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1、微生物生态 Microbial Ecology 主要参考书：Microbiology第五版中译本PNAS 1998 Prokaryotes: The unseen majority第VIII部分 生态学与共生第28章 微生物相互作用与微生物生态学第29章 水生环境中的微生物第30章 陆地环境中的微生物水生环境中的微生物Microorganisms in Aquatic Environmentsl水生环境和微生物l微生物群落l海洋环境l淡水环境l水和疾病传播l废水处理l地下水的质量和家庭处理系统背景 The Backgroundo海洋和淡水环境为许多需要生活在流动水中的微生物提供了一个独特的生态
2、位;o地球上97%的水是海洋 (大多数水温2-3 oC, 黑暗, 62%处于高压状态 100 atm);o微小的浮游植物和相关的细菌组成了一个复杂的食物网络; 这个食物网能够延伸很长的距离并深入到海洋深处.水生环境和微生物Aquatic Environments and Microorganismso水生环境的一个重要特征是物质(气态, 固态或溶解态)的流动 -物质浓度的变化o发生在海洋和淡水环境中的营养物质、氧气以及废物的混合和流动是微生物群落的决定因素, 例如. o多样化的水生环境及环境梯度- 海洋，河流，湖泊，人体，酒水，饮料，土壤水饱和区域- 从极酸到极碱- 零下5-15 oC到地热的
3、113 oC水生微生物群落The Aquatic Microbial Community海洋和淡水环境中发现的主要原核生物属Important Procaryotic Genera Found Primarily in Marine and Freshwater Environments光能自养光能异养化能异养化能无机自养微生物的多样性依赖于可以得到的营养物及其不同浓度，有氧区向厌氧区的转变以及这种动态环境中氧化剂和还原剂的混合，光线穿透进入厌氧区等。水生微生物群落The Aquatic Microbial Communityo超微细菌(ultramicrobacteria), 特别是鞘氨醇单
4、胞菌属- 体积0.008 um3, 密度每毫升1012-13个细胞, 海洋(和土壤)系统中的优势种并占微生物生物量的主要地位o具有游动孢子的真菌能够适应水生环境，包括卵菌纲和壶菌o海洋中存在大量古生菌，占海洋picoplankton (直径2 um)的大约1/3o水生环境中还存在大量(浓度比细菌高10倍,大部分是噬菌体)类群的病毒- 作为水生微生物群落的重要组分，影响微生物循环的功能，参与原核生物之间的水平基因转移，控制微生物群落的多样性水生微生物群落The Aquatic Microbial Community深海中古生菌数量丰富 Archaea Are Plentiful in Ocean
5、 Depths显示太平洋海底3400m以上原核生物的估计总数以及类型I古生菌与细菌的分布情况。这些结果表明在水表层以下的区域，古生菌构成了能观察到的皮游生物的重要部分。深度陆地环境中的微生物Microorganisms in Terrestrial Environmentsl土壤作为微生物的一种环境l土壤环境中的微生物l微生物与土壤形成l微生物与植物分解l地下生物圈l土壤微生物的多样性背景 The Backgroundo土壤是动态的;- 土壤形成需要经历很长时间- 酸沼土壤暴露在空气中将很快降解o土壤有机物主要由维管植物贡献; 除此之外, 藻类、蓝细菌和光合作用细菌也能提供有机物质, 特别是在
6、沙漠环境中;o土壤是许多不同生物 (病毒，细菌，真菌，原生动物，昆虫，线虫和很多其他动物) 的栖息地。土壤作为微生物的一种环境Soils as an Environment for Microorganismso生物群落对无机地质材料进行改造从而促进土壤形成o土壤的一个主要特性是“非水饱和”，这导致氧气可穿透进入土壤的孔道和缝隙o从微生物的角度，土壤的一个显著特征是它们与氧气可形成紧密的实际接触。土壤作为微生物的一种环境Soils as an Environment for Microorganisms土壤中氧气的浓度及其流动 (Oxygen Concentrations and Fluxes
7、 in a Soil):在土壤颗粒表面水薄膜中的微生物能够较好地获得氧气。相比之下，在分隔的充满水分的区域的微生物获取氧气的速度受到限制，形成了一个微型的水生环境。流动速度及氧传递的障碍物氧气浓度土壤环境中的微生物Microorganisms in the Soil Environment微环境-土壤中的微生物世界 The MicroenvironmentThe World of Microorganisms in Soil 细菌一般以独立的微小菌落的形式存在于有薄水膜覆盖的土壤表层和孔隙内部。丝状真菌能够在聚集的颗粒或土壤自然结构体上以及它们之间生长。原生动物在水膜中游动吞食细菌，特别是那些没有得到土壤孔隙保护的细菌。o显微镜下观察到的土壤微生物只有一小部分可以被培养（1%）o来源于水,风,灰尘,动植物的微生物源源不断被加入到土壤中，但绝大多数不能存活o土壤微生物对生物地球化学具有重要贡献o土壤微生物对底物的利用- 在高营养条件下，有些微生物能够对新加入的容易利用的底物如糖，氨基酸等作快速反应- 许多土著微生物（放线菌，节杆菌属）则倾向于利用天然的有机物质- 寡营养生长微生物（有机物浓度 15mg/L）o原生动物对微生物的摄食土壤环境中的微生物Microorganisms in the Soil Environment
