《微生物的生态》PPT课件.ppt

第十一章微生物的生态,微生物在生态系统中的作用 生态环境中的微生物 人体微生物及病原微生物的传播微生物与环境保护,一、微生物在生态系统中的作用,微生物在生态系统中的角色微生物与生物地球化学循环,（一）微生物在生态系统中的角色,微微生物是有机物的主要分解者微生物是物质循环中的重要成员微生物是生态系统中的初级生产者微生物是物质和能量的贮存者微生物是地球生物演化中的先锋种类,（二）微生物与生物地球化学循环,磷循环,铁循环,碳循环氮循环硫循环,CO2+H2O,CH2O,醇有机酸 CO2+H2,CH4,光合作用,发酵作用,呼吸作用,化石燃料,碳在生物圈中的总体循环,生物体有机酸,NO3-,NH4+,NO2-,NO,N2O,大气N2,同化作用,氨化作用,硝化作用,硝化作用,反硝化作用,生物固氮,同化作用,还原作用,氮循环,硫循环,生物体有机硫,SO42-,H2S,S,硫酸盐还原,脱硫作用,硫氧化作用,硫氧化作用,同化作用,异化性硫酸盐还原,二、生态环境中的微生物,微生物与生物环境间的关系陆生生境的微生物水生生境的微生物大气生境的微生物极端环境下的微生物生物体内外的正常菌群,（一）微生物与生物环境间的关系,中立生活偏利作用偏害作用,共生竞争寄生捕食,种群的相互作用,中立生活：两种群之间在一起彼此没有影响或仅存无关紧要的影响。偏利作用：一种种群因另一种种群的存在或生命活动而得利，而后者没有从前者受益或受害。,种群的相互作用,偏害作用：一种种群阻碍另一种种群的生长，而对第一种种群无影响。协同作用：相互作用的两种种群相互有利，二者之间是一种非专性的松散联合。,共生,两种微生物紧密生活在一起，彼此依赖，相互为对方创造有利条件，有的达到了难以分离的程度。生理上相互分工，组织上形成了新的结构，彼此分离各自就不能很好地生活。,微生物间的共生微生物与植物共生体菌根微生物与动物共生,组成：真菌（子囊菌，担子菌）单细胞藻类（绿藻，蓝藻）共生组成一种植物体，,地衣,生理：地衣中的真菌和藻类已形成特殊形态的整体了，在生理上相互依存，真菌营异养生活，藻类制造养料，真菌提供水分、无机盐供藻类光合作用。,微生物间的共生,侵入线,根瘤的形成过程,微生物与植物共生体：根瘤,瘤胃共生发光细菌和海洋鱼类共生,牛羊等反刍动物，草是主要饲料，但它们本身没有分解纤维素的能力，而是靠瘤胃微生物帮助分解，使纤维素变成能被牛羊吸收的糖类。,微生物与动物共生体,竞争,一种微生物生命活动中，通过产生某些代谢产物或改变环境条件，能抑制其它微生物的生长繁殖，或毒害杀死其它微生物的现象。,竞争：两个种群因需要相同的生长基质或其他环境因子，致使增长率和种群密度受到限制时发生的相互作用，结果对两种种群都是不利的。,寄生,一种生物能侵入另一种生物体内吸取自己所需要的营养物质进行生长繁殖，在一定的条件下对后者造成损害或死亡的现象叫寄生。,真菌间的寄生,寄生物先分泌毒素，引起寄主活力衰退，然后再缠绕致死,有些寄生真菌不分泌毒素，由菌丝将寄主的菌丝紧紧地缠绕起来，再由接触部位侵入寄主菌丝内吸收营养使之死亡。,还有些寄生真菌将菌丝或吸器伸到寄主菌丝内或寄生菌丝与寄主菌丝接触，溶解寄主细胞膜，吸取其营养物质进行生长繁殖。,微生物对植物的寄生,微生物对植物的寄生很普遍，这是植物发生病害的重要原因。能引起植物病害的微生物称为植物病原微生物能引起植物病害的有真菌、细菌、病毒等。植物病害以真菌病害为主，占95。细菌性植物病害占3。,已发现的植物病毒共有350多种，病毒都只能通过伤口侵入植物活细胞和组织中,通过输导组织扩散到整个植株。病株植物可通过嫁接，土壤，昆虫传播等各种途径传播。,病毒性植物传染病：,植物病毒病害类型(从外观可分为三种),花叶型：,黄化型：受害植株叶片呈黄绿或黄色，如蚕豆病毒病，桃萎蔫黄病等。卷叶、缩叶、萎缩、丛生、矮化等各种畸型，如马铃薯卷叶病，桃小果病等。,植物病害的防治,选育抗病品种，提高抗病能,改良栽培技术及栽培环境条件，以有利植物生长发育，不利病原微生物生长（升汞浸种）,微生物对人与动物的寄生,微生物在人体和动物体内寄生引起人与动物的传染病常见的畜禽传染：炭疽病，口蹄疫，猪瘟，鸡瘟病等,病原微生物寄生在有益的动植物体内会给人们造成经济损失，寄生有害的动物体内，则对人类是有益的，可以加以利用。,捕食,原生动物以水体和土壤中的细菌，放线菌，真菌的孢子及单细胞藻类为食，这种关系即为捕食关系。,捕食：一种种群被另一种种群完全吞食，捕食者种群从被食者种群得到营养，而对被食者种群产生不利影响。,（二）陆生生境的微生物,土壤是微生物良好的生活场所,土壤中的微生物,细菌,放线菌,真菌,藻类 和 原生动物,微生物在土壤中的分布的影响因素,土壤是微生物良好的生活场所,1、为微生物提供了良好的源、源、能源,2、为微生物提供有机物、无机盐、微量元素,4、土壤p值范围5.58.5之间,5、温度：季节与昼夜温差不大,6、土壤颗粒空隙间充满着空气和水分,7、适宜的渗透压,3、满足了微生物对水分的要求,微生物在土壤中分布的影响因素,土壤深度对微生物分布的影响,有机物含量对微生物分布的影响,碳源对微生物分布的影响,酸碱度影响微生物分布,（三）水生生境的微生物,沿岸带、浅水区：光合藻类和好氧微生物。深水区：光线少、溶氧低。紫色和绿色硫细菌及其它兼性厌氧菌。湖底区：大量厌氧微生物。甲烷菌、芽孢杆菌等。,空气干燥，不利于微生物生命活动，不是微生物生长繁殖的场所，但却飘浮着相当数量的微生物，来自地面、动植物、尘土。,（四）大气生境的微生物,城市街道，医院、畜舍等公共场所空气中含量高，森林，海洋、高纬度地带的空气中微生物含量很少,微生物在空气中只能短时间停留，就要落地，大部分死亡，包括一些人体病原菌，,大气生境的微生物,但结核、白喉，炭疽等杆菌和肺炎双球菌、葡萄球菌、流感病毒、脊髓灰质炎病毒抗性比较强。能传染疾病。,微生物在空气传播的距离是无限的，因而其分布是世界性的。,空气中的微生物的数量是大气污染程度的标志之一,（五）极端环境下的微生物,嗜热菌,嗜冷菌嗜酸菌嗜碱菌嗜盐菌嗜压菌抗辐射的微生物,（六）工农业产品中的微生物,粮油食品中的微生物,工业材料上的微生物,防止生物霉腐的方法,用物理或化学的方法杀死或去除物品上的一切微生物。把食品和其它材料保存于微生物不能进行代谢活动或代谢水平极低的环境条件下。如低温、盐渍等。通过加工或加入对人无害的添加剂来抑制微生物的活动或降低食品和材料的微生物可利用性。最常用的是苯甲酸、山梨酸等。,鲜肉：假单胞杆菌,大肠杆菌,球菌,肠球菌蛋类：环境中细菌、霉菌可进入蛋壳使蛋变臭菜果：细菌、真菌、病毒、酵母菌鱼类：水体中的微生物类群,（七）粮油食品中的微生物,罐头食品是人仍然用来长期保存食品的一种方法，主要通过密封如热杀死微生物，即可长期保存，但有些耐热的芽孢杆菌，芽孢梭菌能形成芽孢，引起罐头变质。（胖听）,食品中的微生物,（八）工业材料上的微生物,腐蚀木材：担子菌类(多孔菌、层孔菌)腐蚀金属：铁细菌、细菌 腐蚀纺织品：细菌、霉菌,防腐方法工业材料,使之具抗菌性能,如把棉花纤维素分子乙酰化或氰乙基化,用防菌物隔离：沥青涂管用杀菌剂处理材料：纸浆中加入五氯酚，有机汞改变材料分子结构：使之具抗菌性能 如把棉花纤维素分子乙酰化或氰乙基化,生物体内外的正常菌群,人 体:正常微生物区系,植物体表：分泌物可被微生物利用,动物体表：为动物体正常菌群,三、人体微生物及病原微生物的传播,口腔微生物,温度稳定水分充足高低不平的表面营养丰富唾液提供微生物生长因子，也含有抗微生物物质。好氧的大环境和厌氧的微生境并存。,胃肠道微生物,人和胃肠道微生物存在着对双方都有利的共生关系。微生物合成的维生素、蛋白质，产生的能源可以为人吸收利用，低水平的肠道区系将会导致叶酸和维生素的缺乏。,胃肠道微生物,能侵染胃的微生物有细菌、病毒、酵母、寄生虫等。幽门螺杆菌可能与人类型胃炎、消化性溃疡及胃癌等有着密切的关系。,病原微生物的传播,通过水体传播通过土壤传播通过空气传播,四、微生物与环境保护,环境中的主要污染物微生物对污染物的降解与转化污染物的微生物的处理污水处理,BOD5,BOD5：即“五日生化需氧量”。它是一种表示水中有机物含量的间接指标，一般指在20 下，1L污水中所含的有机物（主要是有机碳源），在进行微生物氧化时，日内所消耗的分子氧的毫克数。,COD,COD：使用强氧化剂使1L污水中的有机物质迅速进行化学氧化时所消耗氧的毫克数，或称化学需氧量。,环境中的主要污染物,有毒有机物,无毒有机物 有毒有机物无毒无机物有毒无机物,具体危害有四种表现,急性危害造血障碍畸形致癌,外：皮肤内：内脏大：器官小：血细胞,铅是对人体有害的金属,骨髓,血红素合成酶,造血系统,贫血,铅,微生物对污染物的降解与转化,微生物对无毒有机物的降解,微生物对有毒有机物的降解,微生物对重金属的转化,生物降解（biodegradation）：是微生物对物质（特别是环境污染物）的分解作用。,降解性质粒,污染物的生物降解反应和其他生物反应本质上都是酶促反应，降解过程中大部分降解酶是由染色体编码的，但其中有些酶，特别是降解难降解化合物的酶类是由质粒控制的。这类质粒被称为降解质粒。,微生物对有毒有机物的降解,农药,石油,洗涤剂,多氯联苯,氰和腈,巴哈马籍油轮“威望号”在西班牙发生断裂沉没导致燃料油泄漏。这艘船共装有7.7万吨燃料油。,动物保护者在为鸟清洗身上的油污,微生物对重金属的转化,微生物不能降解重金属，微生物作用于重金属主要是改变金属在环境中的存在状态从而改变它们的毒性。,污染物的微生物处理污水处理,污水,污水处理中的特殊微生物,污水生物处理原理,污水生物处理类型,污水当进入水体的外来污染物质数量，超过了水体的自净能力，并达到破坏水体原有用途的程度，即为水污染。,污水处理按程度可分为：,一级处理：预处理，过滤除去粗固体。二级处理：常规处理，主要去除可溶性的有机物。三级处理：高级处理，主要是除氮、磷和其它无机物。,依处理过程中氧的的状况,好氧处理系统：活性污泥法、生物膜法。厌氧处理系统：沼气发酵。,固体废弃物处理与资源化技术,堆肥化处理生态工程处理方法：植物生态系统废纤维糖化技术：酶水解废纤维饲料化：生产单细胞蛋白,污染环境的生物修复,生物修复：是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一个受控或自发进行的过程。石油污染、有毒有害难降解的有机污染物。,生物修复的方法,接种微生物添加微生物营养盐提供电子受体：好氧环境提供氧，厌氧环境的降解提供硝酸盐。提供共代谢底物提高生物可利用性：利用表面活性剂等来提高污染物质溶解度。添加生物降解促进剂。H2O2,污水处理中的特殊微生物,针对性强,筛选难,种类多,体内有能水解污染物的酶,国家重点建设项目浦东污水处理工程,污水生物处理类型,生物膜法,活性污泥法,氧化塘法,厌氧处理法,北京高碑店污水处理厂,活性污泥法,（活性污泥法）,氧化塘法,氧化塘是一个面积大、能接受阳光照射的浅池，污水从一端流入，从另一端溢出。,氧化塘中存在着三种作用,有机物的好氧性分解和厌氧消化：细菌光合作用：藻类和水生植物藻类细胞的消除：各种动物进行能将污水中的8090%的BOD5去除。,滨洲污水处理厂 8万方/日,氧化塘法,