微生物和環境

 

在自然界中，微生物極少單獨存在，總是較多種群聚集在一起。當微生物的不同種類或微生物與其他生物出現在一個限定的空間內，它們之間互為環境，相互影響，既有相互依賴又有相互排斥，表現出相互間複雜的關係，但從總的方麵來看，大體上可分為以下8種關係：中性同生、偏利共生、互惠同生、共生、捕食、寄生、拮抗和競爭。

 

一、中性同生;

 中性同生（neutralism），又稱中性共棲，是指兩種微生物生活在同一環境內，但不發生生態關係，至少沒有明顯直接的生態關係。因為它們要求的環境條件不同，互不改變各自所需要的環境，故稱為中性同生。

 微生物的中性同生現象在自然界很普遍，如淡水中生長的某些藻類與水生細菌，共同處於同一水域，但相互影響很小。

 由於中性同生不能明顯地表現生物間的相互作用，因而研究極少。

 

二、偏利共生

 偏利共生（commensalism），又稱同住，是指兩種微生物生活在同一環境內，在生長過程中其中一種受益，而另一種不受影響。

 偏利共生常見的現象是一種微生物產生的代謝產物作為另一種微生物的營養。例如，濕土表麵或水麵上生長的藻類和藍細菌能分泌多糖、多肽或有機酸，供給細菌生長。

 另外，一種微生物生長導致的環境改變給其它微生物的生長提供有利條件，也屬於偏利共生。例如好氧菌的生長導致環境的氧化還原電位降低，使之適合厭氧菌的生長。因此，當好氧菌和厭氧菌共存與一小環境時，可造成有利於厭氧菌生長的無氧環境。

 

三、互惠同生

 互惠同生（protocooperation），又稱初級合作，是指兩種可以單獨生活的生物，當它們生活在一起時，通過各自的代謝活動而有利於對方。因此，這是一種“可分可合，合比分好”的相互關係。

 例如，在土壤中，纖維素分解菌與好氧性自生固氮菌生活在一起時，後者可將固定的有機氮化物供給前者，而前者因分解纖維素而產生的有機酸可作為後者的碳源和能源，兩者相互為對方創造有利的條件，促進了各自的生長繁殖。

 人體腸道正常菌群與宿主間的關係，主要是互惠同生的關係。人體為腸道微生物提供了良好的生態環境，使微生物能在腸道得以生長繁殖；而腸道內的正常菌群可以完成多種代謝反應，促進人體的生長發育。腸道微生物所完成的某些生化過程是人體本身無法完成的，如硫胺素、核黃素等維生素的合成。此外，人體腸道中的正常菌群還可抑製或排斥外來腸道致病菌的侵入。

 

四、共生

   兩種生物共同生活在一起，相互依賴，在生理代謝中相互分工協作，不能獨立生存，這種關係稱為共生（mutualism，symbiosis）。

地衣是微生物間共生的典型，是真菌和藻類的共生體。地衣中的真菌一般都屬於子囊菌，而藻類則為綠藻或藍細菌。藻類或藍細菌進行光合作用，為真菌提供有機營養，而真菌則以其產生的有機酸去分解岩石中的某些成分，為藻類或藍細菌提供所必需的礦質元素。

   根瘤菌與豆科植物共生形成根瘤共生體，形成共生關係。根瘤菌固定大氣中的氮氣，為植物提供氮素養料，而豆科植物根的分泌物能刺激根瘤菌的生長，同時，還為根瘤菌提供穩定的生長條件.

 微生物與動物共生的例子也很多，如牛、羊、鹿、駱駝和長頸鹿等反芻動物與瘤胃微生物的共生。

 

五、捕食

  捕食（predation），又稱獵食，一般指一種大型的生物直接捕捉、吞食另一種小型生物以滿足其營養需要的相互關係。

例如，原生動物捕食細菌和藻類，是水體生態係統中食物鏈的基本環節，對汙水的淨化處理具有重要的作用。

 

六、寄生

   寄生（parasitism），一般指一種小型生物生活在另一種較大型生物的體內或體表，從中取得營養和進行生長繁殖，同時使後者蒙受損害甚至被殺死的現象。前者稱為寄生物，後者稱為寄主。有些寄生物一旦離開寄主就不能生長繁殖，這類寄生物稱為專性寄生物。有些寄生物在脫離寄主以後營腐生生活，這些寄生物稱為兼性寄生物。

   在微生物中，噬菌體寄生於細菌是常見的寄生現象。此外，細菌與真菌，真菌與真菌之間也存在著寄生關係。土壤中存在著一些細菌侵入真菌體內生長繁殖，最終殺死了寄主真菌，造成真菌菌絲溶解。 

 微生物寄生於植物之中，常引起植物病害。其中以真菌病害最為普遍(約占95％)，受侵染的植物會發生腐爛、潰瘍、根腐、葉腐、葉斑、萎蔫、過度生長等症狀。

 

七、偏害共生

  偏害共生（amensalism），又稱拮抗，是指一種微生物在其生命活動過程中，產生某種代謝產物或改變環境條件，從而抑製其他微生物的生長繁殖，甚至殺死其他微生物的現象。

根據拮抗作用的選擇性，可將微生物間的拮抗關係分為非特異性拮抗關係和特異性的拮抗關係兩類。

 在製造泡菜、青貯飼料過程中，乳酸杆菌能產生大量乳酸導致環境的pH下降，從而抑製了其他微生物的生長發育，這是一種非特異拮抗關係，因為這種抑製作用沒有特定專一性，對不耐酸的細菌均有抑製作用。

  許多微生物在生命活動過程中，能產生某種抗生素，具有選擇性地抑製或殺死別種微生物的作用，這是一種特異性拮抗關係。如青黴菌產生的青黴素抑製革蘭氏陽性菌，鏈黴菌產生的製黴菌素抑製酵母菌和黴菌等。

 

八、競爭

   當兩種微生物對某種環境因子有相同的要求時，就會發生爭先攝取該種因子以滿足生長代謝的需要，這種現象稱競爭（competition）。

   由於微生物的群體密度大，代謝強度大，所以競爭十分激烈。在一個小環境內，不同的時間會出現不同的優勢種群，優勢微生物在某種環境下能最有效地適應當時的環境，但環境一旦改變，就可能被另外的微生物替代形成新的優勢種群，這就是微生物間的相互競爭。微生物種群的交替改變，對於土壤和水體中的各種物質的分解具有重要的作用。

  微生物所需要的共同營養越缺乏，競爭就越激烈。競爭的結果是某些微生物處於局部優勢，另外的微生物處於劣勢。但處於劣勢的微生物並不是完全死亡，仍有少數細胞存活，環境發生改變，變得適合於劣勢的微生物的生長時，它又將可能變成優勢菌。