第八章微生物的生態生態學是一門研究生命系統與環境系統間相互作用規律的科學。微生物生態學是生態學的一個分支，主要研究微生物群體與其周圍生物和非生物環境條件間相互作用的規律。研究微生物的分布規律—發掘豐富的菌種資源，推動進化、分類的研究和開發應用；研究微生物與它種生物的關系—開發新的微生物農藥、微生物肥料、微生態制劑；研究微生物在自然界物質循環中的作用—探礦、冶金、治理環境污染、開發生物能源等。研究微生物生態規律的意義

第一節微生物的分布與菌種資源開發一、微生物在自然界的分布（一）土壤中的微生物土壤是微生物的天然培養基，因為它具備了各種微生物生長發育所需要的營養、水分、空氣、酸堿度、滲透壓和溫度等條件，因此是微生物生存的大本營，是人類最豐富的菌種資源庫。土壤微生物的含量—各種微生物含量比呈10倍系列遞減細菌（~108）放線菌（~107）霉菌（~106）酵母菌（~105）藻類（~104）原生動物（~103）（二）水體中的微生物1.不同水體中微生物的種類（1）淡水型水體的微生物

江、河、湖和水庫地球上水的總貯量有13.6億km3，但淡水量只占其中2.7%，且絕大部分以雪山、冰原等形式存在根據淡水中有機物含量的多少1）清水型水生微生物微生物種類：光自氧微生物、化能自氧微生物和少量異氧微生物2）腐敗型水生微生物微生物種類：腸道桿菌、芽孢桿菌、弧菌和螺菌等根據光線、溶氧和溫度等的差異微生物呈垂直分布淺水區：藍細菌、光合藻類和好氧性微生物深水區：兼性厭氧菌和厭氧光合細菌湖底區：專性厭氧菌生長（2）海水型水體的微生物海洋是地球上最大的水體，占地球總水量的97.5%，含鹽量為3%左右；微生物種類：芽孢桿菌屬、假單胞菌屬、弧菌屬和發光細菌等；海洋微生物的垂直分布明顯2.水體的自凈作用包括物理性的沉淀、擴散、稀釋作用；化學性的氧化作用；生物學和生物化學的作用；1）1mL自來水中的細菌總數不可超過100個（37°C，培養24h）；2）以大腸菌群為指標包括大腸桿菌、產氣腸桿菌、檸檬酸桿菌屬、和肺炎克氏桿菌等一些革蘭氏陰性、無芽孢、能發酵乳糖產酸產氣的兼性厭氧桿菌。3）1L自來水中的大腸菌群數不能超過3個（37°C，培養48h）4）大腸菌群的測定—濾膜培養法在EMB培養基上進行3.飲用水的微生物學標準（三）空氣中的微生物空氣中不含微生物生長繁殖所需要的營養物、水分等條件，不宜于微生物的生存；空氣中的微生物是以塵埃、微粒形式由氣流帶來的；是病害的傳播、發酵工業的污染和食品霉腐的重要根源防治措施減少菌源、塵埃源空氣過濾空氣滅菌（UV照射、甲醛熏蒸）（四）工農業產品上的微生物1.工業產品的霉腐各種材料的工業產品如鋼纜、地下管道、電訊器材以及文物、標本等都可被微生物所損害；微生物引起的破壞包括：霉變(midew)—霉菌引起的劣化腐朽（decay）—主要是擔子菌類產生的酶將纖維素和木質素分解，引起木材或木制品的腐朽腐爛（腐敗，rot）—含水量較高的產品由細菌生長繁殖引起腐蝕（corrosion）—由硫酸鹽還原菌、鐵細菌或硫細菌引起2.食品上的微生物食品上的微生物種類多，常引起食品變質、霉腐，甚至產生各種毒素防治措施在加工和包裝過程中嚴格消滅在食品中添加少量無害的防腐劑苯甲酸、山梨酸、脫氫醋酸、維生素K3、丙酸、二甲基延胡索酸和乳酸鏈球菌素等合理的保藏方法低溫、干燥、缺氧等冷鏈操作（四）工農業產品上的微生物3.農產品上的微生物農產品上的微生物引起的霉腐危害極大每年全球因霉變而損失的糧食為總產量的2%左右微生物種類以Aspergillus、Penicillium和fusarium等的真菌為主，其中有些可產生致癌的真菌毒素黃曲霉毒素（AFT）單端孢烯族毒素T2（五）極端環境下的微生物指高溫、低溫、高酸、高堿、高壓、高滲、高毒、高鹽、高輻射和干旱等環境（四）工農業產品上的微生物（六）生物物體內外的的正常菌群群1.人體的的正常菌群群1）正常菌菌群生活在健康康動物各部部位、數量量大、種類類較穩定、、一般能發發揮有益作作用的微生生物種群。。正常情況下下人體與正正常菌群之之間處于微微生態平衡衡狀態人體的五大大微生態系系統消化道：如如腸道的正正常菌群為為Bacteroidesspp.、、Bifidobacteriumspp.和和Lactobacillusspp.等等呼吸道泌尿生殖道道口腔皮膚作用：排阻阻、抑制；；提供營養養；產消化化酶；分解解有毒物；；固氮、產產有機酸，，降低腸道道pH和促促進其蠕動動等2））正正常常菌菌群群的的失失調調失調調的的原原因因宿主主的的防防御御功功能能減減弱弱正常常菌菌群群生生長長部部位位改改變變長期期服服用用抗抗生生素素失調調的的結結果果正常常菌菌群群的的某某些些菌菌趁趁機機轉轉移移或或大大量量繁繁殖殖——致致病病菌菌這類類特特殊殊的的致致病病菌菌叫叫條件件致致病病菌菌由它它們們引引起起的的感感染染叫叫內源源感感染染3））正正常常菌菌群群的的恢恢復復微生生態態制制劑劑——益益生生菌菌劑劑指一類分分離自正正常菌群群，以高高含量活活菌為主主，一般般以口服服或粘膜膜途徑投投入，有有助于改改善宿主主特定部部位微生生態平衡衡并兼有有若干其其他有益益生理活活性的生生物制劑劑。益生菌的的種類：：雙歧桿菌菌類、乳乳桿菌類類和腸球球菌類2.無菌菌動物與與悉生動動物無菌動物物凡在其體體內外不不存在任任何正常常菌群的的動物免疫功能能十分低低下悉生生物物人為地接接種上某某種或某某些已知知純種微微生物的的無菌動動物或植植物3.根際際微生物物和附生生微生物物根際微生生物生活在根根系鄰近近土壤一般對植植物發揮揮有益作作用多數為革革蘭氏陰陰性細菌菌：假單單胞菌屬屬、土壤壤桿菌屬屬等附生微生生物主要為葉葉面微生生物：乳乳酸菌、、酵母菌菌等有益或有有害二、菌種種資源的的開發1.微生生物菌種種資源庫庫生物的總總數約200多多萬種（（動物150萬萬、植物物50萬萬）專家估計計微生物物的總數數約為50萬-600萬種至今已研研究和記記載過的的不到5%，約約20萬萬種，包包括：3500種細菌菌4000種病毒毒90000種真真菌100000種種藻類和和原生動動物2.微生生物菌種種的主要要來源土壤海洋動、植物物體上正正常微生生物區系系各種極端端環境3.微生生物篩選選第二節微微生物物與生物物環境間間的關系系兩種生物物間的關關系：1.雙方方受益（（++）共生、互利共共棲、互互養共棲棲和協同同共棲等等2.一方方受益而而另一方方無損（（+0）互生、偏利共共棲和衛衛星狀共共棲等3.一一方受受益而而另一一方受受損（（+-））寄生、捕食和拮抗等4.一一方無無損而而另一一方受受損（（0-））偏害共共棲5.雙雙方互互不影影響（（00））無關共共棲6.雙雙方受受損（（--））競爭共共棲一、互互生定義兩種單單獨生生活的的生物物，當當它們們在一一起時時，通通過各各自的的代謝謝活動動而有有利于于對方方，或或偏利利于一一方的的生活活方式式。是一種種“可可分可可合，，合比比分好好”的的松散散關系系舉例好氧性性自生生固氮氮菌與與纖維維素分分解菌菌人體腸腸道中中的正正常菌菌群與與人發酵工工業中中的混混菌培培養二、共共生定義指兩種種生物物共居居在一一起，，相互互分工工合作作、相相依為為命，，甚至至達到到難分分難解解、合合二為為一的的極其其緊密密的相相互關關系舉例真菌與與綠藻藻共生生真菌與與藍細細菌共共生根瘤菌菌與豆豆科植植物非豆科科植物物與放放線菌菌的共共生白蟻與與其腸腸液中中的細細菌和和原生生動物物反芻動動物（（牛、、羊、、鹿和和駱駝駝等））與瘤瘤胃中中的微微生物物三、寄寄生定義指一種種小型型生物物生活活在另另一種種較大大型生生物的的體內內或體體表，，從中中奪取取營養養并進進行生生長繁繁殖，，同時時使后后者蒙蒙受損損害甚甚至被被殺死死的一一種相相互關關系舉例噬菌體體與其其宿主主菌蛭弧菌菌與大大腸桿桿菌真菌和和病毒毒與植植物病原微微生物物與人人體蘇云金金桿菌菌與昆昆蟲——細菌菌殺蟲蟲劑球孢白白僵菌菌與昆昆蟲——真菌菌殺蟲蟲劑病毒與與昆蟲蟲—病病毒殺殺蟲劑劑冬蟲夏夏草菌菌（中中華蟲蟲真菌菌）與與蝙蝠蝠蛾——名貴貴中藥藥冬蟲夏夏草蝙蝠蛾蛾產卵卵于土土中幼蟲蟲冬冬蟲蟲夏草草菌侵侵入幼幼蟲體體內不不斷繁繁殖天天氣轉轉暖幼幼蟲頭頭部長長出子子座膨膨大成成橢圓圓形；四、拮拮抗定義指由某某種生生物所所產生生的特特定代代謝產產物可可抑制制它種種生物物的生生長發發育甚甚至殺殺死它它們的的一種種相互互關系系舉例好氧菌菌和兼兼性厭厭氧菌菌與乳乳酸菌菌—食食品泡泡菜放線菌菌與細細菌——抗生生素五、捕捕食定義指一種種大型型的生生物直直接捕捕捉、、吞食食另一一種小小型生生物以以滿足足其營營養需需要的的關系系舉例原生動動物與與細菌菌和藻藻類真菌套套捕線線蟲第三節節微微生物物與自自然界界物質質循環環化學進進化小分子子有機機物的的形成成：氨氨基酸酸、堿堿基、、核苷苷酸等等生物大大分子子的形形成：：蛋白白質、、核酸酸、多多糖、、類脂脂原始生生命體體的形形成：：團聚聚體或或微球球體生物學學進化化單極生生態系系統只存在在一種種營養養類型型的生生物（（厭氧氧的異異養生生物））雙極生生態系系統存在兩兩種營營養類類型的的生物物（好好氧的的自養養生物物出現現）三極生生態系系統植物和和藍細細菌———自自然界界的生生產者者細菌和和真菌菌———自然然界的的分解解者動物———自自然界