微生物生态学.doc

微生物的生态学
一、生态系统和生物圈
生态系统(ecosystem)是生物圈的组成部分与基本单元。它是由生物群落及其生存环境组成的一个整体系统，可用下式表述：生态系统 = 生物群落 + 环境条件
生态系统的功能包括：生物生产、能量流动、物资循环、信息传递。生态系统的这些功能是在生物圈内进行的。生物圈是指：生存在地球陆地以上和海面以下个10km之间的范围，包括岩石圈、土壤圈、水圈和大气圈内所有生物群落和人以及他们生存环境的总体。
二、生态平衡
生态系统是开放系统，当能量和物质的输入（被植物等固定）大于输出（消费和分解、人类收获）时，生物量增加；反之，生物量减少。如果输入和输出在较长时间趋于相等，生态系统的组成、结构和功能将长期处于稳定状态。虽然各生物群落有各自的生长、发育、繁殖及死亡过程，但动物、植物和微生物等群落的种群、数量，它们的数量比均保持相对稳定。即使有外来干扰，生态系统能通过自行调节的能力恢复到原来稳定的状态（例如土壤和水体的自净）这就是生态系统的平衡，即生态平衡。
三、土壤微生物生态
1、土壤对微生物的生存的影响包括以下几个方面：①营养；②pH；③渗透压；④氧气和水；⑤温度；⑥保护层。
2、土壤中的微生物分布特点
①主要受到营养物、含水量、氧、温度、pH等因子的影响，并随土壤类型的不同而有很大变化。
②土壤微生物的数量和分布受季节影响；
③微生物的数量也与于土层的深度有关，一般土壤表层微生物最多，随着土层的加深，微生物的数量逐步减少。
④土壤中的微生物以细菌最多，其次位放线菌和霉菌。
3、土壤自净和污染土壤微生物生态
①土壤对施入其中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来水平的净化过程，称土壤自净。
②由于土壤中含有大量的微生物，可用土地法处理废水，污染物在土壤中的存在还会诱导土壤中微生物的变异。
③如果用污水对农田进行灌溉，只要不超过土壤自净能力是不会引起土壤污染的。
4、 土壤污染和土壤生物修复
（1）当污染物排放到土壤中，超过了土壤的自净能力，则会产生不良后果：① 破坏土地的生态平衡；②有毒有害物质渗入到地下水中，危害人类；③ 各种病原微生物会通过各种途径进入人体引起人体疾病。
（2）针对污染土壤的问题，人们开始了污染土壤的生物修复工作。即针对污染物的性质，选用高效的微生物菌种，投入到受污染的土壤中，并配以适当的营养和氧气，对受污染的土壤进行生物修复。
（3）针对受污染土壤的情况有原位生物修复、生物通风、挖掘堆置和反应器处理等方法。
四、空气微生物生态
1、生态学特征：营养物质缺乏、紫外线照射、干燥。所以空气不是微生物生长繁殖的场所。虽然空气中微生物数量较多，但只是暂时停留。微生物在空气中停留时间的长短由风力、气流和雨、雪等气象条件所决定，但它最终要沉降到土壤、水中、建筑物和植物上。
2、大气中的微生物：球菌、芽孢杆菌、产色素细菌以及对干燥和射线有抵抗力的真菌孢子等。
3、空气微生物检测
（1）、空气中微生物的检测可通过：
a固体法：①平皿落菌法；②撞击法
b 液体法
(2)、空气微生物的测点数越多越准确，以20~30个点为宜，最少测点数为5~6个。采样后的培养温度和时间一般是37℃和48h。
五、水体微生物生态
1、水体中微生物的来源主要有四个方面：
①水体中固有的微生物
②来自土壤的微生物
③ 来自生产和生活的微生物
④来自空气微生物
2、 海洋中微生物群落
①在近海由于自然和人为的影响，微生物含量比远海要多。在海洋不同的深度，由于阳光和溶解氧的变化，微生物的含量呈一定的变化规律。
②在海洋上部以含有好氧性的微生物和藻类为主，在深处主要以兼性或厌氧性的微生物为主。海洋微生物的最大特点是耐盐或嗜盐性的。
3、 淡水微生物群落
河流、湖泊、小溪和池塘等水体中微生物种类和土壤中的相似。分布规律和海洋的相似。影响微生物群落和分布、种类和数量的因素主要有：水体类型、受污（废）水污染程度、有机物的含量、水温、pH及水深等。
4、 水体自净和污染水体的微生物生态
①水体自净：水体接纳了一定量的有机污染物后，在物理的、化学的和水生物的因素的综合作用下得到净化，水质恢复到污染前的水平和状态。
②水体自净容量：是指在水体正常生物循环中能够净化有机污染物的最大数量。
③污水体系的微生物生态：当有机物排入河流后，在排污点的下游进行着正常的自净过程。沿着河流方向形成一系列连续的污化带，例如多污带、a-中污带、b-中污带和寡污带。
④水体有机污染指标：BIP指数用来衡量水体有机污染程度。

BIP=
式中：A为有叶绿素的微生物数；B为无叶绿素的微生物数
5、 水体富营养化
①由于某些自然因素，尤其是人类将富含氮、磷的城市生活污水和工业废水排放入自然水体中，使得自然水体中的氮、磷营养过剩，促使水体中藻类过量生长，使淡水水体发生“水华”，使海洋发生“赤潮”。
②与富营养化关系密切的藻类，被报道得较多的是蓝藻中的微囊藻属(Microcystis)，腔球藻属(Coelosphaerium)和鱼腥藻属(Anabaena)。
③由于水体中藻类和异养细菌的代谢活动，耗尽了水中的溶解氧，大量藻类覆盖在水面，大气中的氧不易溶于水，造成水体缺氧，使浮游动物和鱼类无法生存。加上藻类分泌致臭、致毒物而严重影响水质。
6、 评价水体富营养化的方法与AGP
①评价水体富营养化的方法：a. 观察蓝藻等指示生物；b.测定生物的现存量；c.测定原始生产力；d.测定水体透明度；e.测定氮和磷等导致富营养化的物质。
②AGP即藻类生产的潜在能力。把特定的藻类接种在天然水体或废水中，在一定的光照度和温度条件下培养，使藻类增长到稳定期为止，通过测干重或细胞数来测其增长量。此即藻类生产的潜在能力（AGP）。
7、 防止水体富营养化
防止天然水体富营养化的根本措施是将各种污水和废水中的氮和磷的排放量控制在低的水平。目前我国规定污水处理厂出水的氨氮控制在15mg/L以下。欧洲的标准是5mg/L以下。而磷的排放量尚未规定。