微生物生态学与生态工程

藻类
原生动物
2.5×104
3×104
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二、水体中的微生物
光
———————————————————— ——— 需光、需氧微生物 假单胞 柄杆菌 浮游球衣菌 需光、厌氧微生物 光合细菌 着色菌 绿菌 脱硫弧菌 甲烷杆菌 甲烷球菌
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厌氧微生物
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三、空气：至85km的高空 四、食品上 1、粮食 原生性微生物区系：以种子分泌物为生，不损害种子， 与腐败菌拮抗如草生假单胞菌。是粮食储存状况优良 的标志。 次生性微生物区系：通过各种途径侵害粮食，使变质 或产生毒素。共150多种毒素如黄曲霉素B1，280℃抗 性强，诱导肿瘤。 制造低温、缺氧、干燥条件 2、鱼、肉、乳、果、蔬.....
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二、共生：两生物紧密共居在一起，彼此 依赖、互为对方创造生存条件，甚至达到 难解难分、合二为一的一种相互关系。 如：
地衣：单细胞真菌与藻类（微生物与微生 物）
根瘤：豆科植物与根瘤菌（微生物与植物）
菌根：真菌与高等植物（微生物与植物）
牛瘤胃与厌氧纤维素分解菌（微生物与动 物） 2013-7-26 13
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（五）有机污水的生物处理 生物降解biodegradation：生物（多指 微生物）对环境物质的分解作用。 生物修复：微生物催化降解有机污染 物，转化其他污染物从而消除污染的过程。 降解性质粒catabolic plasmids：编码难 降解化合物的酶类的质粒
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（六）微生物废水处理工艺

好氧处理工艺 – 活性污泥法 – 生物膜法
稳定塘工艺 土地处理工艺 综合
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厌氧处理工艺
–厌氧活性污泥法 •厌氧接触消化法 •厌氧污泥床 –厌氧生物膜法
back
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三、环境污染的微生物监测 1、粪便污染指示菌 2、致突变物的微生物检测——Ames实验 3、发光细菌检测法 4、硝化细菌的相对代谢率试验 back
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BOD5/COD
小于0.3：生物处理的难度较大
或不适宜进行生物处理 大于0.45：适宜用微生物学方法 处理。
测定微生物呼吸耗氧曲线：
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BOD
可生物降解
内源呼吸线
不可生物降解
时间（小时）
back
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3、废水的生物学指标 细菌总数：cfu/ml 大肠菌群数：MPN/L 生物检测： 通过测定水生生物的毒性反应进行 水质评价 鱼的急性毒性实验：高浓度毒物（废 水）的短期暴露引起实验生物死亡的效 应。
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3、正常菌群失调：肠道正常菌群改变出现肠道疾病。 10
第 二 节
微生物与其他物种间 的相互关系
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一、互生：两独立生活的生物，共同生活 时，通过各自的代谢活动而有利于对方。 或偏利于一方的一种生活方式。是一种 “可分可合，合比分好”的相互关系。 例：纤维素分解菌与固氮菌 亚硝化细菌与硝化细菌 硫磺细菌（H2S——SO42—）与解酚菌 根际微生物与高等植物 动物与正常菌群
第 六 章
微生物生态与生态工程
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主要内容：
微生物在自然界的分布 微生物与环境其他物种间的相互关系 微生物在自然界生物地球化学循环中的 作用 微生物与环境保护

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概念
微生物生态学是研究微生物与环境间 相互作用的规律及其适应机理的学科。 一方面，微生物生长依赖环境，生态 条件的差异造就了不同的生态系统，其 特点、稳态、活动强度不同。 另一方面，微生物生长改变环境，保 证物种转化的动态平衡，使环境自净。
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二、氮素循环
2、自然界氮素循环：
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2、微生物所起的作用
⑴生物固氮：
在微生物或微生物和植物的共同作用下，把空 气 中的氮气转化为氨的过程。如固氮菌属、根瘤 菌属等 N2 NH3
⑵氨化作用：
含氮有机物（蛋白质、尿素/酸和几丁质）经微生物 的分解产生氨的作用。
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光
异养生物（消费者） 的有机物
生产者合成有机物
C、N、P、S等 进入土壤水体的 分解者 组成的无机化合物 各种生物残体有机物
一、碳素循环 空气二氧化碳0.03%，仅供植物20—30年使用。 90%由微生物代谢产生的二氧化碳来补充。
1. 自然界的碳素循环 2. 在碳素循环中微生物所起的作用 ⑴ 同化作用：
基本内容： 一、微生物处理有机污水: 二、微生物降解有毒污染物 1、微生物对有机污染物的降解 烃类物质、苯、甲基环己烷、农药 2、微生物降解重金属 三、环境污染的微生物监测：
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一、微生物处理有机污水
（一）有机污水危害 消耗溶解氧，导致水生生物缺氧死亡。 水体富营养化 有机质沉入水底厌氧分解产生气体导 致水质恶化。 污染土壤和地下水源 动物排泄物含虫卵和致病菌导致疾病 传播。
酵母菌产乙醇抑菌
特异性：抗生素
五、猎（捕）食：较大型的生物直接捕捉、 吞食小型生物以满足其营养需要的相互关 系。如：原生动物吞食细菌和藻类
六、种间共处
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第 三 节
微生物在自然界物质 循环中的作用
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生物圈（biosphere）:地表
有生物生存的空间范围。 生物地化循环：由生物推 动的物质循环。
将二氧化碳 有机碳化物
光能自养型微生物
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⑵分解有机碳化合物
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二、氮素循环 1、自然界存在的氮素： 分子态氮：占空气的80%大气层中约 4000万亿吨。 有机氮化物：200-250亿吨 无机氮化物：铵态氮、硝态氮约2-2.5亿吨， 能被植物利用但数量少。1.5-1.7kg/亩
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（二）、土壤是微生物生长的良好
场所 A：有机质——提供C源、N源、能 源 B：矿质元素 C：水分；渗透压 D：pH:5.5——8.5 E：通气——适合各种不同需要的微 生物 F：温度差小
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（三）、土壤中的微生物 细菌〉放线菌〉真菌〉藻类〉原生动物 如：农田土15cm处的微生物量 微生物 细菌 放线菌 真菌 每克土壤数量 1×108 2×106 1.2×105 生物量（g/m3） 160 160 200
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三、硫素循环
1 .自然界的硫素循环
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2 .微生物在硫素循环中的作用 [1]、反硫化作用（硫酸盐还原作用）
A.同化性硫酸盐还原作用：
硫酸盐 还原态的硫化物 要以巯基形式）。 蛋白质等成分中（主
B、异化性硫酸盐还原作用： 硫酸 脱硫弧菌属、脱硫肠状菌属的一些种 H2S C、异化性硫还原作用： S 脱硫单孢菌属的一些菌 H2S
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[2]、硫化作用：
在好氧或厌氧条件下，S、H2S等低 价态的硫化物被氧化为H2SO4的过程。 好氧条件：H2S 贝日阿托氏菌属、 发硫菌属 H2SO4 厌氧条件：H2S 绿菌属或着色菌属 一些种H2SO4
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第 四 节
微生物与环境保护
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NO3— NO2— NH3 N2 一般只在厌氧的条件下进行 少数异养和化能自养微生物可进行反硝化作 用。如地衣芽孢杆菌、脱氮硫杆菌等。
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(5)硝酸盐同化作用： 几乎一切绿色植物和多种 微生物都可利用硝酸盐作氮 素养料，在利用过程中，把 硝酸盐还原成NH4+ 后再被利 用于合成各种含氮有机物。
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第 一 节
微生物在自然界的分布
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一、土壤：微生物的大本营 （一）、微生物对土壤的作用 1、是土壤形成的先驱生物；自身固氮微 生物造氮素，植物生长。 2、腐生作用，将有机物——NH3、NO3等，被植物利用。 3、形成腐殖质，改善土壤团粒结构。
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三、寄生：指一种小型生物生活在另一种 大型生物的体表或体内，从中获得营养和 进行生长繁殖，同时使后者蒙受损失甚至 被杀害的现象。
如：
噬菌体、食菌蛭弧菌及其他病原微生物；
植物病原菌与植物；
白僵菌与鳞翅目幼虫。
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四、拮抗：由某种生物所产生的某种代谢 物可抑制其它种生物的生长发育甚至杀死 它们的一种相互关系。 非特异性：乳酸菌产乳酸抑制非耐酸菌
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根瘤
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内生菌根
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外生菌根
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桎弧菌
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根 癌 症 状
植物病害
烟 草 花 叶 病
野油菜黄单胞菌病
大白菜软腐病
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五、正常动植物体上的微生物
1、附生性微生物：植物地上部分表面的微生物。106个/ 克鲜叶
2、动物正常微生物区系：正常动物皮、毛、外腔道中 存在的不侵害肌体的微生物区系。 皮毛：金黄色葡萄球菌、链球菌、双球菌、微球菌 肠腔中：大肠杆菌、粪链球菌、魏氏梭菌、纤维素分解 菌、产气、变形杆菌。 口腔中：乳酸菌、芽孢杆菌 鼻腔中：白喉杆菌、葡萄球菌、肺炎球菌 功能：拮抗病原菌、 肠道菌合成维生素
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