第九章 微生物生态重点

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1、133第11章微生物的生态第9章微生物的生态重点、难点剖析1．微生物在生态系统中的作用是本章重点之一，却并非难点。理解这个问题首先要抓住生态系统，从生态系统的组成、结构和功能出发来理解微生物在生态系统中所扮演的重要角色(表11—1)，微生物主要作为分解者，但也是生产者，以及其他方面的重要角色。表11—1生态系统的基本框架组成非生物成分无机元素和化合物有机物质其理化条件生产者植物、藻类光能营养微生物化能营养微生物消费者食草动物肉食动物分解者微生物土生动物结构生产者亚系统植物、藻类光能营养微生物化能营养微生物消费者亚系统食草

2、动物肉食动物分解者亚系统微生物土生动物功能能量流动所有生物物质循环所有生物（主要是合成作用的植物和分解作用的微生物）信息传递所有生物注：在生态系统中分解有机碎屑的微生物一般被认为是碎屑食的起点，其作用等同于生产者。但从对贮存于碎屑中能量的利用角度也可以认为是消费者。2，微生物与生物地球化学循环是本章重点之一，但并非难点。生物地球化学循环主要有两个基本过程，光合生物对无机营养物的同化和异养生物对有机物的矿化。微生物参与的生物地球化学循环主要在于对有机物的矿化，这体现了微生物作为物质循环重要成员的作用。(1)微生物参与的碳循

3、环。微生物推动的碳循环从以下4个方面加以理解：①宏观的碳循环主要是CO2为绿色植物固定为有机碳，有机碳再为微生物分解矿化成可被利用的CO2。②微观上微生物参与的碳循环是微生物在生境中分解生物多聚物，微观的生物降解是宏观碳循环的基础。③微生物在好氧和厌氧两种条件下进行有机物的分解作用。④微生物推动碳循环中的中心化合物是CO2，此外还有CO、烃类物质等。(2)微生物参与的氮循环。微生物参与的氮循环复杂多样，大多实际上是氧化还原反应。各种循环反应的比较如表11—2。3，生态环境中微生物的生态分布是微生物生态学的基础，也是重点之

4、一。特别要认识到微生物分布的广泛性和微生物无处不在的特点。(1)微生物在土壤、水体、大气等自然生境中的分布。①土壤是微生物的合适生境，是微生物最大的贮库，土壤微生物的数量和活性主要取决于有机物的含量。②水环境中的微生物主要来源于土壤，以悬浮和附着两种方式存在，水体中微生物的数量和分布主要受到营养物水平、温度、光照、溶解氧及盐分等因素的影响。①大气不是微生物生长的合适生境，但由于微生物能产生各种休眠体以适应不良环境，有些微生物可以在大气中存在相当长的时间而不死亡。大气中的微生物来源于土壤、水体和其他微生物源。表11－2微生

5、物推动的多种氮循环反应比较133第11章微生物的生态微生物类群反应酶反应产物反应性质电子受体环境条件生境产／耗能量科学意义环境影响固氮作用固氮微生物固氮酶系NH3还原反应N2好氧或厌氧土壤水体耗能补充反硝化过程中损失的N2加大环境中氮的流通量氨化作用腐生微生物蛋白酶、溶菌酶、核酸酶、脲酶等NH3好氧或厌氧土壤水体耗能为生物固定和进一步转化提供氨释放到大气可造成大气污染和氮损失硝化作用硝化(作用)细菌(多数自养，少数异养)加单氧酶N03－氧化反应02好氧土壤水体产能提供植物生长的无机氮源造成环境(地下水)硝酸盐、亚硝酸盐污

6、染硝酸盐还原同化硝酸盐还原异养微生物(少数自养)硝酸盐、，亚硝酸盐还原酶NH3还原反应N03－、N02－好氧或厌氧土壤水体耗能提供氮源减缓硝酸盐造成的污染异化硝酸盐还原发酵性硝酸盐还原异养微生物(少数自养)硝酸盐、亚硝酸盐还原酶NH3还原反应N03－作为附带电子受体缺氧或厌氧土壤水体产能产生氨减缓硝酸盐造成的污染反硝化作用(产N2的呼吸性硝酸盐还原)异养微生物(少数自养)硝酸盐还原酶等多酶系统N02N2还原反应N03－作为末端电子受体缺氧或厌氧土壤水体产能去除环境中的N03－，造成氮的损失产N2进人大气(2)极端环境下的

7、微生物是那些生长在其他生物难于存活环境中的微生物。这些微生物开拓了微生物的生存空间，扩大了分布范围。极端环境下的微生物具有特殊的适应机制，有特异的遗传信息，这些都是极端环境微生物的重要资源价值。(3)动植物既是微生物的分布载体，也是展现微生物和动物、植物柑互作用的生动舞台。①生长在动物体上的微生物是一个种类复杂、数量庞大、生理功能多样的群体。生态分布上有体内体外之分，功能上有有益和有害两个方面，对动物有益的互惠共生关系受到广泛的关注与深入研究，瘤胃共生是最重要的一种共生关系。瘤胃共生系统是大量微生物聚集，以微生物(包括细

8、菌、真菌、噬菌体、原生动物及原生动物)为主体的高能量、多物质流通的类似一个生物反应器的生态系统。这种共生对充分利用植物资源，连接植物和草食动物的食物链，推动能量流动和物质循环具有重要的意义。②植物茎叶、根部是微生物生长的重要生境，部分微生物可以引起植物病害，更多微生物可以与植物形成互惠的共生关系，根际微生物、菌根真菌