微生物生态-PPT课件.ppt

1、 微生物生态微生物生态一一 、基本概念、基本概念 生态学（生态学（ecologyecology）：研究生物与其周围生物和非生研究生物与其周围生物和非生物环境之间相互关系的一门科学。物环境之间相互关系的一门科学。微生物生态学微生物生态学：研究微生物群体与其周围环境中生：研究微生物群体与其周围环境中生物和非生物之间的相互作用的规律。物和非生物之间的相互作用的规律。生物圈生物圈：指地球陆地以上和海面以下各约：指地球陆地以上和海面以下各约1000m1000m之之间包括岩石、土壤和大气圈内所有生物群落及人与间包括岩石、土壤和大气圈内所有生物群落及人与它们生存环境的总体。它们生存环境的总体。生态系统生态系

2、统：指一定时间与空间范围内生物与它们生：指一定时间与空间范围内生物与它们生境间相互作用的自然体（能量流动和物质循环）境间相互作用的自然体（能量流动和物质循环）生态系统生态系统生物群落与种群生物群落与种群差异差异 种群种群：生活在同一环境中的同种个体组成的能繁殖：生活在同一环境中的同种个体组成的能繁殖的集合体。的集合体。 群落群落：同一环境中两个以上：同一环境中两个以上种群种群由于生活繁殖上的由于生活繁殖上的连锁而构成相依赖、相制约的生物聚合体。连锁而构成相依赖、相制约的生物聚合体。二、微生物生态研究内容二、微生物生态研究内容正常自然环境中微生物分布规律。正常自然环境中微生物分布规律。微生物与其

3、他生物之间的关系微生物与其他生物之间的关系。极端环境中的微生物种类与分布，生命机理及应用。极端环境中的微生物种类与分布，生命机理及应用。污染环境中的微生物学，包括污染对微生物的毒性，污染环境中的微生物学，包括污染对微生物的毒性，微生物对污染物的抗性，转化与降解，以及微生物对微生物对污染物的抗性，转化与降解，以及微生物对环境的污染。环境的污染。微生物在生物地球化学循环中的作用微生物在生物地球化学循环中的作用。微生物生态模型微生物生态模型 三、三、 微生物在自然界中的分布微生物在自然界中的分布土壤中微生物群落的结构及其变化规律土壤中微生物群落的结构及其变化规律水体中微生物群落的结构及其变化规律水体

4、中微生物群落的结构及其变化规律空气中微生物群落的结构及其变化规律空气中微生物群落的结构及其变化规律（一）、土壤中微生物结构及变化规律（一）、土壤中微生物结构及变化规律土壤生境及土壤生境及微生物微生物：生境生境：土壤是微生物生长的：土壤是微生物生长的“大本营大本营”，为什么为什么？群落群落： 细菌最多细菌最多（多数是革兰氏阳性且利用碳水化合物）。（多数是革兰氏阳性且利用碳水化合物）。 放线菌占放线菌占10102323； 藻类；真菌；藻类；真菌； 原生动物等。原生动物等。 “土著微生物土著微生物”与与“发酵微生物发酵微生物” 影响土壤中微生物的因素影响土壤中微生物的因素 土壤颗粒性质、水分、氧气、

5、酸碱度、温度、土壤颗粒性质、水分、氧气、酸碱度、温度、 营养状营养状况等。况等。 土壤微生物土壤微生物分布特点分布特点： 垂直分布：土壤表面菌少，耕作层菌多，深层菌少。垂直分布：土壤表面菌少，耕作层菌多，深层菌少。 如土壤如土壤35cm以下至以下至20cm最多。但各菌群分布规律不同：最多。但各菌群分布规律不同：藻类在表层数藻类在表层数mm处较多，真菌在处较多，真菌在10 cm处较多；处较多； 原生动原生动物在物在15 cm处较多。处较多。 水平分布：有机物丰富微生物多。微生物类型取决于水平分布：有机物丰富微生物多。微生物类型取决于 各种土壤中的碳源。各种土壤中的碳源。Mineral Soils

6、: the weathering of rock,Organic Soils: Sedimentation in bogs and marshesTerrestrial（陆地的）陆地的）EnvironmentsSoils are microbial habitats, water availability limits microbial activityA soil aggregate composed of mineral and organic components（二）、水体生境与微生物（二）、水体生境与微生物淡水淡水: : 地表水（如湖水、池塘、温泉、溪流和河流）和地下水地表水（如湖

7、水、池塘、温泉、溪流和河流）和地下水海水海水（低盐度与高盐度）、（低盐度与高盐度）、 海洋微生物海洋微生物（盐度、渗透压）（盐度、渗透压）水体及微生物特性水体及微生物特性 低营养浓度（非污染水）；低营养浓度（非污染水）； 微生物微生物 可运动、革兰氏阴性菌较多；可运动、革兰氏阴性菌较多； “ “土著微生物土著微生物”有自养细菌如光合细菌、藻类以及硝化、硫有自养细菌如光合细菌、藻类以及硝化、硫化等丝状细菌、原生动物。外来微生物一般是真菌，由土壤、化等丝状细菌、原生动物。外来微生物一般是真菌，由土壤、空气空气、污水等污染源中带来污水等污染源中带来。水体微生物分布水体微生物分布 垂直分布垂直分布 水

8、体水体510m至至40m左右微生物多。各菌群特点不同左右微生物多。各菌群特点不同 分布也不同。分布也不同。 水平分布水平分布 受水质影响。受水质影响。 如如海洋与海湾水体的差异；地下水与海洋与海湾水体的差异；地下水与地面水的差异；地面水的差异； 地面污染水与非污染水的差异等。地面污染水与非污染水的差异等。 营养、温度、光强度、季节变化等。其中营养、温度、光强度、季节变化等。其中CO2 是影响是影响藻类生长的重要因素。藻类生长的重要因素。 关于海洋真菌关于海洋真菌 海洋真菌生长海洋真菌生长在各种基质上，从树木到沉积物，泥浆，土壤，在各种基质上，从树木到沉积物，泥浆，土壤，沙子，海藻，珊瑚，软体动

9、物的钙化软骨，红树林的烂叶子，潮沙子，海藻，珊瑚，软体动物的钙化软骨，红树林的烂叶子，潮间带的植物和活的动物，再到甲壳类的内脏里。间带的植物和活的动物，再到甲壳类的内脏里。海洋药物海洋药物 从海洋微生物提取的天然产物有从海洋微生物提取的天然产物有不饱和脂肪酸不饱和脂肪酸 ；多；多聚糖；聚糖； 抗生素；抗生素； 药物生物素等。药物生物素等。（三）、空气生境与微生物（三）、空气生境与微生物空气生境空气生境：干燥、缺营养、高强度光照；高空低温并缺氧。：干燥、缺营养、高强度光照；高空低温并缺氧。 空气是微生物生存的暂时停留站。空气是微生物生存的暂时停留站。停留时间？停留时间？来源来源：靠外力将人类活动

10、与自然界活动的微生物带到空气中。：靠外力将人类活动与自然界活动的微生物带到空气中。分布分布：空气微生物数量与空气受污染的程度关系密切。与绿化、：空气微生物数量与空气受污染的程度关系密切。与绿化、气候、卫生工作等有关。气候、卫生工作等有关。空气中生存的微生物空气中生存的微生物 孢子、胞囊、芽孢及其他非营养生长具有抗性的微生物。而生长孢子、胞囊、芽孢及其他非营养生长具有抗性的微生物。而生长型微生物在空气中易于死亡，其菌群耐受能力不同。型微生物在空气中易于死亡，其菌群耐受能力不同。空气是传播微生物的良好介质空气是传播微生物的良好介质 病毒、真菌和许多细菌疾病的爆发都是通过空气传播。病毒、真菌和许多细

11、菌疾病的爆发都是通过空气传播。 四、四、生物群体间的相互作用生物群体间的相互作用 微生物之间的关系微生物之间的关系 微生物与动物之间的关系微生物与动物之间的关系 微生物与植物之间的关系微生物与植物之间的关系（一）、微生物之间的关系（一）、微生物之间的关系互生互生共生共生寄生寄生捕食捕食拮抗拮抗竞争竞争互互 生生互生：两种可以单独生活的生物，当它们生活在一起时，互生：两种可以单独生活的生物，当它们生活在一起时，通过各自的代谢活动而有利于对方，或偏利于一方的一通过各自的代谢活动而有利于对方，或偏利于一方的一种生活方式，这是一种种生活方式，这是一种“可分可合，合比分好可分可合，合比分好”的相互的相互

12、关系。关系。 如：好氧性自生固氮菌如：好氧性自生固氮菌 纤维素分解菌纤维素分解菌 分解纤维素分解纤维素有机酸有机酸提供提供NN源源共共 生生共生共生：两种生物共居在一起，相互分工协作、相依为命、：两种生物共居在一起，相互分工协作、相依为命、甚至达到甚至达到难分难解、合二为一难分难解、合二为一的一种相互关系。的一种相互关系。 根瘤菌根瘤菌 - - 豆科植物豆科植物 菌根菌菌根菌 - - 植物植物 地衣地衣：是真菌中子囊菌纲或担子菌纲的某些种类与藻：是真菌中子囊菌纲或担子菌纲的某些种类与藻 类中的单细胞绿藻或蓝细菌共生在一起形成的植物体。类中的单细胞绿藻或蓝细菌共生在一起形成的植物体。寄寄 生生寄

13、生寄生：小型生物（寄生物）：小型生物（寄生物）生活在另一种较大型生物生活在另一种较大型生物（寄主或宿主）的体内或体（寄主或宿主）的体内或体表。表。小生物从寄主细胞中取小生物从寄主细胞中取得营养生长繁殖，但寄主细得营养生长繁殖，但寄主细胞受到损害甚至被杀死。胞受到损害甚至被杀死。如细菌如细菌 噬菌体噬菌体木霉寄生在蘑菇属上，从而木霉寄生在蘑菇属上，从而减少栽培蘑菇的产量。减少栽培蘑菇的产量。捕捕 食食捕食捕食：一种较大型的：一种较大型的生物直接捕捉、吞食生物直接捕捉、吞食另一种小型生物以满另一种小型生物以满足其营养需要的相互足其营养需要的相互关系。关系。 如：如：原生动物吞食原生动物吞食细菌和藻

14、类细菌和藻类拮拮 抗抗拮抗拮抗：指由某种生物所产生的某种代谢产物可抑制它：指由某种生物所产生的某种代谢产物可抑制它种生物的生长发育甚至杀死它们的一种相互关系。种生物的生长发育甚至杀死它们的一种相互关系。1. 1.非特异性拮抗非特异性拮抗 如：乳酸菌和醋酸菌在发酵过程中，不断降低如：乳酸菌和醋酸菌在发酵过程中，不断降低pHpH，结结果绝大多数不耐酸的微生物就不能生存而趋向死亡。果绝大多数不耐酸的微生物就不能生存而趋向死亡。2.2.特异性拮抗特异性拮抗 如：一种微生物（抗生菌）在其生命活动过程中，能够如：一种微生物（抗生菌）在其生命活动过程中，能够产生某种或某类产生某种或某类特殊特殊的代谢产物（抗

15、生素），具有的代谢产物（抗生素），具有选选择性择性地抑制或杀死地抑制或杀死一定种类一定种类的微生物（敏感菌）。的微生物（敏感菌）。竞竞 争争竞争竞争：当两种生物对某种环境因子有：当两种生物对某种环境因子有相同的需求相同的需求时所发时所发生的关系。生的关系。 如：两种硅藻混合培养时，它们的混合培养生长率如：两种硅藻混合培养时，它们的混合培养生长率与分别单独培养的相同，但每种硅藻所达到的最高与分别单独培养的相同，但每种硅藻所达到的最高密度都会因为另一种藻的存在而降低，这是它们对密度都会因为另一种藻的存在而降低，这是它们对共需的、有限的营养物进行竞争吸收的结果。共需的、有限的营养物进行竞争吸收的结果

16、。 （ 二二 ）、微生物与植物之间的相互作用）、微生物与植物之间的相互作用 微生物与植物根之间的相互作用微生物与植物根之间的相互作用 微生物与植物其他部分之间的相互作用微生物与植物其他部分之间的相互作用 病原微生物与植物之间的关系病原微生物与植物之间的关系 中立、偏利共生、中立、偏利共生、 协作、协作、 拮抗、拮抗、 互惠共生、互惠共生、 竞争、竞争、 寄生关系寄生关系 微生物与植物根之间的相互作用微生物与植物根之间的相互作用 根际及微生物：根际及微生物： 根际指与植物根接近的一圈土壤根际指与植物根接近的一圈土壤。植物根分。植物根分泌有机物，对土壤微生物群落的组成和密度有直接影响。泌有机物，对

17、土壤微生物群落的组成和密度有直接影响。细菌多细菌多为革兰氏阴性菌为革兰氏阴性菌。 菌根菌根：某些：某些真菌与植物根真菌与植物根建立亲密的互惠共生关系称建立亲密的互惠共生关系称菌根菌。菌根菌。 分为内生菌根与外生菌根。分为内生菌根与外生菌根。 根瘤根瘤：植物根瘤和其中的根瘤菌之间的互惠共生关系。这是最有植物根瘤和其中的根瘤菌之间的互惠共生关系。这是最有实际意义的关系。实际意义的关系。 Root Nodule Bacteria（根瘤菌）根瘤菌） and Symbiosis with legumes（豆科植物）豆科植物） 还有还有植物的树干、叶子和果实表面都是微生物生长和繁植物的树干、叶子和果实表面

18、都是微生物生长和繁殖的良好场所殖的良好场所。有异养菌、蓝细菌、真菌（酵母菌、地。有异养菌、蓝细菌、真菌（酵母菌、地衣）等衣）等附生生物。附生生物。 还有病原微生物引起植物病害还有病原微生物引起植物病害： 有细菌、病毒、真菌有细菌、病毒、真菌和原生动物。其中和原生动物。其中真菌真菌是主要病原菌。是主要病原菌。 （三）、微生物与动物之间的相互关系（三）、微生物与动物之间的相互关系 许多微生物是某些水生动物的食物许多微生物是某些水生动物的食物( (捕食关系捕食关系) ) 微生物帮助动物消化食物和获取营养物质微生物帮助动物消化食物和获取营养物质( (互生与共互生与共生等生等) ) 病原微生物与动物之间

19、的关系病原微生物与动物之间的关系( (寄生寄生) ) 例子：例子： 在体外帮助动物消化食物在体外帮助动物消化食物和获取营养和获取营养 蚁类蚁类动物嚼一块绿叶并带到地下巢动物嚼一块绿叶并带到地下巢,后与唾液和粪便混合后与唾液和粪便混合,并把并把真真菌菌接种到植物组织碎片上接种到植物组织碎片上.当真菌生长到一定时候当真菌生长到一定时候, 蚁类就收集真菌蚁类就收集真菌菌丝和经真菌分解的植物附产物作为食料菌丝和经真菌分解的植物附产物作为食料,同时蚂蚁等获取了纤维素同时蚂蚁等获取了纤维素酶酶,促进动物肠内纤维素的消化促进动物肠内纤维素的消化. 在动物体内帮助消化食物在动物体内帮助消化食物 反刍动物如反刍

20、动物如 羚羊羚羊.长颈鹿长颈鹿,牛羊等牛羊等以富含纤维素的草以富含纤维素的草,植物叶片等为植物叶片等为食食,但这些动物没有纤维素酶但这些动物没有纤维素酶. 但其瘤胃中含有大量的但其瘤胃中含有大量的原生动物与原生动物与细菌细菌,在在缺氧下瘤胃中的微生物降解纤维素缺氧下瘤胃中的微生物降解纤维素,提供营养物质给动物吸提供营养物质给动物吸收收. . 人体正常群居的微生物与人体的关系人体正常群居的微生物与人体的关系 人体正常的菌群总量重达人体正常的菌群总量重达12711271克。其中肠道克。其中肠道10001000克克，皮肤皮肤200200克，口腔、上呼吸道各占克，口腔、上呼吸道各占2020克，鼻腔克，

21、鼻腔1010克和克和眼部眼部1 1克。克。 肠道菌群特征肠道菌群特征 主要菌群包括乳杆菌、链球菌、梭状芽孢杆菌、韦荣主要菌群包括乳杆菌、链球菌、梭状芽孢杆菌、韦荣氏菌和大肠菌群、双歧杆菌等。氏菌和大肠菌群、双歧杆菌等。 肠道菌群的形成与演化在人类的肠道中，以大肠为中心，寄生着100多种细菌，其数量超过100万亿个，我们称之为肠内菌群。主要的菌群包括能帮助我们维持健康的“有益菌群” ，还有会危害我们健康的“有害菌群”。除此之外，还有一些其他的厌氧菌群。“有益菌群”和“有害菌群”在我们的肠道内平衡共生。或称共生菌，如双歧杆或称共生菌，如双歧杆菌、乳杆菌、优杆菌等菌、乳杆菌、优杆菌等如绿脓杆菌、葡萄

22、如绿脓杆菌、葡萄球菌、梭状芽孢杆球菌、梭状芽孢杆菌等菌等五、微生物在自然界物质循环中的作用五、微生物在自然界物质循环中的作用碳素循环碳素循环氮素循环氮素循环硫素循环硫素循环磷的循环磷的循环铁的循环铁的循环 生物地球化学循环（生物地球化学循环（BiogeochemicalcyclingBiogeochemicalcycling) ) 指在生物与化学的推动下，自然界中物质在生物指在生物与化学的推动下，自然界中物质在生物圈中所进行的转化和运动。圈中所进行的转化和运动。 特点：特点： 都受太阳辐射能所驱动，都受太阳辐射能所驱动， 所有生物都参与循环所有生物都参与循环。 微生物在物质循环中发挥怎样的作用

23、？微生物在物质循环中发挥怎样的作用？ 碳循环碳循环 （ Carbon cycleCarbon cycle）碳循环碳循环 碳循环碳循环 自然界碳存在自然界碳存在4 4种形式：种形式： 周转快且量大的大气周转快且量大的大气COCO2, 2, ，溶解形式的，溶解形式的COCO2, 2, ，有机碳，有机碳（活的或死的有机体）；部分处于惰性状态碳。（活的或死的有机体）；部分处于惰性状态碳。 碳循环以二氧化碳为中心展开。大气碳循环以二氧化碳为中心展开。大气COCO2 2 处于不断的处于不断的消耗与补充之中。消耗与补充之中。 微生物在碳循环中发挥重要作用。微生物在碳循环中发挥重要作用。 碳循环的生态意义与影

24、响因素碳循环的生态意义与影响因素光光: : 是初级生产者进行光合作用的能量来源。是初级生产者进行光合作用的能量来源。温度：决定碳循环、温度：决定碳循环、 COCO2 2固定和有机物分解的速率。固定和有机物分解的速率。 极端低温、高温环境碳周转速率几乎是零。极端低温、高温环境碳周转速率几乎是零。水分：水分： 无水、水极少环境代谢处于停止状态。无水、水极少环境代谢处于停止状态。酸度：酸度： 有水环境下有水环境下pHpH不但影响微生物代谢活动，还会影不但影响微生物代谢活动，还会影 响响COCO2 2、HCOHCO2 2和和COCO3 32-2-三者之间的平衡。三者之间的平衡。 还有毒性物质、人类活动

25、等都影响碳的循环速率。还有毒性物质、人类活动等都影响碳的循环速率。 氮循环（氮循环（Nitrogen cycleNitrogen cycle）氮循环氮循环 氮循环氮循环 自然界氮存在形式自然界氮存在形式: : 最丰富大气中最丰富大气中NN2 2 （占大气的（占大气的7878）；）； 无机氮；有机氮。无机氮；有机氮。 含氮的无机盐含氮的无机盐在水中溶解度很大，能被生物利用并在水中溶解度很大，能被生物利用并成为初级生产者代谢活力的一个成为初级生产者代谢活力的一个主要限制性因子主要限制性因子。 几个重要的微生物转化作用几个重要的微生物转化作用 氨化作用；氨化作用； 硝化作用；硝化作用； 反硝化作用（

26、用于废水生物脱氮）。反硝化作用（用于废水生物脱氮）。 氨化作用氨化作用：许多植物、动物、微生物都能进行氨化：许多植物、动物、微生物都能进行氨化作用，将还原态的氨基氧化成作用，将还原态的氨基氧化成NHNH3 3。而而NHNH4 4+ +很容易很容易被植物和微生物同化，生成含氮有机物（被植物和微生物同化，生成含氮有机物（如谷氨酸如谷氨酸合成酶、谷氨酰胺合成酶合成酶、谷氨酰胺合成酶等）。有机氮转成无机氮等）。有机氮转成无机氮是氮的重要循环。是氮的重要循环。 硝化作用硝化作用：在土壤中非常重要。：在土壤中非常重要。NHNH4 4+ +转化收成转化收成NONO3 3- -植物很容易吸收，但植物很容易吸收

27、，但NONO3 3- - 易从土壤中渗透到易从土壤中渗透到地下水中，对植物造成浪费。因地下水中，对植物造成浪费。因土壤带负电荷，土壤带负电荷， NONO3 3- -在有水时可自由迁移在有水时可自由迁移。 反硝化作用：在反硝化作用：在污水中造成污水中造成NN2 2上升，污泥上浮，上升，污泥上浮，影响水体沉淀。但反硝化可用于废水处理的生物脱影响水体沉淀。但反硝化可用于废水处理的生物脱氮特殊处理。氮特殊处理。 影响氮循环因素影响氮循环因素 OO2 2： 有氧下硝化作用，无氧下反硝化作用。有氧下硝化作用，无氧下反硝化作用。 pHpH： 中性和微碱性下有利于硝化作用，中性和微碱性下有利于硝化作用，pHp

28、H大于大于8 8， 或太低都不或太低都不 利于硝化作用。利于硝化作用。NHNH3 3 ： NHNH3 3可以抑制大气中可以抑制大气中NN2 2的固定。的固定。人类活动：人类活动： 使用氮肥增加硝化作用。使用氮肥增加硝化作用。植物根分泌物：植物根分泌物： 抑制硝化作用等。抑制硝化作用等。 硫的循环（硫的循环（Sulfur cycleSulfur cycle）无机硫的循环（无机硫的循环（Sulfur cycleSulfur cycle）硫循环硫循环 硫化作用硫化作用 1 1）有氧下，）有氧下，硫磺细菌硫磺细菌等微生物将等微生物将H H2 2S S氧化生成硫粒，氧化生成硫粒， 在外界无在外界无H H

29、2 2S S时，将细胞内存储的硫粒氧化成硫酸。时，将细胞内存储的硫粒氧化成硫酸。 2 2）某些）某些硫杆菌硫杆菌氧化元素硫和其他无机硫化物时产生硫：氧化元素硫和其他无机硫化物时产生硫： 3 3）反硝化硫杆菌能利用）反硝化硫杆菌能利用NONO3 3作为最终电子受体，进行无作为最终电子受体，进行无机硫化物的氧化机硫化物的氧化 4 4）光合细菌的）光合细菌的绿硫菌科和红硫菌科绿硫菌科和红硫菌科也能氧化也能氧化H H2 2S S生成生成S S。 反硫化作用反硫化作用：厌氧下反硫化细菌将：厌氧下反硫化细菌将SOSO4 42 2还原成还原成H H2 2S S的的过程。过程。发硫细菌发硫细菌 发硫细菌发硫细

30、菌 活性污泥活性污泥 发硫细菌发硫细菌 纤维体纤维体 硫磺细菌硫磺细菌 硫循环的生态意义硫循环的生态意义 有利：有利： 硫的硫的氧化产生大量硫酸氧化产生大量硫酸，使土壤，使土壤不溶性的磷酸不溶性的磷酸盐和其他无机物得到缓解盐和其他无机物得到缓解，对微生物和植物生长有利。，对微生物和植物生长有利。 有害：有害： 用于细菌浸矿产生大量酸水；矿物燃烧产生酸雨，使用于细菌浸矿产生大量酸水；矿物燃烧产生酸雨，使环境受到污染，并可腐蚀建筑物，生态系统遭到破坏环境受到污染，并可腐蚀建筑物，生态系统遭到破坏（一些生物灭绝，生态系统的生产力下降）。（一些生物灭绝，生态系统的生产力下降）。 水体反硫化作用引起管道

31、腐蚀，造成处理水的污泥上浮水体反硫化作用引起管道腐蚀，造成处理水的污泥上浮等不良现象。等不良现象。 磷的循环磷的循环 自然界中自然界中磷不丰富。磷不丰富。 存在形式：存在形式： 有机磷、无机磷（可溶与不溶）；还原态磷有机磷、无机磷（可溶与不溶）；还原态磷（PHPH3 3）, , 磷灰石磷灰石 。 磷循环中：磷循环中：海洋与沉积泥海洋与沉积泥中大量磷酸盐进行着缓慢的中大量磷酸盐进行着缓慢的循环；循环；土壤、水体土壤、水体中数量不多的可溶性磷，以及中数量不多的可溶性磷，以及活体与活体与无生命有机磷无生命有机磷可活跃循环。可活跃循环。 磷化石如磷石灰惰性大，大都开采中被排放到海洋沉泥磷化石如磷石灰惰

32、性大，大都开采中被排放到海洋沉泥中中. . 微生物对微生物对磷的转化：磷的转化： 含磷有机物含磷有机物 释放磷酸释放磷酸 （有氧下）（有氧下） 在许多环境中，磷酸盐与在许多环境中，磷酸盐与CaCa2+2+结合形成不溶性化合物，结合形成不溶性化合物，植物、微生物无法利用。不溶性磷酸盐在植物、微生物无法利用。不溶性磷酸盐在微生物产生酸微生物产生酸性物质下转化成可溶性的磷酸盐性物质下转化成可溶性的磷酸盐。 CaCa3 3(PO(PO4 4) )2 2+2H+2H2 2SOSO4 4 Ca(H Ca(H2 2POPO4 4) )2 2+2CaSO+2CaSO4 4 磷酸盐还原作用（厌氧下）磷酸盐还原作

33、用（厌氧下） H H3 3POPO4 4 H H3 3POPO3 3 H H3 3POPO2 2 PH PH3 3 （ PHPH3 3有挥发性，有挥发性，与与OO2 2接触发光，光绿色）接触发光，光绿色）。 磷酸盐浓度过高会引起水体富营养化。磷酸盐浓度过高会引起水体富营养化。 铁循环铁循环 自然界中铁存在形式：自然界中铁存在形式： 有机铁化物、无机铁化物（二价、三价）有机铁化物、无机铁化物（二价、三价） 微生物转化二价铁生成三价铁（铁细菌）微生物转化二价铁生成三价铁（铁细菌） 4FeCO4FeCO3 3+6H+6H2 2O+OO+O2 2 4Fe(OH) 4Fe(OH)3 3+4CO+4CO2

34、 2+ +能量能量 高价铁在酸性下转化成二价铁。高价铁在酸性下转化成二价铁。铁循环铁循环 FeFe在地球地壳中是一种很丰富的元素，但是仅有少在地球地壳中是一种很丰富的元素，但是仅有少部分的部分的FeFe能参与生物地球化学循环。能参与生物地球化学循环。 铁细菌作用：铁细菌作用： FeFe2+2+ Fe Fe 3+ 3+ +e+e 铁氧化铁氧化Fe2+铁还原铁还原Fe3+铁细菌铁细菌 铁细菌的生态学意义铁细菌的生态学意义 净化铁污染废水净化铁污染废水 供水管中生长水体产生颜色、降低水管输送能力，供水管中生长水体产生颜色、降低水管输送能力，加快铸铁腐蚀。加快铸铁腐蚀。Mineral Soils: t

35、he weathering of rock,Organic Soils: Sedimentation in bogs and marshesTerrestrial（陆地的）陆地的）EnvironmentsSoils are microbial habitats, water availability limits microbial activityA soil aggregate composed of mineral and organic componentsDeep Sea Microbiology: barotolerant（耐压菌）耐压菌）and barophilic bacter

36、ia（嗜压菌）嗜压菌）Hindgut of termitesProtozoa and methanogensRoot Nodule Bacteria（根瘤菌）根瘤菌） and Symbiosis with legumes（豆科植物）豆科植物）地地 衣衣 Lichen consisting of two organisms: a fungus and an alga: Algae or cyanobacteria grow phototrophically and provide nutrient for the fungus, which offers a firm anchor and inorganic nutrient for the algae.再再 见见