环境工程微生物学第07章

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1、第二篇微生物生态与环境生态工程中的微生物作用第一章微生物的生态生态系统土壤微生物生态空气微生物生态水体微生物生态第一节生态系统一生态系统和生物圈（一）生态系统1.定义：生态系统是在一定时间和空间范围内由生物与它们的生境通过能量流动和物质循环所组成的一个自然体。生态系统=生物+环境条件生态系统是生态学的功能单位之一（个体、种群、群落和生态系统）。动物、植物和微生物的个体、种群、群落光、水、土壤、空气及其他因子2.组成：生态系统有四个基本组成：环境生产者（植物）消费者（一级、二级……）分解者或转化者（微生物）。3．结构：生态系统具有明显的三维空间结构，由于环境条件在空间上的差异性

2、，造成生物的分布也出现明显的水平和垂直分布。能源：太阳辐射生物代谢产物：CO2、O2、H2O、无机盐媒质：水、大气、土壤基质：砂、岩石泥土其他环境条件：温度、pH4．功能：主要表现在生物生产、能量流动、物质循环和信息传递。（1）生物生产：通过光合作用合成有机物，是生态系统的基本功能之一，包括初级生产（初级生产者进行）和次级生产（其他生物进行）。（2）能量流动：太阳光的光能→化学能，不断消耗→热能、动能等；能量是单向流动的；（3）物质循环：各种营养物质在各个组成成分间传递、循环（物质不灭）；物质是被反复循环的；（4）信息传递：生态系统中的生物之间通过信息传递，进行调节。信息有营

3、养信息、物理信息、化学信息及行为信息等，构成一个整体的信息网。（二）生物圈地球上的一切生物，其中包括人类，都生活在地球的表面层。因为只有这个表面层内有空气、水、土壤等维持生物的生命所必需的物质，人们将这个生物有机体生存的地球表面层，称为生物圈。即：地球上所有的生物及其环境所共同组成的一个最大的生态系统（地球上所有生态系统的总和）。二、生态平衡定义：生态系统在一定的时间和空间内，保持相对稳定的状态，并能对外来干扰进行自我调节。生态系统的自我调节能力是有限度的，干扰超过限度，则不再具有恢复能力。这个限度称为生态阈限。物质和能量的输入<物质和能量的输出生物量减少物质和能量的输入>物

4、质和能量的输出生物量增加物质和能量的输入≈物质和能量的输出相对稳定生态系统的平衡的破坏和建立，是自然界发展的普遍规律。每当气候、日照、季节变化，或由于人为的因素，都可能造成旧平衡的破坏和新平衡的建立。生态系统总是在不平衡-平衡-不平衡的发展过程中进行着物质和能量的交换，推动着自身的变化和发展。三、生态系统的分类由于生态系统可以小到一滴水，大到生物圈，所以，分类有多种。根据生存环境分：如水体生态系统和陆地生态系统。各自还可进一步细分，例如淡水生态系统和海水生态系统；根据动态和静态可将淡水生态系统分为河流生态系统和湖泊生态系统；根据生物群落分的，有动物生态系统、植物生态系统及微生

5、物生态系统，在这些生态系统内又可根据生存环境或生物群落进一步细分。第二节土壤微生物生态一、土壤的生态条件1．营养土壤内有大量的有机和无机物质（动植物的残体、分泌物、排泄物等）2．pH3.5~8.5，多为5.5~8.5；适合于大多数微生物的生长繁殖。3．渗透压土壤内通常为0.3~0.6MPa，而在微生物（细菌）体内，G+为2.0~2.5MPa，G-为0.5~0.6Mpa。所以，土壤是等渗或低渗溶液，有利于微生物吸收水份和营养。4．氧气和水土壤具有团粒结构，有孔隙，可以通气和保持水分。土壤中氧气的含量要少于空气中，一般为7~8%。5．温度土壤具有较强的保温性，其变化幅度要小于空气

6、。6．保护层表面几毫米厚的土壤，可以使下面的微生物免受紫外线的直接照射。综合以上各方面，所以说，土壤具备了微生物所需要的营养和各种环境条件，是微生物良好的天然培养基。二、微生物在土壤中的种类、数量和分布1.数量和种类同一土体由于微环境的通气、水分、营养等状况都存在着差异，致使不同微生物呈立体分布。每克肥土中通常含有几亿至几十亿个微生物，贫瘠土壤每克也有几百万至几千万个微生物。①细菌数量：70~90%；种类：主要为腐生，少数自养分布：表层最多，随土层加深减少，厌氧菌反之。②放线菌数量：5~30%③真菌④藻类⑤原生动物表9－2农田土壤上层15cm处微生物数量和生物量微生物土壤中的

7、数量(个/g)生物量（g/m2）细菌放线菌真菌藻类原生动物9.8×1072.0×1061.2×1022.5×2043.0×1041601602003282.分布水平分布——不同类型的土壤中所含微生物不同垂直分布——同一土壤的不同深度，微生物的分布不同三、土壤自净和污染土壤微生物生态1．土壤自净土壤对进入其中的一定负荷的有机物或有机污染物具有吸附和生物降解能力，通过各种物理、生化过程自动分解污染物使土壤恢复到原有水平的净化过程，称土壤自净。土壤自净是有一定限度的，即自净容量。如果超过这个容量，