微生物在自然界中的分布與菌種資源的開(kāi)發(fā) （1）

一、微生物在自然界中的分布

    微生物種類(lèi)繁多，繁殖迅速，適應環(huán)境能力強，因此廣泛分布于自然界中，無(wú)論是陸地、水體、空氣、動(dòng)植物以及人體的外表面和內部的某些器官，甚至在一些極端環(huán)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(huán)境，它具有微生物所需要的一切營(yíng)養物質(zhì)和微生物進(jìn)行生長(cháng)和繁殖及生命活動(dòng)的各種條件。大多數微生物不能進(jìn)行光合作用，需要靠有機物來(lái)生活，進(jìn)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(zhì)元素的含量濃度也很適于微生物的生長(cháng)；土壤中的水分雖然變化較大，但基本上可以滿(mǎn)足微生物的需要；土壤的酸堿度接近中性，緩沖性較強，適合大多數微生物生長(cháng)；土壤的滲透壓大都不超過(guò)微生物的滲透壓；土壤空隙中充滿(mǎn)著(zhù)空氣和水分，為好氧和厭氧微生物的生長(cháng)提供了良好的環(huán)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，微生物便可免于被陽(yáng)光直射致死。這些都為微生物生長(cháng)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(chēng)，這里的微生物數量最大，類(lèi)型最多，是人類(lèi)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(lèi)都很多，包含細菌、放線(xiàn)菌、真菌、藻類(lèi)和原生動(dòng)物等類(lèi)群。其中細菌最多，約占土壤微生物總量的 70 ％一 90 ％，放線(xiàn)菌、真菌次之，藻類(lèi)和原生動(dòng)物等較少。土壤微生物通過(guò)其代謝活動(dòng)可改變土壤的理化性質(zhì)，進(jìn)行物質(zhì)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(yíng)養狀況、溫度和 pH 等對微生物的分布影響較大。在有機質(zhì)含量豐富的黑土、草甸土、磷質(zhì)石灰土和植被茂盛的暗棕壤中，微生物的數量較多；而在西北干旱地區的棕鈣土，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。其主要原因是由于土壤不同層次中的水分、養料、．通氣、溫度等環(huán)境因子的差異，及微生物的特性不同。表面土的微生物數量少，因為這里缺水，受紫外線(xiàn)照射微生物易死亡；在 5~ 20cm 土壤層中微生物數量最多，若是植物根系附近，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(yíng)養和氧氣每克土中僅有幾個(gè)。

    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(gè)月呈冰凍狀態(tài)，微生物數量明顯減少。當春季到來(lái)，氣溫回升，隨著(zhù)植物的生長(cháng)，根系分泌物增加，微生物的數量迅速上升。有的地區，夏季炎熱干旱，微生物數量也隨之下降，至秋天雨水來(lái)臨，加上秋收后大量植物殘體進(jìn)入土壤，微生物數量又急劇上升。這樣，在一年里土壤中會(huì )出現兩個(gè)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(zhù)多種無(wú)機和有機物質(zhì)，能供給微生物營(yíng)養而使其生長(cháng)繁殖，水體是微生物棲息的第二天然場(chǎng)所。天然水體可大致分為淡水和海水兩大類(lèi)型。

1 ．淡水微生物

    淡水主要存在于陸地上的江河、湖泊、池塘、水庫和小溪中，因此淡水中的微生物多來(lái)自于土壤、空氣、污水或動(dòng)植物尸體等。尤其是土壤中的微生物，常隨同土壤被雨水沖刷進(jìn)入江河、湖泊中。來(lái)自土壤中的微生物，一部分生活在營(yíng)養稀薄的水中，一部分附著(zhù)在懸浮于水體中的有機物上，一部分隨著(zhù)泥沙或較大的有機物殘體沉淀到湖底淤泥中，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(huán)境而死亡。因此水體中的微生物的種類(lèi)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(huán)境因子影響，最重要的一個(gè)因子是營(yíng)養物質(zhì)，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 , 并以自養型種類(lèi)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。另外還有色桿菌屬，無(wú)色桿菌屬和微球菌屬等腐生型細菌，它們能在低含量營(yíng)養的清水中生長(cháng)。霉菌中也有一些水生性種類(lèi)，如水霉屬和綿霉屬的一些種可生長(cháng)于腐爛的有機體上。藻類(lèi)及一些原生動(dòng)物常在水面生長(cháng)，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。

    處于城鎮等人口密集區的湖泊、河流以及下水道的溝水中，由于流入了大量的人畜排泄物、生活污水和工業(yè)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(gè)／ mL ，這些微生物大多數是腐生型細菌和原生動(dòng)物，其中數量較多的是無(wú)芽孢革蘭氏陰性細菌，如變形桿菌屬，大腸桿菌、產(chǎn)氣腸桿菌和產(chǎn)堿桿菌屬等。有時(shí)甚至還含有傷寒、痢疾、霍亂及傳染性肝炎等病原體。這種污水如不經(jīng)凈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(chēng)為腐敗水體中的微生物。

    水中微生物的含量和種類(lèi)對該水源的飲用價(jià)值影響很大。在飲用水的微生學(xué)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。由于水中病原菌數比較少，所以通常采用與其有相同來(lái)源的大腸菌群的數量作為指標，來(lái)判斷水源被人、畜糞便污染的程度，從而間接推測其他病原菌存在的概率。根據我國有關(guān)部門(mén)所規定的飲用水標準，自來(lái)水細菌總數不可超過(guò) 100 個(gè)／ mL ，當超過(guò) 500 個(gè) /mL ，即不可作為飲用水了， ( 37 ℃ ，培養24h) ，大腸菌群數不能超過(guò) 3 個(gè) /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，并能耐受高滲透壓，如鹽生鹽桿菌。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(cháng)，如水活微球菌和浮游植物弧菌。

    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(gè)／ mL ，而遠洋的海水中，只有 10 一 250 個(gè)／ mL 。

    許多海洋細菌能發(fā)光，稱(chēng)為發(fā)光細菌。這些菌在有氧存在時(shí)發(fā)光，對一些化學(xué)藥劑與毒物較敏感，故可用于監測環(huán)境污染物。

（三）空氣中的微生物

    空氣中沒(méi)有微生物生長(cháng)繁殖所需要的營(yíng)養物質(zhì)和充足的水分，還有日光中有害的紫外線(xiàn)的照射，因此空氣不是微生物良好的生存場(chǎng)所，但空氣中卻飄浮著(zhù)許多微生物。這是由于土壤、水體、各種腐爛的有機物以及人和動(dòng)植物體上的微生物，都可隨著(zhù)氣流的運動(dòng)被攜帶到空氣中去，微生物身小體輕能隨空氣流動(dòng)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(chǎng)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。

    由于塵埃的自然沉降，所以越近地面的空氣，其含菌量越高。然而微生物在高空中分布的記錄卻越來(lái)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，芽孢桿菌，產(chǎn)色素細菌以及對干燥和射線(xiàn)有抵抗力的真菌孢子等。也可能有病原菌，如結核分支桿菌、白喉桿菌等，尤其在醫院附近。

    空氣中含有大量的微生物，因此，在發(fā)酵工廠(chǎng)，在空氣進(jìn)入空氣壓縮機前，要先進(jìn)行過(guò)濾器。

    測定空氣中微生物的數目可用培養皿沉降方法進(jìn)行。凡須進(jìn)行空氣消毒的場(chǎng)所，如手術(shù)室、病房、微生物接種室或培養室等處可用紫外線(xiàn)消毒、甲醛等藥物熏蒸。