第七章微生物的生态
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(1)第一篇 第七章 微生物在海洋环境中的作用
第七章
微生物在海洋环境中的 作用
第一节 海洋微生物环境生态的特点 第二节 海洋微生物在环境循环中的作用 第三节 海洋微生物在可燃冰形成的作用 第四节 沿海养殖虾池的微生物 第五节 赤潮发生的原因以及与海洋环境的关 系
教学重点
1、海洋微生物环境生态的特点
2、海洋微生物在环境循环中的作用
教学难点
1、常见的海洋微生物种类
（3）造成恢复养殖业困难 海产养殖业的特点：投资大、风险大、回报 大。 影响：养殖者信心、资金困难。 1989年：山东等省损失超过3亿元 1997-1998年两次赤潮：广东损失超过4亿 元，香港损失超过3亿元。
2、赤潮对海洋环境的破坏 （1）影响水体的酸碱度和光照度 正常pH8.0-8.2;赤潮pH8.5-9.3，影响海洋 动物死亡，底层生物量锐碱。影响水体透明度。 造成珊瑚死亡。
塘水 底泥 塘泥 塘泥
100 78 0 22
Hale Waihona Puke 塘水 底泥 塘泥 塘泥100 50 37 13
河弧菌广泛分布于低盐度海水环境的港 湾水、河水中。广泛存在于鱼、虾、蟹、牡 蛎、蛤和螺等动物中。
副溶血性弧菌在低盐度的海水环境中繁 殖迅速。各种弧菌对人和动物均有较强的毒 力，其致病物质具有溶血活性、肠毒素和致 死作用。
赤潮种类 有260余种浮游藻类可形成赤潮，其中 有70余种有毒。 主要两类型的藻类形成赤潮： （1）甲藻类（涡鞭藻类） 这种藻类的细胞伤有两条鞭毛，其中一 条绕着藻体的环沟，另一条在纵沟中伸出。 具甲板、毒素。
各种引起赤潮的甲藻
（2）硅藻类 富含硅质，无害。个别种类有毒，可 产生记忆缺失性毒素。
海洋微生物在地球历史上的作用： 1、在20亿年前，为地球制造了氧气，从而具 有多样性的生物圈。 2、将空气中的氮气变成了硝酸盐，否则，地球 就没有动物。
微生物在海洋环境中的 作用
第一节 海洋微生物环境生态的特点 第二节 海洋微生物在环境循环中的作用 第三节 海洋微生物在可燃冰形成的作用 第四节 沿海养殖虾池的微生物 第五节 赤潮发生的原因以及与海洋环境的关 系
教学重点
1、海洋微生物环境生态的特点
2、海洋微生物在环境循环中的作用
教学难点
1、常见的海洋微生物种类
（3）造成恢复养殖业困难 海产养殖业的特点：投资大、风险大、回报 大。 影响：养殖者信心、资金困难。 1989年：山东等省损失超过3亿元 1997-1998年两次赤潮：广东损失超过4亿 元，香港损失超过3亿元。
2、赤潮对海洋环境的破坏 （1）影响水体的酸碱度和光照度 正常pH8.0-8.2;赤潮pH8.5-9.3，影响海洋 动物死亡，底层生物量锐碱。影响水体透明度。 造成珊瑚死亡。
塘水 底泥 塘泥 塘泥
100 78 0 22
Hale Waihona Puke 塘水 底泥 塘泥 塘泥100 50 37 13
河弧菌广泛分布于低盐度海水环境的港 湾水、河水中。广泛存在于鱼、虾、蟹、牡 蛎、蛤和螺等动物中。
副溶血性弧菌在低盐度的海水环境中繁 殖迅速。各种弧菌对人和动物均有较强的毒 力，其致病物质具有溶血活性、肠毒素和致 死作用。
赤潮种类 有260余种浮游藻类可形成赤潮，其中 有70余种有毒。 主要两类型的藻类形成赤潮： （1）甲藻类（涡鞭藻类） 这种藻类的细胞伤有两条鞭毛，其中一 条绕着藻体的环沟，另一条在纵沟中伸出。 具甲板、毒素。
各种引起赤潮的甲藻
（2）硅藻类 富含硅质，无害。个别种类有毒，可 产生记忆缺失性毒素。
海洋微生物在地球历史上的作用： 1、在20亿年前，为地球制造了氧气，从而具 有多样性的生物圈。 2、将空气中的氮气变成了硝酸盐，否则，地球 就没有动物。
《微生物生态》课件
营养级是指生物在食物链中所处的位置。生产者位于食物链的起点，是第一营养级；植食动物位于生产者的上方 ，是第二营养级；肉食动物位于植食动物的上方，是第三营养级。在微生物生态系统中，也存在类似的营养级关 系，如自养型微生物通常位于食物链的起点，而异养型微生物则位于其后。
微生物种群的相互作用和生态平衡
微生物种群的相互作用
03
微生物与环境
微生物对环境的影响和作用
分解有机物
微生物通过分解有机物，将有机 物转化为无机物，为其他生物提 供能量和营养。
转化能量
微生物在生态系统中担任生产者 和分解者的角色，通过光合作用 和化能作用转化能量。
促进物质循环
微生物参与碳、氮、磷等重要元 素的循环，对维持生态系统平衡 起着重要作用。
通过显微镜观察微生物的形态 、大小、数量等特征，了解微
生物的种类和分布情况。
培养基分离培养
利用不同种类的培养基，分离 培养不同类型的微生物，进行 纯培养和鉴定。
生理生化实验
通过生理生化实验测定微生物 的生理生化特征，了解微生物 的代谢和生长特性。
生态学实验
通过观察和研究微生物在自然 环境中的生长、繁殖、代谢和 相互关系，了解微生物的生态
感谢观看
微生物资源的开发和利用现状
微生物资源的应用领域
包括生物医药、农业、环保、工业等领域，为人类的生产和生活提供了重要的支持和保障。
微生物资源的开发利用现状
随着科技的不断进步，人类对微生物资源的开发和利用越来越深入，已经从传统的发酵工业扩展到了 基因工程、酶工程、细胞工程等领域。
微生物资源的保护和可持续利用
3
碳循环
微生物在碳循环中起到关键作用，通过分解有机 物释放二氧化碳到大气中，参与全球气候变化。
微生物种群的相互作用和生态平衡
微生物种群的相互作用
03
微生物与环境
微生物对环境的影响和作用
分解有机物
微生物通过分解有机物，将有机 物转化为无机物，为其他生物提 供能量和营养。
转化能量
微生物在生态系统中担任生产者 和分解者的角色，通过光合作用 和化能作用转化能量。
促进物质循环
微生物参与碳、氮、磷等重要元 素的循环，对维持生态系统平衡 起着重要作用。
通过显微镜观察微生物的形态 、大小、数量等特征，了解微
生物的种类和分布情况。
培养基分离培养
利用不同种类的培养基，分离 培养不同类型的微生物，进行 纯培养和鉴定。
生理生化实验
通过生理生化实验测定微生物 的生理生化特征，了解微生物 的代谢和生长特性。
生态学实验
通过观察和研究微生物在自然 环境中的生长、繁殖、代谢和 相互关系，了解微生物的生态
感谢观看
微生物资源的开发和利用现状
微生物资源的应用领域
包括生物医药、农业、环保、工业等领域，为人类的生产和生活提供了重要的支持和保障。
微生物资源的开发利用现状
随着科技的不断进步，人类对微生物资源的开发和利用越来越深入，已经从传统的发酵工业扩展到了 基因工程、酶工程、细胞工程等领域。
微生物资源的保护和可持续利用
3
碳循环
微生物在碳循环中起到关键作用，通过分解有机 物释放二氧化碳到大气中，参与全球气候变化。
第7章 水生微生态学
第一节 水体中微生物的分布
在江河湖海等淡咸水中均生存着相应的
微生物，其分布有规律性。
水体中有机物和无机物含量、光照强度、温 度、pH、盐度、渗透压、含氧量及有毒物的含 量差异很大，因而各种水域中微生物种类和数
量呈现明显的差异。
水体微生物分布易受季节影响
有机物丰度 无机物丰度 光照强度 温度 pH
在初始降解阶段，弧菌科、肠杆菌科和假单胞菌属
细菌迅速增加；
第二阶段，梭菌属细菌成为优势种类； 饵料被消耗完毕后，不动杆菌、摩拉克氏菌、假单 胞菌占优 池塘中常见的蓝细菌隶属于颤藻属、蓝纤维藻属、 鱼腥藻属、微囊藻属、席藻属等。
二、海水中微生物的分布
嗜盐，真正的海洋细菌在缺少氯化钠的情况下是 不能生长的。 海水微生物的种类和数量远超淡水微生物总量
2. 温度
0~50℃是多数水生微生物生存的温度范围，过冷或 过热能引起水体中细菌、藻类和真菌等的死亡 微生物在最低温至最高温的范围内，代谢速率随温 度升高而增大
接近于最低或最高温度时，微生物的形态会发生变 化：节杆菌属低于20℃时为G-的菌丝体，在20-26℃时 为G+的节孢子，在26 ℃以上为G+棒状形
第三节 水生微生物在生态系统中的作用
一、
微生物与 能量流、 食物链
光合作用 无机物 分解作用 有机物
生产者：从无机物合成有机物，如植物、微生物
消费者：利用有机物进行生活，如动物
分解者：分解有机物成无机物，如微生物
微生物在生态系统中的地位
1、微生物是有机物的主要分解者；
微生物最大的价值也在于其分解功能。它们分解 2、微生物是物质循环中的重要成员； 生物圈内存在的动物和植物残体等复杂有机物质，并 微生物参与所有的物质循环，大部分元素及其化 最后将其转化成最简单的无机物，再供初级生产者使 3、微生物是生态系统中的初级生产者； 合物都受到微生物的作用。在一些物质的循环中，微 光能营养和化能营养微生物是生态系统的初级生 用。 生物是主要的成员，起主要作用；而一些过程只有微 4、微生物是物质和能量的贮存者； 者，它们具有初级生产者所具有的二个明显特征， 生物才能进行，起独特作用；而有的是循环中的关键 微生物和动物、植物一样也是由物质组成和由能 即可直接利用太阳能、无机物的化学能作为能量来 5、微生物在地球生物演化中的作用； 过程，起关键作用。 量维持的生命有机体。在土壤、水体中有大量的微生 源，另一方面其积累下来的能量又可以在食物链、 微生物是最早出现的生物体，并进化成后来的动、 物生物量，贮存着大量的物质和能量。 食物网中流动。 植物。藻类的产氧作用，改变大气圈中的化学组成， 为后来动、植物出现打下基础。
第七章 微生物生态课件
质地、发育历史、肥力、季节、作物种植状况、土 壤深度和层次等不同而有很大差异。
l g 肥沃土壤，如菜园土中常可含有 几亿到几 十亿个甚至更多的微生物，而在贫瘠土壤如生荒土 中仅有几百万到几千万个微生物，甚至更低。
土壤微生物中细菌最多，作用强度和影响最大 ，放线菌和真菌类次之，藻类和原生动物等数量较 少，影响也小。
土壤中的微生物含量是衡量土壤肥力的指标之一。 肥沃土：1×108~1×109个微生物/克土 贫瘠土：1×106~1×107个微生物/克土
根据土壤性质的不同，如pH、酸碱性、水分、透气性等， 土壤中所含的微生物数量和种类各不相同。 微生物在土壤中的分布随土层深度的增加而减少。
（二）分布
水平分布由碳源决定；垂直分布由 紫外线、水、温度、营养等有关。一般 在5-20厘米处最多。
5、温度：
土壤温度变化幅度小而缓慢，这一特性
极为有利于微生物的生长。如土壤温度夏季比 空气温度低，而冬季又比空气温度高。土壤的 温度范围恰是中温性和低温性微生物生长的适 宜范围。
6、保护层：
免于太阳直射，紫外线杀死微生物。
二、土壤中微生物的种类、数量与分布
（一）种类与数量
土壤中微生物的类群、数量与分布，由于土壤
根据土壤微生物各类群在土壤中的 发育特点，可以分为土著性区系和发酵 性区系两类：
土著性微生物区系：
是那些对新鲜有机物质不很敏感、常年维持在 某一数量水平上，即使由于有机物质的加入或温度、 湿度变化而引起数量变化，其变化幅度也较小的那 些微生物。
如革兰氏阳性球菌类、色杆菌、芽孢杆 菌、节杆菌、分枝杆菌、放线菌、青霉、曲 霉、丛霉等。
土壤中细菌可占土壤微生物总量的70％-90%,其生 物量可占土壤重量的 1/10000 左右，是土壤中最大的生 命活动面，也是土壤中最活跃的生物因素，推动着土壤 中的各种物质循环。细菌占土壤有机质的 1% 左右。土 壤中的细菌大多为异养型细菌，少数为自养型细菌。土 壤细菌有许多不同的生理类群，如固氮细菌、氨化细菌， 纤维分解细菌、硝化细菌、反硝化细菌、硫酸盐还原细 菌、产甲烷细菌等在土壤中都有存在。
l g 肥沃土壤，如菜园土中常可含有 几亿到几 十亿个甚至更多的微生物，而在贫瘠土壤如生荒土 中仅有几百万到几千万个微生物，甚至更低。
土壤微生物中细菌最多，作用强度和影响最大 ，放线菌和真菌类次之，藻类和原生动物等数量较 少，影响也小。
土壤中的微生物含量是衡量土壤肥力的指标之一。 肥沃土：1×108~1×109个微生物/克土 贫瘠土：1×106~1×107个微生物/克土
根据土壤性质的不同，如pH、酸碱性、水分、透气性等， 土壤中所含的微生物数量和种类各不相同。 微生物在土壤中的分布随土层深度的增加而减少。
（二）分布
水平分布由碳源决定；垂直分布由 紫外线、水、温度、营养等有关。一般 在5-20厘米处最多。
5、温度：
土壤温度变化幅度小而缓慢，这一特性
极为有利于微生物的生长。如土壤温度夏季比 空气温度低，而冬季又比空气温度高。土壤的 温度范围恰是中温性和低温性微生物生长的适 宜范围。
6、保护层：
免于太阳直射，紫外线杀死微生物。
二、土壤中微生物的种类、数量与分布
（一）种类与数量
土壤中微生物的类群、数量与分布，由于土壤
根据土壤微生物各类群在土壤中的 发育特点，可以分为土著性区系和发酵 性区系两类：
土著性微生物区系：
是那些对新鲜有机物质不很敏感、常年维持在 某一数量水平上，即使由于有机物质的加入或温度、 湿度变化而引起数量变化，其变化幅度也较小的那 些微生物。
如革兰氏阳性球菌类、色杆菌、芽孢杆 菌、节杆菌、分枝杆菌、放线菌、青霉、曲 霉、丛霉等。
土壤中细菌可占土壤微生物总量的70％-90%,其生 物量可占土壤重量的 1/10000 左右，是土壤中最大的生 命活动面，也是土壤中最活跃的生物因素，推动着土壤 中的各种物质循环。细菌占土壤有机质的 1% 左右。土 壤中的细菌大多为异养型细菌，少数为自养型细菌。土 壤细菌有许多不同的生理类群，如固氮细菌、氨化细菌， 纤维分解细菌、硝化细菌、反硝化细菌、硫酸盐还原细 菌、产甲烷细菌等在土壤中都有存在。
第7章微生物生态共117页
腐屑链：
动植物残体、排泄物→小型初级分解者→食微生物者→小型动物
（M）
污水处理中的食物链：
有机物→微生物→原生动物→微型后生动物
（细菌、藻类）（钟虫） （轮虫）
（2）食物网（Food web）
食物链被此交错连结，形成一个网状结 构，这就是食物网。
一般地说，具有复杂食物网的生态系统，一 种生物的消失不致引起整个生态系统的失调，但食 物网简单的系统，尤其是在生态系统功能上起关键 作用的种，一旦消失或受严重破坏，就可能引起这 个系统的剧烈波动。
4. 生态系统的规律
林德曼效率（十分之一转化规律）： 这是R. L. Lindeman在经典能
流研究中提出的，它相当于同化效 率、生长效率和消费效率的乘积。 但也有学者把营养级间的同化能量 之比值视为林德曼效率。
根据林德曼测量结果，这个比值大约为1/10， 曾被认为是一项重要的生态学定律。但这仅是 湖泊生态系统的一个近似值，在其他不同的生 态系统中，高则可达3()％，低则可能只有1％ 或更低。
第七章 微生物的生态
地球上有生命活动的范围，统称为生物圈 （biosphere），它是地球上全部生活有机体与 其环境相互作用的统一整体。
一切生物，包括微生物，在生物圈内的分 布情况都有一定的规律，它们的分布除直接受 环境因子的影响外，还由生物本身所具有的适 应性决定。
微生物生态就是研究处于环境之中的微生 物，和与微生物相联系的物理、化学和生物等 环境条件，以及它们之间的相互关系。
酸性土适合霉菌和酵母菌生长。
西北黑垆土：细菌2000×104个／g(土)，垆
放线菌710×104个／g(土)，
真菌7.5×103个／g(土)。
粤南红壤： 细菌62×104个／g(土)，
动植物残体、排泄物→小型初级分解者→食微生物者→小型动物
（M）
污水处理中的食物链：
有机物→微生物→原生动物→微型后生动物
（细菌、藻类）（钟虫） （轮虫）
（2）食物网（Food web）
食物链被此交错连结，形成一个网状结 构，这就是食物网。
一般地说，具有复杂食物网的生态系统，一 种生物的消失不致引起整个生态系统的失调，但食 物网简单的系统，尤其是在生态系统功能上起关键 作用的种，一旦消失或受严重破坏，就可能引起这 个系统的剧烈波动。
4. 生态系统的规律
林德曼效率（十分之一转化规律）： 这是R. L. Lindeman在经典能
流研究中提出的，它相当于同化效 率、生长效率和消费效率的乘积。 但也有学者把营养级间的同化能量 之比值视为林德曼效率。
根据林德曼测量结果，这个比值大约为1/10， 曾被认为是一项重要的生态学定律。但这仅是 湖泊生态系统的一个近似值，在其他不同的生 态系统中，高则可达3()％，低则可能只有1％ 或更低。
第七章 微生物的生态
地球上有生命活动的范围，统称为生物圈 （biosphere），它是地球上全部生活有机体与 其环境相互作用的统一整体。
一切生物，包括微生物，在生物圈内的分 布情况都有一定的规律，它们的分布除直接受 环境因子的影响外，还由生物本身所具有的适 应性决定。
微生物生态就是研究处于环境之中的微生 物，和与微生物相联系的物理、化学和生物等 环境条件，以及它们之间的相互关系。
酸性土适合霉菌和酵母菌生长。
西北黑垆土：细菌2000×104个／g(土)，垆
放线菌710×104个／g(土)，
真菌7.5×103个／g(土)。
粤南红壤： 细菌62×104个／g(土)，
第七章 微生物生态234(土壤、大气、水体)
二、水体中的微生物群落
（一）海洋中的微生物群落
1、种类：多数是嗜盐菌 2. 分布 水平分布：沿海带，海水中含有大量有机物，温度 适宜，每毫升海水含菌10，0000个。外海带，每 毫升含菌10～250个。
海洋微生物的水平分布内陆气候、雨量、潮汐的影 响。
垂直分布：
表层（0～10m）：藻类 中层（5～50m）：兼性厌氧微生物 底层：厌氧菌及硫酸还原菌 3.海洋微生物群落的生态特征
表7-2 以细菌总数评价空气的卫生标准（单位：个/ m3）
清洁程度
细菌总数
最清洁的空气（有空调） 清洁空气
普通空气 临界环境 清度污染 严重污染
1~2 〈 30
31~125 ~150 〈 300 〉 301
最好的措施是绿化环境和搞好室内外环境 卫生。有些工业部门需要采用生物洁净技术 净化空气，多用备有高效过滤器的空气调节 除菌设备，它既达到恒温控制又可提供无菌 空气。 生物洁净室也没有统一标准，大多数国家 采用美国1967年颁发的航空宇宙局(NASA)标 准。该标准要求严格，对民用生物洁净环境 要求可能过高。
三、空气微生物的卫生标准及生物洁净技术
空气是人类与动植物赖以生存的极重要因素，也是传 播疾病的媒介。为了防止疾病传播，提高人类的健康 水平，要控制空气中微生物的数量。
目前，空气还没有统一的卫生标准，一般以室内1m3 空气中细菌总数为500~1000个以上作为空气污染的 指标。空气污染的指示菌以咽喉正常菌丛中的绿色链 球菌为最合适，绿色链球菌在上呼吸道和空气中比溶 血性链球菌易发现，且有规律性。
土地是天然的生物处理厂，可用土地法处理废水、 生活污水，易被微生物降解的工业废水经土地处 理后得到净化。 进行土壤灌溉时，要十分小心，要注意： （1）要根据物质和植物的特点，合理灌溉； （2）不能超过自净容量； （3）不能用含有有毒或难以降解物质的污水。 这是因为这些物质会在生物体内积累、富集，最 终会影响到人类自己。
第四版环境工程微生物学课后习题答案(周群英)
环境工程微生物学课后习题答案（周群英第四版）目录环境工程微生物学................................................................................... 错误!未定义书签。
绪论 (2)1、何谓原核微生物？它包括哪些微生物？ (2)2、何谓真核微生物？它包括哪些微生物？ (2)3、微生物是如何分类的？ (2)6、写出大肠埃希氏杆菌和桔草芽孢杆菌的拉丁文全称。
(2)7、微生物有哪些特点？ (2)第一章病毒 (2)第二章原核微生物 (7)1、细菌有哪几种形态？各举一种细菌为代表。
(7)2、细菌有哪些一般结构和特殊结构？它们各有哪些生理功能？ (7)3、荚膜、粘液层、菌胶团和衣鞘 (7)第三章真核微生物 (12)第四章微生物的生理 (15)第五章微生物的生长繁殖与生存因子 (20)第六章微生物的遗传与变异 (28)第七章微生物的生态 (35)第八章微生物在环境物质循环中的作用 (40)第九章水环境污染控制与治理的生态工程及微生物学原理 (44)第十章有机固体废物与废弃的微生物处理及微生物群落 (48)第十一章有机固体废物与废气的微生物处理及其微生物群落 (54)1，何谓堆肥法，堆肥化和堆肥？ (54)2，叙述好氧堆肥的机理。
参与堆肥发酵的微生物有哪些？ (54)3，好氧堆肥的运行条件有哪些？ (55)4，好氧堆肥法有几种工艺？简述各个工艺的过程。
(55)第十二章微生物学新技术在环境工程中的应用 (60)1. 酶制剂剂型有几种？ (60)2. 何谓固定化酶和固定化微生物？ (60)3. 酶和酶菌体固定化方法有哪几种？各用什么载体？ (60)4. 固定化酶和固定化微生物有什么优点？存在什么问题？ (60)5. 生物膜是固定化微生物吗？为什么？ (60)6. 何谓表面活性剂？生物表面活性剂有哪几类？ (60)7. 絮凝剂有几类？微生物絮凝剂在污水生物处理中起什么作用？ (60)8. 叙述污水处理中微生物絮凝剂的作用原理？ (60)9. 微生物制剂有哪些用途？ (60)10. 有几种产氢微生物？它们是如何产氢的？ (61)11. 请叙述微生物产氢电池的工作原理。
微生物生态学-7生物固氮
L6O2L6＋O2 ＋
豆血红蛋白是共生体根瘤形成过程中由根瘤菌和植物的基 因共同形成的，其中根瘤菌产血红素，植物产球蛋白,但 因共同形成的，其中根瘤菌产血红素，植物产球蛋白 但 须由根瘤菌诱导才能产生。 须由根瘤菌诱导才能产生。 L6O2可以高流速低浓度的氧流向类菌体，提供生长所需O2。 可以高流速低浓度的氧流向类菌体，提供生长所需O 这样既保证类菌体生长， 这样既保证类菌体生长，又保证类菌体细胞内的固氮酶不 受高浓度氧的抑制。 受高浓度氧的抑制。
第二节
一、固氮微生物
固氮微属 个属100多种，包括细菌、放线菌、蓝细菌等 多种， 个属 多种 包括细菌、放线菌、 原核微生物
自生固N 二、 固氮体系 ①自生固N体系 ②共生固N体系 共生固N 联合固N ③联合固N体系
（1）自生固N体系 自生固N
固氮微生物在其独自生活过程中，将分子态N 固氮微生物在其独自生活过程中，将分子态N还 独自生活过程中 原为氨，由这类固N微生物建立的体系。 原为氨，由这类固N微生物建立的体系。
二、固N酶催化反应的条件
2、固N酶催化反应的抑制 （1）氢的抑制 ）
H＋是固N作用的专一性竞争抑制剂 是固N 在固氮酶上的结合位点相同； 原因： 原因： H+和N2在固氮酶上的结合位点相同； 竞争能量和电子。 竞争能量和电子。 在分子态N的还原过程中总是伴有H 的释放， 在分子态N的还原过程中总是伴有H2的释放， 这一现象称为放氢现象： 这一现象称为放氢现象： 固N酶 酶
作用。 低Eh（-490mv）条件下进行固 作用。 （ ）条件下进行固N作用
③具底物的多样性，除能将分子态N还原为氨外，还 具底物的多样性，除能将分子态N还原为氨外， 能催化许多底物的还原。 能催化许多底物的还原。HC≡CH→H2C=CH2
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Population
Community 2 Oxic zone – Chemoorgano trophic bacteria
C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O
lake ecosystem
Community 1 Photic zone – cyanobacteria and algae
微生物无处不在 ！！！
第二节 自然界中的微生物
一、 土壤中的微生物 二、自然水域中的微生物 三、 空气中的微生物 四、极端环境下的微生物 五、未培养微生物
一、土壤中的微生物
（一）土壤是适合微生物生活的 “天然培养基”
由于土壤具备了各种微生物生长 发育所需要的营养、空气、酸碱 度、渗透压和温度等条件，所以 土壤中微生物的种类和数量是其 他任何生态系统无法比拟的。
特点
微环境：紧密围绕微生物细胞的环境，它与
微生物的关系比大环境更为密切
稳定性：群落中的优势种作为主导者使群落
稳定
适应性：通过改变群体的结构适应新环境
基因流: 微生物生态系统中基因的平行转移
微生物在生态系统中的主要作用
初级生产者的重要成员：光能自养、 化能自养微生物
最主要的分解者：化能异养微生物参 与有机物质的矿化
生物膜(Biofilm): 微生物细胞与基质表面形成 的有组织 的微生物系统 微生物垫(Microbial mat): 在特定环境发展的 巨大生物膜
单一细胞层
复杂多层细胞
更为成熟的生物膜 细胞团
间隙和导管
A Simple Ecosystem
藻类： O2，有机质 化能异养细菌
Individual
动植物残体、有机肥料 矿物质成分 团粒结构调节了空气和水分的含量 渗透压在3-6之间 pH范围多数在5.5-8.5之间 土壤的保温性 阻挡紫外线杀伤
Very few：free in the soil solution
Most as： microcolonies attached to soil particles
• Left: Rod-shape bacteria • Center: Actinomycete spores（放线菌孢子） • Right: Fungus hyphae（真菌菌丝）
（二）土壤中的微生物及生物量
细菌：细菌最多，占土壤微生物总量的70-90% 放线菌：数量次于细菌，约占5-30% 真菌：数量次于细菌和放线菌，但生物量最高。 藻类：单细胞硅藻或丝状绿藻等，约占1% 原生动物：主要包括纤毛虫、鞭毛虫等。它们数量不 多，但对土壤有机质的分解起着重要的作用。 病毒：主要以噬菌体的形态存在，其物量甚微。
原位杂交法得到的微生物在土壤 颗粒上的微菌落形态
Soil particles are not homogeneous in terms of their oxygen content
Visualization of microorganisms on the surface of soil particles by use of SEM
6CO2 + 6H2O
C6H6O6 + 6O2
Anoxic zone
Community 3
Guild 1: methanogenic bacteria (CO2 CH4 ) homoacetogenic bacteria (CO2 acetate )
Guild 2: sulfate reducing bacteria (SO42- H2S ) sufur-reducing bacteria (S0 H2S )
在生物地球化学循环中参与物质转变
代谢产物对动植物和其它微生物的促 进或抑制作用
微生物生态系统构成
❖ 种群(Populations) ❖ 共位群(Guilds) ❖ 群落(Communities) ❖ 生态系统(Ecosystem)
种群（population): 生活在同一环 境中的同种个体细胞生长组成
群落（community): 同一环境中两个以 上共位群由于生活繁殖与代谢上的连 锁而构成相互依赖、制约的生物群体
Sets of guilds conducting complementary physiological processes interact to form microbial communities
生态系统(Ecosystem): 微生物群落 与大生物群落和环境相互作用则构 成一个完整的生态系统
Microbial communities then interact with communities of macroorganisms and environment to define the entire ecosystem
Proportion of different soil microorganisms
耕作层(15cm)土壤中的微生物 数量和生物量
类群 细菌 真菌 放线菌 藻类 原生动物
菌数(cfu/g) 108 105
105 - 106 104 - 105
Guild 3: denitrifying bacteria (NO3- N2 ) ferric iron-reducing bacteria (Fe3+ Fe2+ )
Guild 4: fermentative bacteria (fermenting sugar, et al)
第二节 自然界中的微生物
In a microbial ecosystem individual cells grow to form populations
共位群 (guild): 在代谢作用上相关的种群
Metabolically related populations constitute groupings called guilds
二、生态系统中的能量流和物质流
能量流：能量通过生态系统从一种生物传递 给另一种生物的现象叫做能量流
物质流：生态系统内通过生产者、消费者和 分解者的作用进行的物质循环
食物链：由生产者产生的有机物，以食物的 形式从一系列食用和被食用的步骤通过生态 系统，形成一种食物链索关系
三、微生物生态系统