微生物在自然界中的分布與菌種資源的開發 （1）

一、微生物在自然界中的分布

    微生物種類繁多，繁殖迅速，適應環境能力強，因此廣泛分布於自然界中，無論是陸地、水體、空氣、動植物以及人體的外表麵和內部的某些器官，甚至在一些極端環境中都有微生物的存在。

（一）土壤中的微生物

1 ．土壤是微生物的天然培養基

    自然界中，土壤是微生物生活最適宜的環境，它具有微生物所需要的一切營養物質和微生物進行生長和繁殖及生命活動的各種條件。大多數微生物不能進行光合作用，需要靠有機物來生活，進入土壤中的有機物為微生物提供了良好的碳源、氮源和能源；土壤中的礦質元素的含量濃度也很適於微生物的生長；土壤中的水分雖然變化較大，但基本上可以滿足微生物的需要；土壤的酸堿度接近中性，緩衝性較強，適合大多數微生物生長；土壤的滲透壓大都不超過微生物的滲透壓；土壤空隙中充滿著空氣和水分，為好氧和厭氧微生物的生長提供了良好的環境。此外，土壤的保溫性能好，與空氣相比，晝夜溫差和季節溫差的變化不大。在表土幾毫米以下，微生物便可免於被陽光直射致死。這些都為微生物生長繁殖提供了有利的條件。所以土壤有“微生物天然培養基”之稱，這裏的微生物數量最大，類型最多，是人類最豐富的“菌種資源庫”。

2 ．土壤中的微生物分布

    土壤中微生物的數量和種類都很多，包含細菌、放線菌、真菌、藻類和原生動物等類群。其中細菌最多，約占土壤微生物總量的 70 ％一 90 ％，放線菌、真菌次之，藻類和原生動物等較少。土壤微生物通過其代謝活動可改變土壤的理化性質，進行物質轉化，因此，土壤微生物是構成土壤肥力的重要因素。

    土壤的營養狀況、溫度和 pH 等對微生物的分布影響較大。在有機質含量豐富的黑土、草甸土、磷質石灰土和植被茂盛的暗棕壤中，微生物的數量較多；而在西北幹旱地區的棕鈣土，華中、華南地區的紅壤和磚紅壤，以及沿海地區的濱海鹽土中，微生物的數量最少。

    在土壤的不同深度微生物的分布也不相同。其主要原因是由於土壤不同層次中的水分、養料、．通氣、溫度等環境因子的差異，及微生物的特性不同。表麵土的微生物數量少，因為這裏缺水，受紫外線照射微生物易死亡；在 5~ 20cm 土壤層中微生物數量最多，若是植物根係附近，微生物數量更多。自 20cm 以下，微生物數量隨土層深度增加而減少，至 lm 深處減少約 20 倍，至 2m 深處，因缺乏營養和氧氣每克土中僅有幾個。

    土壤中微生物數量的季節變化是溫度、水分、有機殘體綜合影響的表現。一般，冬季氣溫低，有些地區土壤幾個月呈冰凍狀態，微生物數量明顯減少。當春季到來，氣溫回升，隨著植物的生長，根係分泌物增加，微生物的數量迅速上升。有的地區，夏季炎熱幹旱，微生物數量也隨之下降，至秋天雨水來臨，加上秋收後大量植物殘體進入土壤，微生物數量又急劇上升。這樣，在一年裏土壤中會出現兩個微生物數量高峰。

（二）水體中的微生物

    水是一種良好的溶劑，水中溶解有或懸浮著多種無機和有機物質，能供給微生物營養而使其生長繁殖，水體是微生物棲息的第二天然場所。天然水體可大致分為淡水和海水兩大類型。

1 ．淡水微生物

    淡水主要存在於陸地上的江河、湖泊、池塘、水庫和小溪中，因此淡水中的微生物多來自於土壤、空氣、汙水或動植物屍體等。尤其是土壤中的微生物，常隨同土壤被雨水衝刷進入江河、湖泊中。來自土壤中的微生物，一部分生活在營養稀薄的水中，一部分附著在懸浮於水體中的有機物上，一部分隨著泥沙或較大的有機物殘體沉澱到湖底淤泥中，成為水體中的棲息者。另外也有很多微生物因不能適應水體環境而死亡。因此水體中的微生物的種類和數量一般要比土壤中的少得多。

    微生物在淡水中的分布常受許多環境因子影響，最重要的一個因子是營養物質，其次是溫度、溶解氧等。水體內有機物含量高，則微生物數量大；中溫水體內微生物數量比低溫水體內多；深層水中的厭氧微生物較多，而表層水內好氧微生物較多。

    在遠離人們居住地區的湖泊、池塘和水庫中。有機物含量少，微生物也少 , 並以自養型種類為主，如硫細菌、鐵細菌和球衣細菌等，以及含有光合色素的藍細菌、綠硫細菌 和紫細菌等。另外還有色杆菌屬，無色杆菌屬和微球菌屬等腐生型細菌，它們能在低含量營養的清水中生長。黴菌中也有一些水生性種類，如水黴屬和綿黴屬的一些種可生長於腐爛的有機體上。藻類及一些原生動物常在水麵生長，它們的數量一般不大。這些生物通常被認為是清潔水體中的微生物。

    處於城鎮等人口密集區的湖泊、河流以及下水道的溝水中，由於流入了大量的人畜排泄物、生活汙水和工業廢水等，有機物的含量大增，微生物的數量可高達 10 7 一 10 8 個／ mL ，這些微生物大多數是腐生型細菌和原生動物，其中數量較多的是無芽孢革蘭氏陰性細菌，如變形杆菌屬，大腸杆菌、產氣腸杆菌和產堿杆菌屬等。有時甚至還含有傷寒、痢疾、霍亂及傳染性肝炎等病原體。這種汙水如不經淨化處理是不能飲用的，也不宜作養殖用水。這些生物通常被稱為腐敗水體中的微生物。

    水中微生物的含量和種類對該水源的飲用價值影響很大。在飲用水的微生學檢驗中，不僅要檢查其總菌數，還要檢查其中所含的病原菌數。由於水中病原菌數比較少，所以通常采用與其有相同來源的大腸菌群的數量作為指標，來判斷水源被人、畜糞便汙染的程度，從而間接推測其他病原菌存在的概率。根據我國有關部門所規定的飲用水標準，自來水細菌總數不可超過 100 個／ mL ，當超過 500 個 /mL ，即不可作為飲用水了， ( 37 ℃ ，培養24h) ，大腸菌群數不能超過 3 個 /L 。

2 ．海水微生物

    海水含有相當高的鹽分，一般為 3.2 ％一 4 ％，含鹽量越高，則滲透壓越大。海洋微生物多為嗜鹽菌，並能耐受高滲透壓，如鹽生鹽杆菌。此外，在深海中的微生物還能耐受低溫和很高的靜水壓，少數微生物可以在 60.795MPa 下生長，如水活微球菌和浮遊植物弧菌。

    水體中有機物含量越豐富，則含菌量越高。接近海岸和海底淤泥表層的海水中和淤泥上，菌數較多，離海岸越遠，菌數越少。一般在河口、海灣的海水中，細菌數約有 10 5 個／ mL ，而遠洋的海水中，隻有 10 一 250 個／ mL 。

    許多海洋細菌能發光，稱為發光細菌。這些菌在有氧存在時發光，對一些化學藥劑與毒物較敏感，故可用於監測環境汙染物。

（三）空氣中的微生物

    空氣中沒有微生物生長繁殖所需要的營養物質和充足的水分，還有日光中有害的紫外線的照射，因此空氣不是微生物良好的生存場所，但空氣中卻飄浮著許多微生物。這是由於土壤、水體、各種腐爛的有機物以及人和動植物體上的微生物，都可隨著氣流的運動被攜帶到空氣中去，微生物身小體輕能隨空氣流動到處傳播，因而微生物的分布是世界性的。但微生物在空氣中的分布很不均勻，塵埃量多的空氣中，微生物也多。一般在畜舍、公共場所、醫院、宿舍、城市街道等的空氣中，微生物數量最多，在海洋、高山、森林地帶，終年積雪的山脈或高緯度地帶的空氣中，微生物數量則甚少。

    由於塵埃的自然沉降，所以越近地麵的空氣，其含菌量越高。然而微生物在高空中分布的記錄卻越來越高。由 20km 到 30km   到 70km 至 85km ，這是目前所知道的生物圈的上限。

    空氣中的微生物主要有各種球菌，芽孢杆菌，產色素細菌以及對幹燥和射線有抵抗力的真菌孢子等。也可能有病原菌，如結核分支杆菌、白喉杆菌等，尤其在醫院附近。

    空氣中含有大量的微生物，因此，在發酵工廠，在空氣進入空氣壓縮機前，要先進行過濾器。

    測定空氣中微生物的數目可用培養皿沉降方法進行。凡須進行空氣消毒的場所，如手術室、病房、微生物接種室或培養室等處可用紫外線消毒、甲醛等藥物熏蒸。