微生物生态与生态工程.pptx
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1、食食食食品品品品微微微微生生生生物物物物 学学学学第第第第七七七七章章章章第七章第七章 微生物生态与生态工程微生物生态与生态工程 在自然环境中许多不同种类在自然环境中许多不同种类的微生物总是混合杂居。某一区的微生物总是混合杂居。某一区域内生长的微生物种类及其多样域内生长的微生物种类及其多样性反映出这一自然环境的特点。性反映出这一自然环境的特点。把食品看成是微生物生长的特殊把食品看成是微生物生长的特殊环境,可以从生态学角度来讨论环境,可以从生态学角度来讨论微生物与食品环境之间相互作用微生物与食品环境之间相互作用的某些规律。的某些规律。食食食食品品品品微微微微生生生生物物物物 学学学学第第第第七七
2、七七章章章章第一节第一节 生态学基本概念生态学基本概念一一一一.微生物生态学与生态系统微生物生态学与生态系统微生物生态学与生态系统微生物生态学与生态系统微生物生态学。微生物生态学。微生物生态学。微生物生态学。微生物生态学微生物生态学微生物生态学微生物生态学(Microbial ecology)(Microbial ecology)(Microbial ecology)(Microbial ecology)是是是是研究微生物与环境之间相互作用的科研究微生物与环境之间相互作用的科研究微生物与环境之间相互作用的科研究微生物与环境之间相互作用的科学,是生态学的一个分支。所谓环境学,是生态学的一个分支。
3、所谓环境学,是生态学的一个分支。所谓环境学,是生态学的一个分支。所谓环境是指生物赖以生存的空间,由非生物是指生物赖以生存的空间,由非生物是指生物赖以生存的空间,由非生物是指生物赖以生存的空间,由非生物环境和生物环境两大部分组成。非生环境和生物环境两大部分组成。非生环境和生物环境两大部分组成。非生环境和生物环境两大部分组成。非生物环境是除生物以外的环境,包括一物环境是除生物以外的环境,包括一物环境是除生物以外的环境,包括一物环境是除生物以外的环境,包括一系列物理、化学、生物因素所构成系列物理、化学、生物因素所构成系列物理、化学、生物因素所构成系列物理、化学、生物因素所构成。食食食食品品品品微微微
4、微生生生生物物物物 学学学学第第第第七七七七章章章章第一节第一节 生态学基本概念生态学基本概念如温度、水分、光线及如温度、水分、光线及如温度、水分、光线及如温度、水分、光线及pHpHpHpH等,是生物生等,是生物生等,是生物生等,是生物生存的场所。生物环境是指来自研究对象存的场所。生物环境是指来自研究对象存的场所。生物环境是指来自研究对象存的场所。生物环境是指来自研究对象以外的其他生物的作用和影响。如营养以外的其他生物的作用和影响。如营养以外的其他生物的作用和影响。如营养以外的其他生物的作用和影响。如营养竞争、空间竞争和互利共生等。竞争、空间竞争和互利共生等。竞争、空间竞争和互利共生等。竞争、
5、空间竞争和互利共生等。生态系统。生态系统。生态系统。生态系统。生态系统生态系统生态系统生态系统(ecosystem)(ecosystem)(ecosystem)(ecosystem)是指在一定区域内是指在一定区域内是指在一定区域内是指在一定区域内生活的生物与其非生物环境之间相互紧生活的生物与其非生物环境之间相互紧生活的生物与其非生物环境之间相互紧生活的生物与其非生物环境之间相互紧密结合而形成的系统。在这个系统中,密结合而形成的系统。在这个系统中,密结合而形成的系统。在这个系统中,密结合而形成的系统。在这个系统中,物质、能量在生物与生物、生物与环境物质、能量在生物与生物、生物与环境物质、能量在生
6、物与生物、生物与环境物质、能量在生物与生物、生物与环境之间不断循环流动,之间不断循环流动,之间不断循环流动,之间不断循环流动,食食食食品品品品微微微微生生生生物物物物 学学学学第第第第七七七七章章章章第一节第一节 生态学基本概念生态学基本概念形成一个能够自己维持下去的、相对稳形成一个能够自己维持下去的、相对稳形成一个能够自己维持下去的、相对稳形成一个能够自己维持下去的、相对稳定的,并具有一定独立性的统一整体。定的,并具有一定独立性的统一整体。定的,并具有一定独立性的统一整体。定的,并具有一定独立性的统一整体。生态系统的范围和大小可以相差悬生态系统的范围和大小可以相差悬生态系统的范围和大小可以相
7、差悬生态系统的范围和大小可以相差悬殊。生物圈殊。生物圈殊。生物圈殊。生物圈(Biosphere)(Biosphere)(Biosphere)(Biosphere)构成一个范围构成一个范围构成一个范围构成一个范围最大的生态系统。它是地球表面全部生最大的生态系统。它是地球表面全部生最大的生态系统。它是地球表面全部生最大的生态系统。它是地球表面全部生物以及与之相关的自然环境的总称,包物以及与之相关的自然环境的总称,包物以及与之相关的自然环境的总称,包物以及与之相关的自然环境的总称,包括水生物圈括水生物圈括水生物圈括水生物圈(hydrosphere)(hydrosphere)(hydrosphere)
8、(hydrosphere)、地上岩石、地上岩石、地上岩石、地上岩石生物圈生物圈生物圈生物圈(1ithosphere)(1ithosphere)(1ithosphere)(1ithosphere)、大气生物圈、大气生物圈、大气生物圈、大气生物圈(atmosphere)(atmosphere)(atmosphere)(atmosphere)。食食食食品品品品微微微微生生生生物物物物 学学学学第第第第七七七七章章章章第一节第一节 生态学基本概念生态学基本概念由于水土和大气中只有出现生物后才能由于水土和大气中只有出现生物后才能由于水土和大气中只有出现生物后才能由于水土和大气中只有出现生物后才能构成生物
9、圈。因此,生物圈的范围大致构成生物圈。因此,生物圈的范围大致构成生物圈。因此,生物圈的范围大致构成生物圈。因此,生物圈的范围大致可以说是地球外壳可以说是地球外壳可以说是地球外壳可以说是地球外壳34km34km34km34km厚度厚度厚度厚度(即即即即23km23km23km23km的的的的高空加高空加高空加高空加llkmllkmllkmllkm深的海沟深的海沟深的海沟深的海沟)。在这一范围内,。在这一范围内,。在这一范围内,。在这一范围内,生物与自然环境之间相互作用,相互渗生物与自然环境之间相互作用,相互渗生物与自然环境之间相互作用,相互渗生物与自然环境之间相互作用,相互渗透,进行着巨大的生物
10、地球化学变化。透,进行着巨大的生物地球化学变化。透,进行着巨大的生物地球化学变化。透,进行着巨大的生物地球化学变化。生物圈内包含有许多大小不等的生生物圈内包含有许多大小不等的生生物圈内包含有许多大小不等的生生物圈内包含有许多大小不等的生态系统。态系统。态系统。态系统。食食食食品品品品微微微微生生生生物物物物 学学学学第第第第七七七七章章章章第一节第一节 生态学基本概念生态学基本概念大的如绵绵数亿平方米的森林生态系统,大的如绵绵数亿平方米的森林生态系统,大的如绵绵数亿平方米的森林生态系统,大的如绵绵数亿平方米的森林生态系统,而小的可以是一个湖泊或是一口池塘。而小的可以是一个湖泊或是一口池塘。而小
11、的可以是一个湖泊或是一口池塘。而小的可以是一个湖泊或是一口池塘。在水域生态系统在水域生态系统在水域生态系统在水域生态系统(aquatic ecosystem)(aquatic ecosystem)(aquatic ecosystem)(aquatic ecosystem)如淡水湖中,微生物是生产者如淡水湖中,微生物是生产者如淡水湖中,微生物是生产者如淡水湖中,微生物是生产者(producer)(producer)(producer)(producer)。在晴天时,表层水光线充。在晴天时,表层水光线充。在晴天时,表层水光线充。在晴天时,表层水光线充足,蓝细菌和绿藻利用阳光和二氧化碳足,蓝细菌和绿
12、藻利用阳光和二氧化碳足,蓝细菌和绿藻利用阳光和二氧化碳足,蓝细菌和绿藻利用阳光和二氧化碳进行光合作用产生碳水化合物。消费者进行光合作用产生碳水化合物。消费者进行光合作用产生碳水化合物。消费者进行光合作用产生碳水化合物。消费者(consumer)(consumer)(consumer)(consumer)如动物和人则利用光合作用如动物和人则利用光合作用如动物和人则利用光合作用如动物和人则利用光合作用中产生的生物量作为食物。中产生的生物量作为食物。中产生的生物量作为食物。中产生的生物量作为食物。食食食食品品品品微微微微生生生生物物物物 学学学学第第第第七七七七章章章章第一节第一节 生态学基本概念生
13、态学基本概念当他们死亡时,细菌和浮游生物等分解当他们死亡时,细菌和浮游生物等分解当他们死亡时,细菌和浮游生物等分解当他们死亡时,细菌和浮游生物等分解者者者者(decomposer)(decomposer)(decomposer)(decomposer)将有机物分解为简单的将有机物分解为简单的将有机物分解为简单的将有机物分解为简单的组成单元,供给水生植物所需要的营养组成单元,供给水生植物所需要的营养组成单元,供给水生植物所需要的营养组成单元,供给水生植物所需要的营养物质。由此可见,生物就是这样与环境物质。由此可见,生物就是这样与环境物质。由此可见,生物就是这样与环境物质。由此可见,生物就是这样与
14、环境结合在一起,彼此之间相互依赖,形成结合在一起,彼此之间相互依赖,形成结合在一起,彼此之间相互依赖,形成结合在一起,彼此之间相互依赖,形成一个有组织的完整生态系一个有组织的完整生态系一个有组织的完整生态系一个有组织的完整生态系(intergated(intergated(intergated(intergated ecosystem)ecosystem)ecosystem)ecosystem)。相对而言,微生物生态系。相对而言,微生物生态系。相对而言,微生物生态系。相对而言,微生物生态系统只不过是完整生态系统的一个组成部统只不过是完整生态系统的一个组成部统只不过是完整生态系统的一个组成部统只
15、不过是完整生态系统的一个组成部分,但对完整生态系统的功能有着不可分,但对完整生态系统的功能有着不可分,但对完整生态系统的功能有着不可分,但对完整生态系统的功能有着不可忽视的重要影响。忽视的重要影响。忽视的重要影响。忽视的重要影响。食食食食品品品品微微微微生生生生物物物物 学学学学第第第第七七七七章章章章二二二二.种群和群落种群和群落种群和群落种群和群落种群。种群。种群。种群。在自然环境中,同种微生物的许多个在自然环境中,同种微生物的许多个在自然环境中,同种微生物的许多个在自然环境中,同种微生物的许多个体体体体(individual)(individual)(individual)(indivi
16、dual)常生活在同一生境中,常生活在同一生境中,常生活在同一生境中,常生活在同一生境中,以群体的方式存在。在一定时间里生以群体的方式存在。在一定时间里生以群体的方式存在。在一定时间里生以群体的方式存在。在一定时间里生活在同一生境的同一个体细胞生长形活在同一生境的同一个体细胞生长形活在同一生境的同一个体细胞生长形活在同一生境的同一个体细胞生长形成的生物群体,在生态学上称之为种成的生物群体,在生态学上称之为种成的生物群体,在生态学上称之为种成的生物群体,在生态学上称之为种群群群群(population)(population)(population)(population),而把代谢上相关的,而
17、把代谢上相关的,而把代谢上相关的,而把代谢上相关的群体组成的种群称之为共位群群体组成的种群称之为共位群群体组成的种群称之为共位群群体组成的种群称之为共位群(guildsguildsguildsguilds)。)。)。)。食食食食品品品品微微微微生生生生物物物物 学学学学第第第第七七七七章章章章二二二二.种群和群落种群和群落种群和群落种群和群落种群通常是由一个亲代细胞经过连种群通常是由一个亲代细胞经过连种群通常是由一个亲代细胞经过连种群通常是由一个亲代细胞经过连续的有丝分裂而形成的相似个体所续的有丝分裂而形成的相似个体所续的有丝分裂而形成的相似个体所续的有丝分裂而形成的相似个体所组成。一个种群通
18、常生活在一定的组成。一个种群通常生活在一定的组成。一个种群通常生活在一定的组成。一个种群通常生活在一定的范围内,并占据着一定空间。生态范围内,并占据着一定空间。生态范围内,并占据着一定空间。生态范围内,并占据着一定空间。生态学上,把一个种群生活的环境称之学上,把一个种群生活的环境称之学上,把一个种群生活的环境称之学上,把一个种群生活的环境称之为该种群的栖息地为该种群的栖息地为该种群的栖息地为该种群的栖息地(hahitat)(hahitat)(hahitat)(hahitat),或称,或称,或称,或称之为生境。之为生境。之为生境。之为生境。群落。群落。群落。群落。食食食食品品品品微微微微生生生生
19、物物物物 学学学学第第第第七七七七章章章章二二二二.种群和群落种群和群落种群和群落种群和群落在自然界中,一个种群的细胞很少是单在自然界中,一个种群的细胞很少是单在自然界中,一个种群的细胞很少是单在自然界中,一个种群的细胞很少是单独存在的,它们总是与其他种群细胞相独存在的,它们总是与其他种群细胞相独存在的,它们总是与其他种群细胞相独存在的,它们总是与其他种群细胞相联系,构成一个在生理上相互弥补的种联系,构成一个在生理上相互弥补的种联系,构成一个在生理上相互弥补的种联系,构成一个在生理上相互弥补的种群复合体,称之为群落群复合体,称之为群落群复合体,称之为群落群复合体,称之为群落(Commnunit
20、y)(Commnunity)(Commnunity)(Commnunity)。三三三三.微生物的微环境微生物的微环境微生物的微环境微生物的微环境 微生物的个体很小,所以它生活的微生物的个体很小,所以它生活的微生物的个体很小,所以它生活的微生物的个体很小,所以它生活的环境也就十分微小,甚至肉眼看不见。环境也就十分微小,甚至肉眼看不见。环境也就十分微小,甚至肉眼看不见。环境也就十分微小,甚至肉眼看不见。因此,微生物生态学家称之为微环境因此,微生物生态学家称之为微环境因此,微生物生态学家称之为微环境因此,微生物生态学家称之为微环境(microenvironment)(microenvironment
21、)(microenvironment)(microenvironment)。食食食食品品品品微微微微生生生生物物物物 学学学学第第第第七七七七章章章章二二二二.种群和群落种群和群落种群和群落种群和群落 由于时间和空间的不同,微环境由于时间和空间的不同,微环境由于时间和空间的不同,微环境由于时间和空间的不同,微环境的物理化学条件也会发生很快的改变。的物理化学条件也会发生很快的改变。的物理化学条件也会发生很快的改变。的物理化学条件也会发生很快的改变。因此说,微环境本身也是非均质的,因此说,微环境本身也是非均质的,因此说,微环境本身也是非均质的,因此说,微环境本身也是非均质的,而且在一个给定的微环境
22、中,其条件而且在一个给定的微环境中,其条件而且在一个给定的微环境中,其条件而且在一个给定的微环境中,其条件变化很快。地球上存在无数的微生物变化很快。地球上存在无数的微生物变化很快。地球上存在无数的微生物变化很快。地球上存在无数的微生物微环境。正是因为如此,我们今天才微环境。正是因为如此,我们今天才微环境。正是因为如此,我们今天才微环境。正是因为如此,我们今天才看得到微生物种的多样性。看得到微生物种的多样性。看得到微生物种的多样性。看得到微生物种的多样性。四四四四.环境梯度和耐受限度环境梯度和耐受限度环境梯度和耐受限度环境梯度和耐受限度食食食食品品品品微微微微生生生生物物物物 学学学学第第第第七
23、七七七章章章章二二二二.种群和群落种群和群落种群和群落种群和群落环境梯度。环境梯度。环境梯度。环境梯度。植物生态学上,环境梯度植物生态学上,环境梯度植物生态学上,环境梯度植物生态学上,环境梯度(environmental gradients)(environmental gradients)(environmental gradients)(environmental gradients)一词是用一词是用一词是用一词是用来阐明生物种或生物群落沿着经度或纬来阐明生物种或生物群落沿着经度或纬来阐明生物种或生物群落沿着经度或纬来阐明生物种或生物群落沿着经度或纬度或是从海平面到山顶的分布。度或是从海平
24、面到山顶的分布。度或是从海平面到山顶的分布。度或是从海平面到山顶的分布。耐受限度。耐受限度。耐受限度。耐受限度。微生物在一个环境中存活与生长不微生物在一个环境中存活与生长不微生物在一个环境中存活与生长不微生物在一个环境中存活与生长不但取决于营养,而且与环境中各种物理但取决于营养,而且与环境中各种物理但取决于营养,而且与环境中各种物理但取决于营养,而且与环境中各种物理化学因素如湿度、化学因素如湿度、化学因素如湿度、化学因素如湿度、pHpHpHpH、糖度、盐度、水、糖度、盐度、水、糖度、盐度、水、糖度、盐度、水分活度等有关。分活度等有关。分活度等有关。分活度等有关。食食食食品品品品微微微微生生生生
25、物物物物 学学学学第第第第七七七七章章章章二二二二.种群和群落种群和群落种群和群落种群和群落一般来讲,一种微生物对某一因子一般来讲,一种微生物对某一因子一般来讲,一种微生物对某一因子一般来讲,一种微生物对某一因子的耐受范围较宽,而对另一种因子的耐受范围较宽,而对另一种因子的耐受范围较宽,而对另一种因子的耐受范围较宽,而对另一种因子的耐受范围就可能较窄。但是,如的耐受范围就可能较窄。但是,如的耐受范围就可能较窄。但是,如的耐受范围就可能较窄。但是,如果某一微生物对多种生态因子均有果某一微生物对多种生态因子均有果某一微生物对多种生态因子均有果某一微生物对多种生态因子均有耐受性。那么,这一微生物常会
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