工业微生物 chap7 微生物的生态与环境保护

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1、第七章微生物的生态与环境保护生态学是生物科学的重要分支，涉及到生物之间、生物与非生物之间的相互作用。微生物的生态学是研究微生物及其生存环境间相互作用规律的科学。环境是人类生存和发展的必要条件，环境保护是经济可持续发展的基础。微生物的特殊功能使其在自然界的物质转化过程中有着不可替代的作用。微生物对环境中污染物质的分解、转化，保护了环境。研究微生物生态与环境保护具有重要的实践意义：了解微生物的生态分布及极端环境下微生物生命活动的规律，有助于开拓新的微生物资源，为研究生物的进化提供理论基础；了解微生物间及微生物与其他生物间

2、的相互关系，有助于新的微生物农药、微生物肥料的研究；研究微生物之间的互惠关系，可以利用不同菌种的混合培养来生产各种有用的微生物发酵产品；研究微生物在自然界物质转化过程中的作用有助于资源的综合利用，为净化和保护环境作出贡献。第一节微生物生态的基础微生物是自然界生态系统的重要组成部分，对自然界中的物质循环起着重要的作用。研究微生物在生态中的作用，对保持生态平衡、建立循环经济模式具有不可估量的意义。一、生态系统与生态平衡（一）生态系统生态系统是指在一定时间和空间范围内由生物（动物、植物和微生物的个体、种群、群落）与它们的环

3、境通过能量流动和物质循环所组成的自然体。即：生态系统=生物群落+环境条件生态系统由生产者、消费者、分解者和非生命物质(无机界)等四部分组成，各自发挥着特定的作用并形成整体功能，使整个生态系统正常运行。（1）生产者：生产者主要指绿色植物，也包括单细胞的藻类和能把无机物转化为有机物的一些细菌。绿色植物含有叶绿素，能进行光合作用，把太阳能转化为化学能，把无机物转化为有机物，供给自身生长发育的需要，并且成为地球上一切生物（包括人类）食物和能量的来源。（2）消费者：消费者主要是指动物。动物不能直接利用外界能量和无机物制造有机物

4、，而以消耗生产者为生。草食动物以植物作为直接食物，称为初级消费者，如蝗虫、蚱蜢等；以草食动物为食物的肉食动物称为次级消费者，如青蛙、蟾蜍等；以肉食动物作为食物的动物，则称为高级消费者，如蛇、猫头鹰等。这些消费者是生态系统的重要的组成部分，对整个生态系统进行自动调节，尤其是对生产者的过度生长、繁殖起着控制作用。（3）分解者：分解者是指具有分解能力的各种微生物，也包括一些低等原生动物如土壤线虫、鞭毛虫等。分解者把动植物的尸体分解成简单的无机物，归还给非生物环境。如果没有分解者，死亡的有机体就会堆积，使营养物质不能在生物与

5、非生物之间循环，最终使生态系统成为无水之源。生态系统的分解者数量十分惊人。据估计，在10km2的肥沃农田土壤中，细菌的重量可达8kg。（4）非生命物质：非生命物质即无机界，是指生态系统的各种无生命的无机物和各种自然因素。生态系统的各组成部分有机分工，相互协作。生产者为消费者和分解者直接或间接地提供食物；消费者把生产者的数量控制在非生物环境所能承载的范围内；生产者和消费者的残体、排泄物最终被分解者分解成无机物，供植物重新利用。图7-1生态系统结构的模型（二）生态平衡生态系统发展到成熟阶段时，生物种类的组成，各个种群的数

6、量及比率以及能量和物质的输入、输出等都处于相对稳定的状态，这种状态叫做生态平衡。生态系统具有自动调节能力并维持自身的正常功能。但是，这种自动调节能力和代替补偿功能是有一定限度的。当干扰因素的影响超过调节能力时，就会破坏生态平衡，造成生态失调。影响生态平衡的因素有自然因素和人为因素。自然因素包括火山喷发、地震、海啸、泥石流、雷击火灾等；人为因素包括人类的生产、生活等活动。自然因素对生态系统的破坏在地域上说是有一定局限性的，而且出现频率一般不高。而人为因素对生态平衡的破坏却是大量的、长期的，甚至是多方面的。目前研究的重点

7、是减少人为因素对生态的破坏，维持生态平衡。二、自然界中微生物的分布微生物种类繁多，适应环境能力强，因此广泛分布于自然界中，无论是土壤、水体、空气、动植物以及人体的外表面和内部的某些器官，甚至在一些极端环境中都存在微生物。（一）土壤中的微生物1．土壤是微生物的天然培养基土壤能提供微生物需要的全部营养和环境条件，因而是自然界中微生物最适宜的生存环境和大本营，是微生物菌种资源的宝库。(1)岩石在风化过程中产生的矿质元素和微量元素，能满足多数自养微生物的生长需要，土壤中的有机物质为异样微生物提供了良好的碳源、氮源和能源，土壤

8、中的水分也可以满足微生物的要求。（2）土壤的pH值接近中性，缓冲性也较强，适合大多数微生物生长。（3）肥沃的土壤具有较好的团粒结构，空隙中充满着空气和水分，为好氧和厌氧微生物的生长提供了良好的环境。（3）土壤的保温性能好，昼夜温差和季节温差的变化不大。在表土几毫米以下，微生物便可免于被阳光直射致死。2．土壤中的微生物分布土壤中微生物的数量和种类