微生物间相互关系Microbial
微生物之间相互作用

微生物之间相互作用微生物是地球上最小的生物体,它们以其微小的身躯却承载着巨大的生态功能。
微生物之间的相互作用是维持生态系统平衡和生物多样性的重要因素之一。
本文将从微生物之间的协作、竞争和共生等方面来探讨微生物之间的相互作用。
一、微生物的协作微生物之间常常通过协作关系来实现共同的目标。
例如,细菌和真菌可以形成复杂的生物膜,这些生物膜可以保护它们免受外界环境的干扰,并提供丰富的营养物质。
另外,一些细菌还可以分泌出对其他微生物有益的物质,促进它们的生长和繁殖。
二、微生物的竞争微生物之间也存在着激烈的竞争关系。
由于资源的有限性,微生物之间需要争夺生存所需的营养物质和空间。
例如,土壤中的细菌和真菌之间就存在着激烈的竞争关系。
它们通过分泌抑制物质或利用其他微生物的代谢产物来抑制竞争对手的生长和繁殖。
三、微生物的共生微生物之间的共生关系也是生态系统中常见的一种相互作用形式。
共生是指两个或多个不同种类的微生物之间互利共生的关系。
例如,植物根际中的根瘤菌与豆科植物之间就存在着共生关系。
根瘤菌能够固氮,将大气中的氮转化为植物可利用的形式,而豆科植物则为根瘤菌提供所需的营养物质。
四、微生物的捕食微生物之间也可以通过捕食关系来相互作用。
一些微生物以其他微生物为食,从中获取所需的营养物质。
例如,原生动物可以通过摄食细菌和其他微生物来获取能量和营养物质。
同时,被捕食的微生物也可以通过逃避捕食者或者产生抗捕食的物质来保护自己。
五、微生物的共存在某些情况下,微生物之间可以通过共存的方式来相互作用。
共存是指两个或多个不同种类的微生物在同一环境中相互存在而不互相影响。
例如,肠道中的益生菌和人体共同生活,益生菌可以帮助人体消化食物,提供维生素等,而人体则为益生菌提供适宜的生存环境。
总结起来,微生物之间的相互作用是复杂而多样的。
它们通过协作、竞争、共生、捕食和共存等方式相互影响,共同构建和维持着生态系统的平衡。
对于人类而言,了解微生物之间的相互作用对于保护和改善环境、促进农业发展和预防疾病等方面都具有重要意义。
Chapter 9 Microbial ecology

9.1 .1 What is microbial Ecology? 几个概念:
Populations guilds communities ecosystem
9.1 .1 What is microbial Ecology?
In a microbial ecosystem individual cells grow to form populations . populations. Metabolically related populations constitute groupings called guilds . guilds. Sets of guilds conducting complementary physiological processes interact to form . microbial communities communities.
”,是微生物的大本营。
9.2.1土壤环境中的微生物(Microbes in soil) Proportion of Proportion of different different soil soil microorganisms microorganisms in in soil soil 9.2.1.2 土壤中的微生物种类、数量
9.1 微生物在生态系统中的作用
Microorganisms functions in ecosystem 9.1.1 什么是微生物生态学
What is microbial Ecology?
9.1.2微生物在生态系统中的作用
Microorganisms functions in ecosystem
9.1 .1 What is microbial Ecology?
卫生微生物 名词解释

名词解释:1.卫生微生物学(sanirary microbiology):是研究微生物(包括致病的和非致病的)与外界环境之间的相互关系,如何影响人类健康以及消除其危害对策的科学。
2.生态学(ecology):是研究生物有机体与其栖息地环境之间相互关系的科学。
3.微生态学(microecology):是研究正常微生物群的结构、功能及其宿主之间相互依赖和相互制约关系的科学。
4.微生物生态学(microbial ecology):是生态学的一个分支学科,是研究微生物各种群之间,及其与外环境(生物和非生物)之间相互关系的一门学科,是卫生微生物学重要的理论基础。
5.生态系统(ecosystem):在一定时间和空间内,由生物群落与其环境组成的一个整体。
各组成要素间借助物种流动、能量流动、物质循环、信息传递而相互联系、相互制约,并形成具有自调节功能的复合体。
6.生态圈(ecosphere):也称为生物圈(biosphere),地球表面由大气圈、水圈和土壤岩石圈组成,其中适合生物生存的范围称为生物圈,是地球上所有生物及其所居住环境的总和,是地球上较大的生态系统。
7.*生境(habitat):指生物栖息的场所,或者说是生物生存的环境。
8.*龛(niche):或译作生态位,不仅指生物居住的空间,还包括功能作用。
可分为空间生态龛(spatial niche)和营养生态龛(trophic niche).9.微小生境(microhabitat):又称为微小空间,指生物生存的局部小空间,对于研究微生物十分重要。
10.种群(population):是具有相似特性和生活在一定空间的同种个体群,是物种具体的存在单位、繁殖单位和进化单位。
既可以指单一的种,也可以指密切相关的相似类群。
11.群落:生活在一起的多种不同种群的生物称为群落。
12.1竞争(competition):两个种群因需要相同的生长因子或其他环境条件而发生的争夺现象。
有菌免疫的名词解释

有菌免疫的名词解释在当今全球面临病毒和细菌感染的挑战时,人们越来越关注免疫系统的作用和相关的领域。
有菌免疫,或称菌群免疫,正是在这一背景下兴起的一个重要概念。
本文将就有菌免疫进行详细的解释和探讨。
1. 有菌免疫的概念有菌免疫(Microbial Immunity)是指人体利用与微生物(包括细菌、真菌和病毒等)共存的微生物菌群来对抗疾病的一种免疫机制。
人类与微生物之间存在着复杂而动态的相互作用,通过与微生物共同演化,人体逐渐建立并维持了与菌群的共生状态。
这种共生状态不仅对人体的健康具有重要影响,而且在免疫调节和疾病预防方面发挥着关键作用。
2. 菌群对人体的影响菌群是指人体内部和外部各个生态系统中共存的微生物群落。
人体肠道、皮肤、咽喉和阴道等部位存在着丰富多样的细菌和其他微生物,构成了人体的菌群。
这些微生物与人体之间通过共生关系相互影响与协调,维持着身体内部的平衡状态。
菌群对人体的影响涉及多方面,包括营养吸收、免疫调节、疾病防御和心理健康等方面。
首先,菌群与人体合作,协助消化和吸收营养物质,例如促进脂肪和碳水化合物的代谢。
其次,菌群参与调节人体免疫系统的功能。
菌群内的某些益生菌能够刺激和调节免疫细胞的活性,促进抗病毒和抗肿瘤的免疫反应。
此外,菌群还能够抑制有害细菌的生长,预防其感染引发的疾病。
最后,菌群还与人体的心理健康密切相关。
研究发现,良好的菌群结构有助于降低焦虑和抑郁等精神障碍的风险。
3. 有菌免疫的机制由于长期共生的关系,人体与菌群之间形成了一种互利共生的状态。
当人体暴露在外界的病原体攻击下时,菌群能够通过多种机制发挥免疫保护的作用。
首先,菌群能够通过竞争性排除抑制有害菌。
菌群中的益生菌占据着菌位,使得有害菌无法生长繁殖。
其次,菌群还能够通过分泌有益物质来抗击有害细菌的生长。
例如,有些益生菌分泌抗菌物质,如乳酸和酶等,能够杀死或抑制病原菌的生长。
此外,菌群还能够刺激人体免疫系统的应答,增强抗病毒和抗肿瘤的免疫力。
微生物学:微生物相互作用与微生物生态学

(4)捕食作用 Predation
蛭弧菌
普遍存在
捕食者蚕下或攻击猎物, 一般的结局是猎物死亡
自然界中捕食性细菌的实例
(a) 周质捕食者蛭弧菌, 穿透细 胞壁, 在质膜外生长 (b) 吸血球菌以附生模式攻击细 菌猎物 (c) 显示潜入杆菌攻击敏感细菌 时在细胞质中的位置
吸血球菌 潜入杆菌
(5)寄生 Parasitism
• 一种微生物催化的异化硝酸盐还原过程, 通过一系列的氮氧化物中间 产物, 最终生成分子氮.
• NO3- + 5H2 + 2H+ -> N2 + 6H2O • NO3- -> NO2- -> NO -> N2O -> N2 (narG, nir, norB, and nosZ)
反硝化 作用
(反硝化 假单胞菌)
氧气对有机物分解的影响
微生物在有氧条件和厌氧条件下分解复杂有机物形成不同的产物
好氧碳利用
还原性产物的氧化
复杂有机物
化能异养微生物
化能自养微生物
厌氧碳利用
复杂有机物
各种化能异养 微生物
甲烷生成
甲烷底物生产者 及产甲烷微生物
基础硫循环 The Basic Sulfur Cycle
光能合成和化能合成微生物对环境硫循环过程具有贡献. 脱硫弧菌和相关微生 物将硫酸盐和亚硫酸盐进行(异化)还原. 同化硫酸盐还原则形成有机硫的形 式. 脱硫单胞菌、嗜热古菌或高盐沉淀物中的蓝细菌将元素硫还原成硫化物. 硫能被广泛的好氧化能营养型和好氧及厌氧光营养型微生物氧化.
偏害共栖: 微生物-微生物之间 的反作用,琼脂培养基上产生 的抗生素抵制敏感细菌的生长
(7)竞争 Competition
简述种群间微生物的相互作用

简述种群间微生物的相互作用《种群间微生物的相互作用》引言:微生物是地球上最为丰富和多样化的生物群体,其种群间的相互作用对于生态系统的功能和稳定性具有重要影响。
本文将简要介绍种群间微生物的相互作用及其在生态学中的意义。
正文:1. 共生:共生是指两个或多个不同种的微生物相互依赖、相互作用的关系。
其中,互惠共生是指两者均从合作中受益,如根瘤菌与豆科植物的共生关系;寄生共生则是指其中一方从另一方中获得利益,如寄生菌对宿主菌的寄生关系。
2. 竞争:微生物种群之间存在资源的竞争。
这种竞争可以是直接的,即两个或多个微生物争夺有限的资源;也可以是间接的,即通过抑制其他微生物的生长来获得优势地位。
竞争可以导致生物多样性的降低以及进化和适应性的提高。
3. 入侵:当某一种微生物种群进入一个新的生态系统时,可能会对原有微生物种群产生影响。
入侵微生物可以通过抑制或消耗原有种群的资源来获得优势地位,从而对其产生负面影响。
4. 共存:在某些情况下,不同种群的微生物可以在同一生态系统中共存。
这种共存可能是由于它们占据不同的生态位,即在资源利用、生境适应等方面存在差异。
同时,共存也可能需要一定的互补性和协作性,以维持相对稳定的生态系统。
结论:种群间微生物的相互作用在生态学中起着重要的作用。
它们对于生态系统的稳定性、物质循环和能量转化等过程具有影响。
对这些相互作用的深入研究有助于理解微生物在生态系统中的功能和生物多样性的维持与变化。
因此,进一步探索和理解微生物种群间的相互作用是未来微生物生态学研究的重要方向之一。
参考文献:1. Foster, K.R., Schluter, J., Coyte, K.Z., and Rakoff-Nahoum, S. (2017). The evolution of the host microbiome as an ecosystem on a leash. Nature 548, 43–51.2. Zheng, P., van den Hurk, R., and Stouthamer, R. (2019). Microbial communities: a tethered leash for insects. Nat. Microbiol. 4, 1655–1656.3. Riley, M.A. (2005). The ecology and evolution of bacteriocins. J. Ind. Microbiol. Biotechnol. 32, 155–171.。
5.2微生物间的相互关系Microbial

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Gause(1934)用绿脓芽孢杆菌喂养双小核 草履虫和大草履虫,单独培养时两种草履 虫均表现出S型的数量增长曲线,但混合 培养16天后,由于竞争同一食物只有生长 较快的双小核草履虫生存,而大草履虫完 全被淘汰。
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Gemerden(1974)在硫化物为限制因子的 条件下混合培养酒色红硫菌(Chromatium vinosum)和韦氏红硫菌(Chromatium werissei) 发现它们之间的竞争能力与光照条件有关, 当连续光照或光照时间大于或等于黑暗时间 时,酒色红硫菌占优势 ;当黑暗时间大于光 照时间时,韦氏红硫菌占优势。
5
又如:土壤中的纤维素分解菌分解纤维素 成葡萄糖和有机酸,为自生固氮菌提供了 碳源和能源,后者从空气中固定的氮素又 能为纤维素分解菌提供氮素营养。
6
5.2.2共生关系Mutualism
mutualism is a symbiotic relationship in which each microorganism benefits from the association.
Lichen: A mutualistic (or symbiotic) association of an alga and a fungus.
7
两种微生物在一起生活,互相提供必要的 生活条件,彼此依赖,形成一个在形态上 具有共同结构,而在生理上却相互分工, 互换生命活动产物的生存关系。 如将二者分开,各自都生活不好。 此可视为互生关系的高度发展。
20
寄生是一种微生物生活在另一种微生物表 面或体内并对后者产生危害的相互关系。
在这一关系中前者称为寄生物,后者称为 寄主。
微生物学名词解释

绪论微生物分类学microbial tasonomy 研究微生物分类理论和技术方法的学科称为微生物分类学。
分类classification 分类是根据一定的原则(表型特征相似性或系统发育相关性)对微生物进行分群归类,根据相似性或相关性水平排列成系统,并对各个分类群的特征进行描述,以便查考和对未被分类的微生物进行鉴定。
命名nomenclature 命名是根据命名法规,给每一个分类群一个专有的名称。
鉴定identification 指借助于现有的微生物分类系统,通过特征测定,确定未知的、新发现的或未明确分类地位微生物所应归属分类群的过程。
分类单元taxon, 复数taxa 是指具体的分类群,如原核生物界(Procaryotae)、肠杆菌科(Enterobacteriaceae)、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)等都分别代表一个分类单元。
种species 种是生物分类中基本的分类单元和分类等级。
微生物的种可以看作是:具有高度特征相似性的菌株群,这个菌株群与其他类群的菌株有很明显的区别。
属g enus 是介于种(或亚种)与科之间的分类等级,也是生物分类中的基本分类单元。
通常是把具有某些共同特征或密切相关的种归为一个高一级的分类单元,称之属。
.居群population 是指一定空间中同种个体的总和。
每一个物种早自然界中的存在,都有一定的空间结构,在其分散的、不连续的居住场所或分布区域内,形成不同的群体单元,这些群体单元就称居群。
亚种subspecies, subsp., ssp. 当某一工人种内的不同菌株存在少数明显而稳定的变异特征或遗传性状而又不足以区分成新种时,可以将这些菌株细分成两个或更多的小的分类单元称为亚种。
亚种是正式分类单元中地位最低的分类等级。
变种variety 变种是亚种的同义词。
在《国际细菌命名法规》(1976年修订本)发表以前,变种是种的亚等级,因“变种”一词易引起词义上的混淆,1976年后,细菌种的亚等级一律采用亚种,而不再使用变种。
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藻类或蓝细菌与真菌共生所形成的地衣是 共生关系的典型代表。
藻类和蓝细菌通过光合作用向真菌提供有 机养料,固氮蓝细菌还可以同时供给有机 氮素营养,真菌则利用菌丝的吸收作用为 藻类和蓝细菌提供水、矿质养料及某些生 长素和在基质上牢固附着的条件,这一共 生关系使地衣具有极强的适应性和生命力。
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从宏观方面看,寄生关系有利于控制生态 环境中不同微生物类群的相对数量和促进 自然界有限的营养元素的再循环,
寄生物可以认为是对寄主数量的一种负反 馈控制机制。
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微生物间的寄生关系有时也会给工农业 生产带来巨大的损失。 例如,苏芸金芽孢杆菌的生产中,常 遇到噬菌体的危害而造成损失。
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1
在自然界,各种不同类群的微生物能在多 种不同的环境中生长繁殖。微生物与微生 物之间,微生物与其他生物之间彼此联系, 相互影响。
主要归纳为四大类,即互生、共生、拮抗 和寄生。
2
在自然界中,微生物的区系除受理化环境 因素的影响之外,同样也受生物环境的影 响。
若将相互关系限制于两个不同的微生物种 群之间,可以区分出6种不同的类型。
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5.2.3竞争关系 Competition occurs when two populations are
striving for the same resource of nutrients or the habitat.
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多种微生物共同生活于一个环境中时, 或因一种微生物优先利用有限养料,致 使另一种微生物养料缺乏,生长发育受 阻;
Lichen: A mutualistic (or symbiotic) association of an alga and a fungus.
7
两种微生物在一起生活,互相提供必要的 生活条件,彼此依赖,形成一个在形态上 具有共同结构,而在生理上却相互分工, 互换生命活动产物的生存关系。
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限制性养料种类、浓度、pH、温度 和氧气等条件均会影响微生物种群间 的竞争能力。
微生物对干旱、高 温和低温等极端因 子的抗性也对其竞争能力有重要影响。
在发酵工业上,常利用加大接种量来控 制少量杂菌的污染,也是利用微生物的 竞争关系。
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5.2.4寄生关系Parasitism the parasite population is benefited and the host population is harmed.
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寄生是一种微生物生活在另一种微生物表 面或体内并对后者产生危害的相互关系。 在这一关系中前者称为寄生物,后者称为 寄主。
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粘细菌常能借产生的胞外酶以溶解生境 中的其它G+、G-细菌或藻类细胞并从 中获取营养料;
某些细菌能产生几丁质酶和纤维素酶以 降解真菌和藻类的细胞壁并可从其崩解 的细胞原生质中获取养料;
分为特异性和非特异性两种类型。
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非特异性拮抗作用 指一种微生物通过自身的代谢活动改变环
境条件,非特异性地抑制其他微生物的作用。
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其作用方式:
①产酸。
在腌制泡菜、酸菜的过程中,一方面利用厌氧 条件来抑制好氧性微生物的生长;同时乳酸细 菌产生乳酸,可以抑制腐败性微生物的生长 并赋与食品特有的风味。
另一方面人们又能利用它们的寄生关系 来杀死有害微生物,防治动植物病害。
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寄生型的放线菌照片
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真菌寄生于其 它真菌中的照 片
A. 木霉寄生于 马铃薯丝核菌 的菌丝内 B. 盘菌寄生于 毛霉菌丝上
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5.2.5猎食关系Predation is a widespread phenomenon
生活在人和动物皮肤表面的正常微生物区系 也能将分泌的脂肪类化合物分解并产生挥发 性脂肪酸,抑制一些有害的病原微生物的生 长。
在牛、羊等食草性动物瘤胃中生长厌氧型微
生物也能产生挥发性脂肪酸以抑制大肠杆菌
的生长;
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②产生乙醇。酵母菌或发酵假单胞菌能发 酵葡萄糖产生酒精,低浓度的酒精亦可以 抑制除醋酸菌以外的其它微生物的生长;
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分为两类:细菌素和抗生素。 细菌素是某些细菌产生的能抑制或杀死
同类细菌的蛋白质类似物,其作用范围 较狭窄,常限于少数有关的菌种或菌株, 表现为高度的特异性和选择性。 大肠杆菌及肠杆菌科其它细菌产生的肠 杆菌素(colicin),它们对与之相近的同 类细菌有较强的毒性而对分类上较远的 细菌没有作用。
病毒和噬菌体能寄生在细菌、真菌、放 线菌、藻类和原生动物细胞中。病毒的 寄生对于污染水体环境中肠道病原细菌 的消失有重要作用。
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一些细菌和真菌能寄生在原生动物细 胞内,其中的某些类群并不立即导致 寄主细胞的溶解和死亡,它们可随原 生动物细胞的分裂而延续较长时间。
某些真菌能寄生在藻类细胞中。
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这是一种微生物直接吞食另一种微生物的 关系。
捕食者从被食者获得营养,一般情况下总 有部分生活力强的被食者能逃避捕食并能 在捕食者因食物减少而消减时重新繁殖起 来,从而导致捕食者与被食者种群数量交 替消涨的周期性波动。
绝大多数的原生动物 、粘菌的变形虫阶 段和某些粘细菌以捕食为营养方式。
③改变氧分压。产生或消耗O2均能改变环 境的氧分压并使之不利于某一类微生物的 生长。 如在藻类和蓝细菌进行产氧光合作用的生 境中很少有专性厌氧型微生物的生长。
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特异性拮抗作用 是一种微生物在代谢活动中专门产生的一
些特殊次生代谢产物能在低浓度下有选择 性地抑制或杀死另一种微生物的作用。
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Gemerden(1974)在硫化物为限制因子的 条件下混合培养酒色红硫菌(Chromatium vinosum)和韦氏红硫菌(Chromatium werissei)
发现它们之间的竞争能力与光照条件有关, 当连续光照或光照时间大于或等于黑暗时间 时,酒色红硫菌占优势 ;当黑暗时间大于光 照时间时,韦氏红硫菌占优势。
巨大芽孢杆菌能产生巨菌素,根瘤菌能 产生根瘤菌素等。
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以上介绍的6种相互作用关系仅是一个人 为的分类系统,微生物间在自然界的相互 作用常比以上分类复杂得多。
在一个特定的生态环境中通常同时存在两 个以上微生物种群间的几种相互作用,表 现为复杂的相互促进又相互制约的生存竞 争,从而促进了微生物的进化发展。
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5.2.1互生关系Synergism: indicates that both populations
benefit from the relationship but the association is not obligatory.
Both populations are capable of surviving independently.
或因一种微生物生长迅速,占领基质表 面和充斥空间,使另 一种微生物无处容 身而生长受抑。
竞争导致优势种群的胜利和劣势种群的 淘汰。
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Gause(1934)用绿脓芽孢杆菌喂养双小核 草履虫和大草履虫,单独培养时两种草履 虫均表现出S型的数量增长曲线,但混合 培养16天后,由于竞争同一食物只有生长 较快的双小核草履虫生存,而大草履虫完 全被淘汰。
5.2微生物间的相互关系 Microbial Population Interactions 5.2.1 synergism (互生关系 ) 5.2.2 mutualism (共生关系 ) 5.2.3 competition (竞争关系 ) 5.2.4 parasitism (寄生关系 ) 5.2.5 predation (捕食关系 ) 5.2.6antagonism (拮 抗关系 )
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地衣(微生物共生体)的照片 叶状地衣 (南极石耳)
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壳状地衣 (南极中国长城站海边崖岩上的地衣群落)
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壳状地衣 (南极丽石黄衣-红色 和赤星衣-米黄色)
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壳状地衣 (南极的瘿茶渍衣)
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另一个例子是草履虫和藻类(淡水中多为 绿藻、海水中多为甲藻和金藻)的共生。
每一个草履虫胞可以含有50~100个藻 细胞 , 藻细胞可为原生动物提供有机养 料和氧气,后者则为藻细胞提供保护性 场所、运动性、CO2以及某些生长因子。 藻类的共生使原生动物得以进入它们原 来不能进入的厌氧生境。
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微生物之间的捕食关系同寄生关系一样, 是控制某一微生物种群数量过度发展的一 种重要机制
促使被食者以产生迅速运动、繁殖、形成 内生孢子等休眠体或阻止捕食的刺状表面 结构等方式以逃避捕食压力和迅速恢复种 群
也要求捕食者根据被食者的数量迅速改变 种群大小,因为饥饿条件常常有利于小的 捕食者的生存。
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5.2.6拮抗作用 Antagonism
occurs when one population produces a substrate inhibitory to another population 这是一种微生物通过产生某种特殊的代谢 产物或改变环境条件来抑制或杀死另一微 生物种群的现象。
where the predator engulfs or attacks the prey. The predator can be larger or smaller than the prey, and this normal results in the death of the prey.
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又如:土壤中的纤维素分解菌分解纤维素 成葡萄糖和有机酸,为自生固氮菌提供了Байду номын сангаас碳源和能源,后者从空气中固定的氮素又 能为纤维素分解菌提供氮素营养。
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5.2.2共生关系Mutualism
mutualism is a symbiotic relationship in which each microorganism benefits from the association.