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1、生态学：研究生物系统与其所处环境条件之间的相互作用规律性的科学。 研究内容：微生物群体微生物区系（microflora）或正常菌群（normal flora）对其周围生物和非生物环境条件的相互作用关系。 生态学研究范围：生物圈（biosphere）、生态系统（ecosystem）、群落（community）、种群（population）。 研究意义： 理论：地球进化和生物进化原因 实践：开发菌种资源、防治有害微生物、新的微生物农药、菌肥、医药、混菌发酵、生态农业，促进探矿、冶金、环保、提高土壤肥力以及开发生物能等,第八章 微生物的生态,几个概念,生物圈：地球上的所有生物。 生态系统：生物群落与
2、其无机环境相结合、相作用、相调控而成的动态系统。 群落：同一环境中两个以上种群由于生活繁殖上的连锁而构成相依赖、相制约的生物集团。 种群：生活在同一环境中的同种个体组成的能繁殖集团。与同种别地的种群有隔离、有界限。,第一节 微生物在自然界中的分布与菌种资源,本节内容： 一、微生物在自然界的分布 二、菌种资源的开发,土壤中的微生物,土壤中的环境条件：营养、水分、空气、酸碱度、渗透压和温度条件都适于微生物的生活，是微生物的大本营、也是人类最丰富的“菌种资源库”。 土壤中微生物的数量：按种类递减 细菌放线菌霉菌酵母菌藻类原生动物 -108 -107 -106 -105 -104 -103个/g 耕作
3、土壤中，细菌湿重约90 -225kg；以土壤有机质含量为2%计算，则所含细菌干重约为土壤有机质的1%左右。 土壤微生物的代谢活动，可改变土壤的理化性质，进行物质转化，因此，土壤微生物是构成土壤肥力的重要因素。 若按生物量计算则各种微生物的生物量基本相当。,一、微生物在自然界中的分布,土壤中微生物的含量,土壤中微生物的含量与土壤有机质含量有直接关系。 表层耕作土中含量最高，耕作层厚度20-30cm，地表土受阳光直接照射，其中微生物含量较低。 采取土样时一般要刮开表土2-3cm后采样。,我国各主要土壤的含菌量(万/克干土),土类 地点 细菌 放线菌 真菌 暗棕壤 黑龙江呼玛 2,327 612 1
4、3 棕壤 辽宁沈阳 1,284 39 36 黄棕壤 江苏南京 1,406 271 6 红壤 浙江杭州 1,103 123 4 砖红壤 广东徐闻 507 39 11 磷质石灰土 西沙群岛 2,229 1,105 15 黑土 黑龙江哈尔滨 2,111 1,024 19 黑钙土 黑龙江安达 1,074 319 2 棕钙土 宁夏宁武140 11 4 草甸土 黑龙江亚沟 7,863 29 23 嵝土 陕西武功 951 1,032 4 白浆土 吉林皎河 1,598 55 3 滨海盐土 江苏连云港 466 41 0.4,采取土壤样品要考虑的几个问题,土质肥，微生物含量高，特别肥沃的土壤中细菌多，放线菌少；在
5、植物残体枯枝落叶下的土壤中较多含有拮抗性真菌。 离地面520cm处的土壤通气良好、不受阳光直射，喊菌量最高。 采土季节以春秋两季最好。 采土方法：选择适当地点、铲除表土、取土样数十克，盛入事先准备的无菌防水纸袋中，其上记录采土时间、地点、植被情况等。 多点采土、混合分离，可以代表每一地块上的微生物分布平均情况,土样的富集培养,含有目的菌较多的土样不需要富集培养 如果原有样品中目的菌含量低，可以人为地添加相应的基质，培养使之以较其它微生物更快的速度生长繁殖，从而提高它们在样品中的比例，便于分离。 富集培养的一般方法：采用有利于目的菌种而不利于无关微生物的营养和培养条件，以达到使目的菌种在群体中比
6、例上升的目的。 一些有特定物质产生能力的菌种，不容易富集，只有通过大量艰苦的工作筛选取得。,某些细菌的富集条件,富集对象 接种菌样添加营养物(g) 特殊培养条件 好氧氨基酸氧化菌 土壤 好氧，pH7.0 好氧性芽孢杆菌 土壤，巴氏消毒 好氧，pH7.0 氨基酸发酵性梭菌 土壤，巴氏消毒 厌氧，pH7.0 耐碱解尿素芽孢菌 土壤，巴氏消毒 尿素50 好氧，pH8.6 厌氧八叠球菌 土壤 葡萄糖20 厌氧，pH23 乳酸菌 植物体或牛奶 葡萄糖20 厌氧，pH6.5 肠道细菌 土壤或污水 葡萄糖20，CaCO320 好氧或厌氧， pH7.0 丙酸菌 干酪 乳酸钠20 厌氧，pH7.0 醋酸菌 果实
7、或生啤酒 乙醇40 好氧，pH6.0 注：培养基成分为酵母膏10g，KH2PO4或K2HPO4 1.0g，MgSO47H2O 0.2g，加水1000ml。一般培养在30下。,水中的微生物,自然界江河湖海等各种淡水与咸水水域中都生存着相应的微生物。 水域中微生物的种类和数量与水域的有机物、无机物的种类和含量，光照、酸碱度、渗透压、温度、含氧量和有毒物质的含量有密切关系。 各种水系：,清水型水生微生物,洁净湖泊和水库，微生物数量少（10-103/ml），以化能自养型和光能自养型微生物为主，部分腐生细菌，如色杆菌、无色杆菌和微球菌等；霉菌中如水霉、绵霉等的一些种；以及单细胞和丝状的藻类和一些原生动物
8、常在水面生长，数量较少。以上微生物种类可以认为是水中的“土著”菌群。 根据微生物对水生环境中的营养要求，将其分为三类：贫营养细菌（115mgC/L）、兼性贫营养细菌（指一些在富营养培养基中经反复培养后也能适应并生长的贫营养细菌）、富营养细菌（10gC/L） 贫营养指数（O.I）：某水样中贫营养细菌占总菌数的百分比,类型：流经城市的河水、港口附近的海水、滞留的池水、阴沟水 环境情况：流入了大量的人畜排泄物、生活污物和工业废水等，有机物含量大增 微生物数量和类群： 数量：大量外来的腐生细菌，使腐败型水生微生物尤其是细菌和原生动物大量繁殖，每毫升污水的微生物含量达到107108个。 类群： 革兰氏阴
9、性无芽孢杆菌，如Proteus、E. coli、Enterobacter aerogenes和Alcaligenes等， 各种Bacillus、Vibrio和Spirillum等的一些种 纤毛虫类、鞭毛虫类和根足虫类等原生动物 还有一些随人畜排泄物和病体污物进入水体的动植物致病菌 繁殖及后果：通常因水体环境中的营养等条件不能满足其生长繁殖的要求，加上周围其它微生物的竞争和拮抗关系，一般难以长期生存，但由于水体的流动，也会造成病原菌的传播甚至疾病的流行。,腐败型水生微生物,海水：,平均含盐量：3.5%，密度大、渗透压高、冰点低 微生物组成：多数为革兰氏阴性菌、多嗜盐、河口处有耐盐菌， 嗜盐菌：低
10、嗜盐菌，适于生活在盐浓度25%； 中等嗜盐菌，适于生活在盐浓度520%； 高嗜盐菌：适于生活在盐浓度2030% 形态：多有鞭毛，常见多形性、可变为球形、弧形、丝状及螺旋状，个体小； 生理：兼性厌氧，生长慢，能在低营养下生活，常产色素，分解蛋白质能力强，解糖能力低，多嗜冷，对热敏感； 分布：不均匀，与水深成反比， 0-10米少 10-50米呈上升变化 50米以下数量减少 海底沉积物上多 常见菌种：假单孢菌、弧菌、螺菌、无色杆菌、黄杆菌,水的自净作用,污水中的微生物在污水环境中大量繁殖，逐渐把水中的有机物分解成简单的无机物，同时它们的数量随之减少，污水也就逐步净化变清。 水源的饮用价值：良好的饮用
11、水细菌含量应在100个/ml以下，当超过500个/ml时，即不适合作为饮用水。更重要的是水中的微生物种类，一般用大肠菌群数作为是否含有病原菌的指标,自来水大肠菌群3个。 在自然水体尤其是快速流动的水中，存在着对有机或无机污染物的自净作用。其原因是多方面的，有稀释、沉降、吸附等物理作用，更重要的是各种生物学和生物化学作用，如好氧菌对有机物的分解作用、原生动物对细菌等的吞噬作用，噬菌体对宿主的裂解作用，以及微生物产生的凝胶物质对污染物的吸附、沉降作用等使水中有机物含量降低，这种作用称为水的自净作用。是流水不腐的原因。,空气中的微生物,空气中的环境条件：无营养和水分、紫外线直射 存在状态：漂浮，短暂
12、停留，以吸附于尘埃微粒上的形式存在。空气中的尘埃颗粒数与微生物数量有直接关系。 分布：越接近地面的空气含菌量越高，目前人类检测到微生物存在的最高处为85km的高空。 种类：球菌、芽孢杆菌、产色素细菌、真菌孢子 空气中微生物数量的测定：培养皿沉降法、液体阻留法 空气中微生物的杀灭与去除：紫外线照射、甲醛熏蒸、药物喷雾、过滤除菌等，常用的过滤介质有棉花、纱布、石棉滤板、活性炭或超细玻璃纤维过滤纸等。,工农业产品上的微生物,工业品： 食品： 农产品：,极端环境中的微生物（自学）,微生物引起的工业产品的霉腐,工业品类型：纤维制品、革制品、橡胶制品、油漆、卷烟、化妆品等，塑料、水性涂料等，光学镜头、棱镜
13、、建筑泥浆、钢缆、地下管道、金属材料等，电讯器材、感光和录音录象材料、文物、书画等 材料劣化：工农业产品因受气候、物理、化学或生物因素的作用而被破坏的现象 微生物引起的劣化种类： 霉变（mildew，mouldness）：由霉菌引起的劣化 腐朽（decay）泛指在好氧条件下微生物酶解有机质使其劣化的现象，常见的如由担子菌引起的木材或木制品的腐朽现象 腐烂（或腐败，Putrefection，rot）主要指由细菌或酵母菌引起的使物体变软、发臭性的劣化 腐蚀（corrosion）主要指由硫酸盐还原细菌、铁细菌或硫细菌引起的金属材料的侵蚀、破坏性劣化 变质（deterioration）指由各种生物或非
14、生物因素引起的工农业产品质量下降的现象,霉腐微生物学,定义：工农业产品的劣化主要是霉变与腐烂，故研究危害各种工农业产品的微生物种类、分布、作用机理以及如何防治其危害的科学。 霉腐微生物的作用机理： 通过微生物酶系分解各种工农业产品中的相应组分产生危害。 在矿物油中生长，不仅因大量菌体阻塞机件，代谢产物会腐蚀金属器件 硫细菌、铁细菌和硫酸盐还原菌会对金属制品、管道和船体外壳等产生腐蚀 菌体和代谢物属于电解质，对电讯、电机器材等会危及其电学性能 有些霉菌分泌的有机酸能腐蚀玻璃以致严重降低光学仪器的性能 烟叶、中药材、化妆品建材、图书、文物、档案、艺术品、生物标本,霉腐微生物的控制,控制其温度、湿度
15、、氧气和养料 采用有效的化学抑菌剂、杀菌剂或物理杀菌剂 在工业产品加工、包装过程中，尽量保持环境卫生并严防杂菌污染,工业防霉剂筛选的试验菌种及其特性 菌 名 破 坏 性 能 Aspergillus niger（黑曲霉） 在许多材料上广泛生长，抗铜盐 Asp. terreus（土曲霉） 侵蚀多种材料 Aureobacidium pullulans（出芽短梗霉） 侵蚀涂漆与喷漆 Paecilomyces varioti（宛氏拟青霉） 侵蚀塑料和皮革 Penicillium funiculosum（绳状青霉） 侵蚀织物及多种材料 P. ochro-chloron（赭绿青霉） 侵蚀塑料与织物，抗铜盐
16、Scopularriopsis brevicaulis（短柄帚霉） 侵蚀橡胶 Tricoderma viride（绿色木霉） 侵蚀纤维织物与塑料,食品上的微生物,食品的基质条件：含有丰富的营养物质和适宜的环境 食品上微生物的来源：食品原料的采收、运输、加工和包装过程中被微生物污染，食品原料在土壤中生长所正常带有的微生物 污染食品的微生物种类：Aspergillus、Penicillium、Fusarium、 Alternaria、Paecilomyces、Rhizopus、Mucor、Trichoderma、 Phoma、 Escherichia coli、Staphylococcus aureus、Bacillus subtilis、 B. megaterium、 Salmonella、Proteus vulgaris、 Pseudomonas aeroginosa、Lactobacillus、Streptococcu
