微生物在环境物质循环中的作用(I)

《微生物在环境物质循环中的作用(I)》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第八章微生物在环境物质循环中的作用微生物对自然环境中的氧、碳、氮、硫、磷、铁、锰等物质的降解、转化起着极重要的作用。它们还能降解对环境污染的有害物质，对一些重金属的转化起到解毒的作用。微生物与植物、动物配合维持生态系统的平衡。内容提示微生物在环境物质循环中的作用环境中的物质，除了人烟稀少、无工业的地区保留纯净的天然性状（糖类、蛋白质、脂肪）外，一般都或多或少受到废物或毒物的污染。所以，物质循环包括天然物质和污染物质的循环。物质循环有氧、碳、氮、硫、磷、铁、锰及各种有毒或无毒污染物的循环。促使上述物质循环的有物理作用、化学作用和生物作用，生物作用占主导，微生物在生物作用中占极重要的

2、地位。第一节　氧循环第二节　碳循环第三节　氮循环第四节　硫循环第五节　磷循环第六节　铁循环第七节　锰循环第八节　汞循环第一节　氧循环植物、藻类光合作用CO2O2人、动物、植物、微生物呼吸作用大气中氧含量丰富，约占空气体积分数21％。人和动物呼吸、微生物分解有机物都需要氧。所消耗的氧由陆地和水体中的植物及藻类进行光合作用放氧，源源不断地补充到大气和水体中。图8-1冬季和夏季湖泊水含氧量及温度分布情况氧在水体的垂直方向分布不均匀。表层水有溶解氧，深层和底层缺氧，当涨潮或湍流发生时，表层水和深层水充分混和，氧可能被转送到深水层。在夏季温暖地区的水体发生分层，温暖而密度小的表层

3、水和冷而密度大的底层分开，底层缺氧。秋末、初冬时，表层水变冷，比底层水重，水发生“翻底”(图8-1)。温暖地区湖泊的氧一年四季有周期性变化。温度℃温度℃碳是构成生物体的主要元素，占生活物质总量的25%，没有碳就没有了生命。生命有机体所需的碳，最初来源于大气中的CO2。自然界碳的存在形式：无机碳：二氧化碳、一氧化碳；有机碳：甲烷、糖类(如：糖、淀粉、纤维素)、脂肪、蛋白质等。碳循环以二氧化碳为中心，二氧化碳被植物、藻类利用进行光合作用，合成为植物性碳；动物吃植物就将植物性碳转化为动物性碳；动物和人呼吸放出二氧化碳，有机碳化合物被厌氧微生物和好氧微生物分解所产生的二氧化碳均回到大气。而

4、后，二氧化碳再一次被植物利用进入循环(图8-2a)和(图8-2b)。第二节　碳循环1、自然界中碳循环图8－2碳循环碳循环以二氧化碳为中心插图p27图2.8水域的分层现象徐亚同p66碳循环示意图5-1王家玲二氧化碳是植物、藻类和光合细菌的唯一碳源，若以大气中二氧化碳的含量为0.032%为例，其储藏量约有6000×108t，全球(陆地、海洋、河流、湖泊)植物每年消耗大气中CO2约(600～700)×108t，10年就可将大气中CO2用尽。由于，人、动物呼吸、微生物分解有机物产生大量CO2，源源不断补充至大气。海洋、陆地、大气和生物圈之间碳长期自然交换的结果，使大气中的CO2保持相对平衡

5、、稳定。因此，在过去的10000年期间里，CO2含量变化极小，持续维持在280×10-6左右。自18世纪工业革命以来，由于石油和煤燃烧量日益增加，排放的CO2等温室气体含量正在大幅度增加。因而使大气圈中CO2浓度逐年增加，见图8-3和图8-4。图8-3洛阿山（夏威夷）和南极几个监测站近1000年大气CO2变化曲线图8-4基林曲线（洛阿山观测站CO2变化曲线）以CO2为代表的温室气体的大量排放，导致了全球性的“温室效应”，并由此引发了一系列环境问题，直接影响了人们的生产和生活。由于CO2含量的持续增高，20世纪全球表面温度上升了0.3～0.6℃,海平面上升10～25cm。到21世纪中

6、叶，全球温度将增加1.5～4℃。在整个生态系中，有机物厌氧发酵产生甲烷和二氧化碳，产甲烷菌将二氧化碳转化为甲烷，甲烷氧化菌将甲烷氧化成二氧化碳。大气中的甲烷含量以大约1％的速度逐年递增。在过去的300年中，从0.7×10-6上升到（1.6～1.7）×10-6（体积分数）。甲烷来自水稻田、反刍动物、煤矿、污水处理厂、垃圾废弃物填埋场、沼泽地等。一氧化碳来自石油、煤的燃烧、汽车尾气。2.微生物在碳素循环中的作用a.合成作用：如藻类、篮细菌和光合细菌，它们通过光合作用，将大气中和水体中的CO2合成为有机碳化物。b.分解作用：将有机碳分解为无机碳例1：淀粉→糊精→麦芽糖→葡萄糖→→→CO

7、2+H2O三羧酸循环例2：纤维素在微生物酶的催化下沿下列途径分解：本节内容课后自习分解纤维素的微生物有：细菌（黏细菌等）、放线菌（链霉菌属）、真菌（青霉菌、曲霉、镰刀霉、木霉及毛霉等）。第三节　氮素循环自然界氮存在的形态分子氮：N2（占大气的78%）有机氮化合物：蛋白质、氨基酸、尿素等无机氮化合物：NH3－N、NＯx－N包括氨化作用、硝化作用、反硝化作用及固氮作用，见图8-6。图8-6氮循环2.自然界中的氮素循环3.微生物在氮素循环中的作用3.1氨化作用概念：微生物分