微生物和環(huán)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(lèi)或微生物與其他生物出現在一個(gè)限定的空間內，它們之間互為環(huán)境，相互影響，既有相互依賴(lài)又有相互排斥，表現出相互間復雜的關(guān)系，但從總的方面來(lái)看，大體上可分為以下8種關(guān)系：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(chēng)中性共棲，是指兩種微生物生活在同一環(huán)境內，但不發(fā)生生態(tài)關(guān)系，至少沒(méi)有明顯直接的生態(tài)關(guān)系。因為它們要求的環(huán)境條件不同，互不改變各自所需要的環(huán)境，故稱(chēng)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(cháng)的某些藻類(lèi)與水生細菌，共同處于同一水域，但相互影響很小。

 由于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(chēng)同住，是指兩種微生物生活在同一環(huán)境內，在生長(cháng)過(guò)程中其中一種受益，而另一種不受影響。

 偏利共生常見(jiàn)的現象是一種微生物產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物作為另一種微生物的營(yíng)養。例如，濕土表面或水面上生長(cháng)的藻類(lèi)和藍細菌能分泌多糖、多肽或有機酸，供給細菌生長(cháng)。

 另外，一種微生物生長(cháng)導致的環(huán)境改變給其它微生物的生長(cháng)提供有利條件，也屬于偏利共生。例如好氧菌的生長(cháng)導致環(huán)境的氧化還原電位降低，使之適合厭氧菌的生長(cháng)。因此，當好氧菌和厭氧菌共存與一小環(huán)境時(shí)，可造成有利于厭氧菌生長(cháng)的無(wú)氧環(huán)境。

 

三、互惠同生

 互惠同生（protocooperation），又稱(chēng)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(shí)，通過(guò)各自的代謝活動(dòng)而有利于對方。因此，這是一種“可分可合，合比分好”的相互關(guān)系。

 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(shí)，后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(chǎn)生的有機酸可作為后者的碳源和能源，兩者相互為對方創(chuàng )造有利的條件，促進(jìn)了各自的生長(cháng)繁殖。

 人體腸道正常菌群與宿主間的關(guān)系，主要是互惠同生的關(guān)系。人體為腸道微生物提供了良好的生態(tài)環(huán)境，使微生物能在腸道得以生長(cháng)繁殖；而腸道內的正常菌群可以完成多種代謝反應，促進(jìn)人體的生長(cháng)發(fā)育。腸道微生物所完成的某些生化過(guò)程是人體本身無(wú)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制或排斥外來(lái)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(lài)，在生理代謝中相互分工協(xié)作，不能獨立生存，這種關(guān)系稱(chēng)為共生（mutualism，symbiosis）。

地衣是微生物間共生的典型，是真菌和藻類(lèi)的共生體。地衣中的真菌一般都屬于子囊菌，而藻類(lèi)則為綠藻或藍細菌。藻類(lèi)或藍細菌進(jìn)行光合作用，為真菌提供有機營(yíng)養，而真菌則以其產(chǎn)生的有機酸去分解巖石中的某些成分，為藻類(lèi)或藍細菌提供所必需的礦質(zhì)元素。

   根瘤菌與豆科植物共生形成根瘤共生體，形成共生關(guān)系。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(cháng)，同時(shí)，還為根瘤菌提供穩定的生長(cháng)條件.

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

 

五、捕食

  捕食（predation），又稱(chēng)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(mǎn)足其營(yíng)養需要的相互關(guān)系。

例如，原生動(dòng)物捕食細菌和藻類(lèi)，是水體生態(tài)系統中食物鏈的基本環(huán)節，對污水的凈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(yíng)養和進(jìn)行生長(cháng)繁殖，同時(shí)使后者蒙受損害甚至被殺死的現象。前者稱(chēng)為寄生物，后者稱(chēng)為寄主。有些寄生物一旦離開(kāi)寄主就不能生長(cháng)繁殖，這類(lèi)寄生物稱(chēng)為專(zhuān)性寄生物。有些寄生物在脫離寄主以后營(yíng)腐生生活，這些寄生物稱(chēng)為兼性寄生物。

   在微生物中，噬菌體寄生于細菌是常見(jiàn)的寄生現象。此外，細菌與真菌，真菌與真菌之間也存在著(zhù)寄生關(guān)系。土壤中存在著(zhù)一些細菌侵入真菌體內生長(cháng)繁殖，最終殺死了寄主真菌，造成真菌菌絲溶解。 

 微生物寄生于植物之中，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(huì )發(fā)生腐爛、潰瘍、根腐、葉腐、葉斑、萎蔫、過(guò)度生長(cháng)等癥狀。

 

七、偏害共生

  偏害共生（amensalism），又稱(chēng)拮抗，是指一種微生物在其生命活動(dòng)過(guò)程中，產(chǎn)生某種代謝產(chǎn)物或改變環(huán)境條件，從而抑制其他微生物的生長(cháng)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(guān)系分為非特異性拮抗關(guān)系和特異性的拮抗關(guān)系兩類(lèi)。

 在制造泡菜、青貯飼料過(guò)程中，乳酸桿菌能產(chǎn)生大量乳酸導致環(huán)境的pH下降，從而抑制了其他微生物的生長(cháng)發(fā)育，這是一種非特異拮抗關(guān)系，因為這種抑制作用沒(méi)有特定專(zhuān)一性，對不耐酸的細菌均有抑制作用。

  許多微生物在生命活動(dòng)過(guò)程中，能產(chǎn)生某種抗生素，具有選擇性地抑制或殺死別種微生物的作用，這是一種特異性拮抗關(guān)系。如青霉菌產(chǎn)生的青霉素抑制革蘭氏陽(yáng)性菌，鏈霉菌產(chǎn)生的制霉菌素抑制酵母菌和霉菌等。

 

八、競爭

   當兩種微生物對某種環(huán)境因子有相同的要求時(shí)，就會(huì )發(fā)生爭先攝取該種因子以滿(mǎn)足生長(cháng)代謝的需要，這種現象稱(chēng)競爭（competition）。

   由于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(gè)小環(huán)境內，不同的時(shí)間會(huì )出現不同的優(yōu)勢種群，優(yōu)勢微生物在某種環(huán)境下能最有效地適應當時(shí)的環(huán)境，但環(huán)境一旦改變，就可能被另外的微生物替代形成新的優(yōu)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，對于土壤和水體中的各種物質(zhì)的分解具有重要的作用。

  微生物所需要的共同營(yíng)養越缺乏，競爭就越激烈。競爭的結果是某些微生物處于局部?jì)?yōu)勢，另外的微生物處于劣勢。但處于劣勢的微生物并不是完全死亡，仍有少數細胞存活，環(huán)境發(fā)生改變，變得適合于劣勢的微生物的生長(cháng)時(shí)，它又將可能變成優(yōu)勢菌。