上海交通大学：《微生物学 Microbiology》课程教学资源（中文课件）第11章 微生物生态

上降克通大警 Shanghai iao Tong University 微生物学 第11章微生物生态 陈峰 上海交通大学生命科学技术学院 School of Life Science and Biotechnology, Shanghai Jiao Tong University http://micro.sjtu.edu.cn

微生物学 第11 章 微生物生态 陈峰 上海交通大学生命科学技术学院 School of Life Science and Biotechnology, Shanghai Jiao Tong University http://micro.sjtu.edu.cn

上游充通大学 Shanghai Jiao Tong University 生态系统： 在一定的空间内生物的成分和非生物的成分通过物质循环和 能量流动互相作用、互相依存而构成的一个生态学功能单位。 生态学： 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。 微生物生态学： 研究微生物与其周围生物和非生物环境之间相互关系。 各种环境中的微生物的种类、分布； ▲微生物和其它生物的关系 微生物与物质循环； 上海交大生命学院陈峰

Shanghai Jiao Tong University 在 定的空间内生物的成分和非生物的成分通过物质循环和 生态系统： 在一定的空间内生物的成分和非生物的成分通过物质循环和 能量流动互相作用、互相依存而构成的一个生态学功能单位。 生态学： 研究生物与其周围生物和非生物环境之间相互关系的 研究生物与其周围生物和非生物环境之间相互关系的 门科学 一 。 微 物 态学 生 生 ： 研究微生物与其周围生物和非生物环境之间相互关系。 t 各种环境中的微生物的种类、分布； t 微生物和其它生物的关系； 上海交大生命学院陈峰 t 微生物与物质循环；

上降克通大警 Shanghai iao Tong University 第一节微生物在生态系统中的 地位和作用

第一节 微生物在生态系统中的 地位和作用

一、微生物在生态系统中的作用 1、微生物是有机物的主要分解者； 它们分解生物圈复杂有机物质，将其转化成简单无机物，再供初级生产者使用。 2、微生物是物质循环中的重要成员； 微生物参与所有的物质循环。在一些物质的循环中，微生物是主要的成员， 起主要作用；而一些过程只有微生物才能进行，起独特作用；而有的是循环 中的关键过程，起关键作用。 3、微生物是生态系统中的初级生产者； 光能营养和化能营养微生物是生态系统的初级生产者，直接利用太阳能、无 机物的化学能作为能量来源。 4、微生物是物质和能量的贮存者； 在土壤、水体中有大量的微生物生物量，贮存着大量的物质和能量。 5、微生物在地球生物演化中扮演着重要的作用； 微生物是最早出现的生物体，并进化成后来的动、植物。兰细菌藻类的产氧 作用，改变大气圈中的化学组成，为后来动、植物出现打下基础

一、微生物在生态系统中的作用 1 、微生物是有机物的主要分解者 ； 它们分解生物圈复杂有机物质，将其转化成简单无机物，再供初级生产者使用。 2、微生物是物 循 中的重要成 微生物是物 质 循 环中的重要成员； 微生物参与所有的物质循环。在一些物质的循环中，微生物是主要的成员， 起主要作用；而一些过程只有微生物才能进行 而一些过程只有微生物才能进行，起独特作用；而有的是循环 中的关键过程，起关键作用。 3 、微生物是生态系统中的初级生产者 ； 光能营养和化能营养微生物是生态系统的初级生产者，直接利用太阳能、无 机物的化学能作为能量来源 。 4、微生物是物质和能量的贮存者； 在土壤、水体中有大量的微生物生物量，贮存着大量的物质和能量。 5、微生物在地球生物演化中扮演着重要的作用； 微生物是最早出现的生物体，并进化成后来的动、植物。兰细菌藻类的产氧 作用，改变大气圈中的化学组成，为后来动、植物出现打下基础

上游充通大学 Shanghai Jiao Tong University 二、微生物与生物地球化学循环 生物地球化学循环：生物圈中各种化学元素经生 物化学作用在生物圈中的转化和运动。 碳循环 氮循环 氧循环 ·疏循环等沉积物循环 微生物可以在多个方面但主要作为分解者而在生 态系统中起重要作用 上海交大生命学院陈峰

Shanghai Jiao Tong University 二、微生物与生物地球化学循环 生物地球化学循环：生物圈中各种化学元素经生 物化学作用在生物圈中的转化和运动。 • 碳循环 • 氮循环 • 氧循环 • 硫循环等沉积物循环 微生物可以在多个方面但主要作为分解者而在生 态系统中起重要作用 上海交大生命学院陈峰

上游充通大学 Shanghai Jiao Tong University 1、碳循环 Atmospheric C02 Human activities Land Animals and Dissolved plants microorganisms C02 Aquatic plants and Aquatic algae animals Death and Fossil Humus mineralization fuels Soil in sediments formation Rock Earth's crust formation 碳循环与氧循环密切相关 上海交大生命学院陈峰

Shanghai Jiao Tong University 1、碳循环 碳循环与氧循环密切相关 上海交大生命学院陈峰

上泽克通大学 Shanghai Jiao Tong University 2、氨循环 Nitrification NO2 N2 黄色表示氧 化过程；红 Assimilation. NH2 groups Assimilation Nitrogen of protein_ fixation 色表示还原 NO3 过程 monificatioo NH3 Oxic Anoxic NH,groupssimilation NO2 of protein Ammonification Nitrogen fixation NO, N2O N2 Denitrification

Shanghai Jiao Tong University 2、氮循环 黄色表示氧 化过程；红 色表示还原 过程 上海交大生命学院陈峰

Key Processes and Prokaryotes in the Nitrogen Cycle Processes Example organisms 硝化 Nitrification (NH,+>NO2) NH4t→NO2 Nitrosomonas NO2→NO3 Nitrobacter 反硝化 Denitrification (NO3->N2) Bacillus,Paracoccus, Pseudomonas 固氨 N,Fixation (N2 8H->NH3 H) Free-living Aerobic Azotobacter Cyanobacteria Anaerobic Clostridium,purple and green bacteria Symbiotic Rhizobium Bradyrhizobium Frankia 氨化 Ammonification (organic-N->NH") Many organisms can do this

硝化 反硝化 固氮 氨化

上游充互大学 Shanghai Jiao Tong University 3、硫循环 Chemolithotrophic oxidation 黄色表示氧 化过程；红 te assimilation SH groups of proteins Desulfurylation 色表示还原 Oxic 过程 DMSO≥DMS Anoxic S042 Sulfate reduction H2S Suirate assimiltio DMSO≥DMS esulfurylation SH groups of proteins Sulfur sproportionio So reduction So

Shanghai Jiao Tong University 3、硫循环 黄色表示氧 化过程；红 色表示还原 过程 上海交大生命学院陈峰

Key Processes and Prokaryotes in the Sulfur Cycle Process Organisms Sulfide/sulfur oxidation (H2S→S0→SO,2） Sulfur chemolithotrophs 硫的氧化 Aerobic (Thiobacillus,Beggiatoa,many others) Anaerobic Purple and green phototrophic bacteria,some chemolithotrophs Sulfate reduction (anaerobic)(SO2-->H2S) 硫的还原 Desulfovibrio,Desulfobacter, Sulfur reduction(anaerobic)(S-H2S) Desulfuromonas,many hyperthermophilic Archaea Sulfur disproportionation(S2O32→H2S+SO42)硫的歧化反应 Thiosulfate Desulfovibrio,and others Organic sulfur compound oxidation or reduction(CHSH-CO2+H2S) (DMSO→DMS) Desulfurylation (organic-S->H2S) 脱硫 Many organisms can do this

硫的氧化 硫的还原 硫的歧化反应 Thiosulfate 脱硫