学考博专业课真题分数线报录比

北京师范大学自然资源专业张全国微生物生态学考博真题-参考书-状元经验 一、专业的设置 北京师范大学减灾与应急管理研究院/地表过程与资源生态国家重点实验室每年招收博士生30人,下设自然地理学、地图学与地理信息系统、自然资源、全球环境变化、自然灾害学,共5个专业。 自然资源专业下设顾卫的海岸带自然资源开发与利用;何春阳、邬建国、于德永的城市生态与规划;何春阳、邬建国、于德永的景观生态与土地系统设计;张全国的微生物生态学;高琼的生态系统生态学及模型。本专业拟招生5名 二、考试的科目 微生物生态学的考试科目为:①1101英语②2023高等数学与数理统计③3065生态学 三、导师介绍 张全国:教授,博士生导师,研究领域:微生物生态学 四、参考书目 专业课信息应当包括一下几方面的内容: 第一,关于参考书和资料的使用。这一点考生可以咨询往届的博士学长,也可以和育明考博联系。参考书是理论知识建立所需的载体,如何从参考书抓取核心书目,从核心书目中遴选出重点章节常考的考点,如何高效的研读参考书、建立参考书框架,如何灵活运用参考书中的知识内容来答题,是考生复习的第一阶段最需完成的任务。另外,考博资料获取、复习经验可咨询叩叩:肆九叁叁,柒壹六,贰六,专业知识的来源也不能局限于对参考书的研读,整个的备考当中考生还需要阅读大量的paper,读哪一些、怎么去读、读完之后应该怎么做,这些也会直接影响到考生的分数。 第二,专题信息汇总整理。每一位考生在复习专业课的最后阶段都应当进行专题总结,专题的来源一方面是度历年真题考点的针对性遴选,另一方面是导师

研究课题。最后一方面是专业前沿问题。每一个专题都应当建立详尽的知识体系,做到专题知识点全覆盖。 第三,专业真题及解析。专业课的试题都是论述题,答案的开放性比较强。一般每门专业课都有有三道大题,考试时间各3小时,一般会有十几页答题纸。考生在专业课复习中仅仅有真题是不够的,还需要配合对真题最权威最正统的解析,两相印证才能够把握导师出题的重点、范围以及更加偏重哪一类的答案。 第四,导师的信息。导师的著作、研究方向、研究课题、近期发表的论文及研究成果,另外就是为研究生们上课所用的课件笔记和讨论的话题。这些都有可能成为初复试出题的考察重点。同时这些信息也是我们选择导师的时候的参照依据,当然选择导师是一个综合性的问题,还应当考虑到导师的研究水平、课题能力、对待学生的态度和福利等等。 第五,时事热点话题分析。博士生导师在选择博士的时候会一般都会偏重考查考生运用基础理论知识来解决现实热点问题的能力,这一点在初试和复试中都有体现。近几年的真题中都会有联系实际的热点分析。所以考生在复习备考时就应单多阅读一些本专业本学科的最新研究方向研究成果,权威的期刊上面“大牛们”都在关心、探讨什么话题,以及一些时事热点问题能不能运用本专业的知识来加以解释解决。 六、北师考博专业课 考博就是考专业课,专业课定生死。对于专业课的复习,可不仅仅是看看参考书就可以的。我们育明教育考博分校针对专业课的辅导一共有五轮,第一轮是对核心参考书的分析讲解,考博资料获取、复习经验可咨询叩叩:肆九叁叁,柒壹六,贰六,主要是理清学科的发展史,掌握每一个阶段的主要理论,代表人物,提出背景和评价,最终构建起完整的学科框架,第二轮在第一轮的基础上进行常考专题的讲解,是对一一轮和深化和凝练,第三轮是针对真题的难度深度广度灵活度和缜密度以及出题老师的特点,就出题老师的学科背景,研究重点,上课的笔记讲稿,论文,研究课题成果等进行深度讲解,第四轮是就最新的理论前沿和

分子生态学在环境微生物领域的应用

分子生态学研究方法与技术在环境微生物领域的应用(专业:09微生物姓名:柴化建学号:s9071005478)摘要:对环境微生物的研究有助于利用环境微生物解决环境污染的问题。微生物是废水处理、城市生活垃圾填埋或堆肥处理等系统中的主要功能生物,充分认识其中的微生物学原理能为改进处理工艺、提高处理效率提供依据。通过利用分子生态学的研究方法和技术,从分子的活动变化规律来闸释环境微生物生态变化及生物分子活动过程与机理,从而应用于环境治理领域。 关键字:环境微生物荧光杂交蛋白质组学宏基因组学微阵列环境在不同的生命层次(分子水平,个体水平,种群水平,及群落水平,甚至生态系统水平)对生命活动产生不同的影响,生物体也是通过在不同水平层次上的调节来适应和改变环境。在环境微生物领域,对环境中微生物的主要类群及它们的生理、生态特性、微生物与环境污染的关系、污染物的微生物降解及转化规律等进行研究是重要的。目前研究环境微生物的主要方法仍是基于培养和分离纯化的传统技术,已经无法满足研究者对环境微生物进行快速、准确的分析与鉴定的要求。故从分子生态学方向入手将会给环境微生物的研究起到很大的推动总用。分子生态学应用分子生物学的原理和方法来研究生命系统与环境系统相互作用的生态机理及其分子机制。从微观研究层次它主要涉及生态现象与生态规律的发生、演化与发展的分子生物学过程与机理,即怎样利用DNA(基因),蛋白质(酶)等生物活性分子的活动变化规律来闸释生态变化的生物分子活动过程与机理。利用分子生态学研究方法与技术,从分子种群生物学、分子环境遗传学和分子适应等几个方面的内容对环境微生物进行研究。以求改进微生物处理污染物的工艺、提高处理效率。 一.环境mRNAandrRNA同时荧光原位杂交 Giovannoni等在1988年首次将荧光原位杂交

《农业生态学》复习资料

绪论 生态学——海克尔H.Haeckel :研究生物与其环境(包括非生物环境与生物环境)相互关系的科学。(1866) 农业生态学——是运用生态学基本原理和系统分析方法,研究农业生物与农业环境之间的相互作用规律和机理,以获得最高生物产量和最佳经济效益,又能在一定程度上维持农业再生资源持续利用的一门生态与经济相结合的综合性学科。 系统:由相互依赖的若干组分结合在一起,完成特定功能,并朝特定目标发展的有机整体。 生态系统:生物与生物之间以及生物与其生存环境之间密切联系、相互作用;通过物质交换、能量转化和信息传递成为占据一定空间,具有一定结构,执行一定功能的动态平衡整体。 农业生态系统:指在人类的积极参与下,利用农业生物种群和非生物环境之间以及农业生物种群之间的相互关系,通过合理的生态结构和高效的生态机能,进行能量转化和物质循环,并按人类的理想要求进行物质生产的综合体 系统的基本特征:1、系统结构的有序性2、系统的整体性3、系统功能的整合性 农业生态系统的组成:(1)生物组分包括生产者、消费者、和分解者。 (2)环境组分包括自然环境和人工环境 农业生态系统的特点:1、受人类的控制2、农业生产系统的净生产力高 3、农业生态系统的组成要素简化,自我稳定性能较差 4、农业生态系统是开放性系统 5、农业生态系统同时受自然与社会经济双重规律的制约 6、农业生态系统有明显的区域性表一农业生态系统与自然生态系统的区别 类别自然生态系统农业生态系统 生物构成生物农业生物、人类 环境组分自然环境人工调控 系统稳定性高低 开放性封闭开放 净生产力低高 服从规律自然规律自然和经济规律 第二章 §2.1 农业生态系统的生物与环境 生态因子:自然环境中一切影响生物生命活动的因子。包括太阳辐射、大气圈、水圈、土壤圈。 人工环境:包括人工影响的环境和人工建造的环境 最小因子定律:李比西:植物的生长取决于数量最不足的那一种营养物质。 谢尔福德耐性定律:在生物的生长和繁殖所需要的众多生态因子中,任何一个生态因子在数量上的过多、过少或质量不足,都会成为限制因子,谢尔福德把最大量和最小量限制作用概念合并为耐性定律。 对耐性定律的补充: 1、同一种生物对各种生态因子的耐性范围不同。 2、不同种生物对同一生态因子的耐性范围不同。 3、同一生物在不同的生长发育阶段对生态因子的耐性范围不同。 4、由于生态因子的相互作用,当某个生态因子不是处在适宜状态时,则生物对其他一些生态因子的耐性范围将会缩小。 5、同一生物种内的不同品种,长期生活在不同的生态环境条件下,对多个生态因子会形成有差异的耐性范围,即产生生态型的分化。 趋同适应:指亲缘关系相当疏远的生物,由于长期生活在相同的环境之中,通过变异、选择和适应,在器官形态等方面出现很相似的现象,其结果使不同种的生物在形成、生理和发育上表现很强的一致性或相似性。 趋异适应:指同种生物的不同个体群,由于分布地区的差异,长期接受不同环境条件的综合影响,不同个体群之间在形态、生理等方面产生的相应的生态变异。 生态型:指同种生物的不同个体群,长期生存在不同的生态环境和人工培育条件下,发生趋异适应,并经自然和人工选择而分化形成的生态、形态和生理特性不同的基因型类群。 生态型的形式:气候生态型、土壤生态型、生物生态型 生活型:指不同种生物由于长期生存在相同的自然生态和人为培育环境条件下,发生趋同适应,并经自然选择和人工选择后形成,具有类似形态、生理和生态特性的物种类群。 生境:指某一生物种群或生物群落,由于生态环境的约束,只能在某一特定区域中生存,则把该区域称为该生物种群或生物群落的生境。生态位:是生物种在完成其正常生活周期时所表现出的对环境综合适应的特性。即一个物种在生物群落和生态系统中的功能与地位。 §2.2 种群 种群:指在某一特定时间中占据某一特定空间的一群同种的有机体的总称 种群的空间分布特征: 1、空间分布形式:随机型均匀型成丛型(聚集型)

微生物生态学复习总结

微生物生态学复习总结 一、名词解释 未培养微生物、可培养微生物、微生物生态学、 平板菌落计数法(CFU)、最大或然值法(MPN)、COD、BOD、TN、TP、活性污泥、生物转盘法、膜 生物反应器、生物强化技术、水体富营养化、水 华/赤潮、蓝藻水华、湖泛、生物被摸、群感效应 (QS)、多聚体菌细胞附属物、共生、内共生、表 共生、基因水平转移、转导、转化、接合、整合 子、泛基因组、生物放大(生物富集作用)、生物 处理、生物修复(生物整治) 1.未培养微生物:生理、生态功能未知,没有相 应培养技术,或者生理、生态功能已知,具有 培养技术,但尚未获得培养的一类微生物。 2.平板菌落计数法(CFU):将样品用无菌生理盐 水进行系列稀释,取合适的稀释度,以涂布法 接种于平板上,经过一定时间培养后,直接统 计平平板上的菌落数,再根据相应公式计算。 3.可培养微生物:可重复的在受控的条件下以一 个确定的方式生长。 4.微生物生态学:研究微生物之间及其与其周围

生物环境与非生物环境之间的相互作用和功能 的学科。 5.最大或然值法(MPN):将样品用无菌生理盐水 进行系列稀释,取3种或5种不同的稀释度接 种于培养基中,培养一定时间后,根据各稀释 度的生长管数以统计学的方法计算出样品中所 含微生物的量。 6.COD:1L污水中所含有机物再用强氧化剂将它 氧化后,所消耗氧的毫克数。 7.BOD:在1L污水中所含的一部分容易氧化的有 机物,当微生物对其氧化分解时,所消耗的水 中溶氧毫克数。 8.TN:样品中所含全部氮素量。 9.TP:样品中所含全部磷素量。 10.活性污泥:一种由活细菌、原生动物及其他 微生物群聚集在一起组成的凝絮团,具有很强 的吸附、分解有机物和毒素的能力。 11.生物转盘法: 12.膜生物反应器:将膜分离技术和生物反应器 的生物降解作用集于一体的生物化学反应系统。 它以超滤或微滤膜业件替代传统活性污泥法中的沉淀池实现泥水分离。

微生物学期末考试试题答案

1.细菌特殊构造包括、、、等。(本题2分) 2.溶源性细胞在正常情况下有大约10 -5 细胞会发生现象,这是由于少数溶源细胞中的变成了的缘故。(本题分) 3.营养物质可以通过、、和四种方式进入细胞。(本题2分) 4.控制有害微生物措施中杀灭的方法有和,常用和方法,抑制的方法有和。(本题3分) 5.证明遗传物质的基础是核酸的三个著名的实验为、、。(本题分) 6.微生物基因重组的方式包括、_____、_____和。(本题2分) 1.纯培养是其中()的培养物。 A.只有一种微生物 B.只有细菌生长所需的一种营养物 C.除主要微生物外只有一种微生物 D.没有代谢废物 2.实验室常用的培养细菌的培养基是()。 $ A. 马铃薯培养基 B. 牛肉膏蛋白胨培养基 C.高氏一号培养基 D.麦芽汁培养基 3.己糖单磷酸支路和ED途径是进行()替换的一个机制。 A.微生物中DNA合成 B.光合生物中的光合作用 C.某些种类微生物中的能量代谢 D.化学渗透作用 4.微生物代谢中,硝酸盐和硫酸盐可作为电子受体是在()。 A.无酶时 B.无ATP时 C. 有细胞色素时 D. 无氧时 5.由于控制微生物的目的,灭菌一词指的是()。 A.除去病原微生物 B.降低微生物的数量 ? C.消灭所有的生物 D.只消灭体表的微生物 6.紫外线辐射主要作用于微生物的()。 A. 核酸 B.酶类 C. 糖类 D.细胞壁 7.青霉素族的抗生素主要用于抗()。 A.病毒 B.真菌 C.革兰氏阴性菌 D.革兰氏阳性菌 8.所有下述特征皆适合质粒,除了()之外。 A.它们是自我复制的DNA环 B.它们有10~50个基因 C.它们是细菌存活所必需的成分 D.它们是接合所必需的成分 9.接合时F因子进入受体细胞,受体细胞()。 A.经历裂解 B.快速繁殖 C.变成供体细胞 D.发育出线粒体 — 10.研究不同微生物群落及其环境之间的关系的是()。 A.微生物进化 B.微生物生态学 C.微生物生理学 D.微生物生物化学 四、判断题(每小题1分,共10小题10分)

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