微生物的分布

第 六 章 微 生 物 的 分 布 微 生 物 种 类 多 ， 代 谢 类 型 多 样 ， 繁殖 迅 速 ， 适 应 环 境 能 力 强 ， 广 泛 分 布在 自 然 界 中 ， 无 论 是 陆 地 、 水 域 、 空气 、 动 植 物 等 ， 甚 至 在 一 些 极 端 环 境中 也 有 微 生 物 的 存 在 . 第 一 节 微 生 物 在 自 然 界 的 分 布一 、 土 壤 中 的 微 生 物（ 一 ） 土 壤 环 境 适 合 微 生 物 的 生 长1 土 壤 中 有 各 种 有 机 物 和 无 机 物 ；2 温 度 恒 定 ， 昼 夜 温 差 和 季 节 温 差 不 大 ；3 经 常 保 持 一 定 的 湿 度 ；4 酸 碱 适 中 (pH大 多 5.5-8.5之 间 )， 缓 冲 性 强 ；5 空 隙 中 充 满 着 空 气 和 水 分 ， 渗 透 压 适 中 。 是 微 生 物 在 自 然 界 最 大 的 贮 藏 所 。 （ 二 ） 土 壤 中 微 生 物 的 分 布 土 壤 中 微 生 物 的 分 布 受 地 理 区 域 、 环 境 条 件 和 土壤 深 浅 等 因 素 的 影 响 。 一 般1 肥 沃 泥 土 中 微 生 物 多 ； 每 克 肥 土 中 通 常 含 有 几 亿 至几 十 亿 个 微 生 物 ， 贫 瘠 土 壤 每 克 也 有 几 百 万 至 几千 万 个 微 生 物 。2 表 层 和 深 层 含 菌 量 较 少 ， 在 距 离 地 面 10-20cm的 土层 中 含 菌 量 最 多 ， 在 4-5m的 深 土 层 中 几 乎 呈 无 菌状 态 ；3 随 季 节 的 变 化 微 生 物 的 数 量 也 有 所 改 变 。 （ 三 ） 土 壤 中 微 生 物 的 种 类（ 1） 细 菌 数 量 ： 7090%； 种 类 ： 主 要 为腐 生 ， 少 数 自 养 分 布 ： 表 层 最 多 ， 随 土 层 加 深 减 少 ，厌 氧 菌 反 之 。 （ 2） 放 线 菌 数 量 ： 530% （ 3） 真 菌 （ 4） 藻 类 （ 5） 原 生 动 物 农 田 土 壤 上 层 15cm处 微 生 物 数 量 和 生 物 量 微 生 物 土 壤 中 的 数 量 (个 /g)生 物 量 （ g/m2）细 菌放 线 菌真 菌藻 类原 生 动 物 9.8 1072.0 1061.2 1022.5 2043.0 10 4 160160200328 微 生 物 名 称 在 土 壤 中 生 存 的 时 间 （ d） 猪 瘟 病 毒 5（ 土 和 血 一 起 干 燥 时 ） 巴 氏 杆 菌 14（ 表 层 土 壤 中 ） 化 脓 性 杆 菌 60 伤 寒 杆 菌 90 布 氏 杆 菌 100 猪 丹 毒 杆 菌 166（ 土 壤 尸 体 内 ） 结 核 杆 菌 150 730不 同 微 生 物 在 土 壤 中 生 存 的 时 间 土 壤 的 细 菌 学 检 查 主 要 测 定 菌 落 总 数 、 大 肠 菌 值 和 产 气 荚 膜梭 菌 值 3项 指 标 。 大 肠 菌 值 (产 气 荚 膜 梭 菌 值 )是 指 能 检 出 大 肠 杆 菌 (产 气 荚 膜 梭 菌 )的 最 小土 壤 量 (g)。 二 、 水 中 的 微 生 物 水 环 境 ： 地 球 的 70%左 右 由 水 覆 盖 ， 其 中溶 解 和 悬 浮 有 机 物 和 无 机 物 ， 流 动 水 有 氧 渗入 可 供 微 生 物 生 长 ， 是 微 生 物 栖 息 的 第 二 天然 场 所 。 (一 ) 水 体 中 微 生 物 的 来 源 土 壤 、 空 气 、 动 植 物 尸 体 、 人 和 动 物 的 排 泻 物 、工 业 及 生 活 污 水 。(二 ) 种 类 水 中 存 在 的 微 生 物 90%为 革 兰 氏 阴 性 菌 ， 主 要有 弧 菌 、 假 单 胞 菌 、 黄 杆 菌 等 。 (三 ) 微 生 物 在 水 体 中 的 分 布 表 现 为 水 平 分 布 和 垂 直 分 布 的 规 律 。 此 外 ， 相同 水 域 的 不 同 浓 度 微 生 物 的 含 量 及 分 布 也 不 同 。(四 ) 水 体 中 的 病 原 微 生 物 通 过 水 体 传 播 的 病 原 微 生 物 主 要 有 沙 门 氏 菌 属 、志 贺 氏 菌 属 、 霍 乱 弧 菌 等 。 影 响 水 体 微 生 物 分 布 的 因 素 有 机 物 含 量 温 度 水 的 深 度 日 光 与 水 体 的 溶 解 氧 量 淡 水 的 pH值 多 数 为 6.5-8.5， 因 而 适 于 多 数 水 生 微生 物 的 生 长 。 大 多 来 源 于 土 壤 、 空 气 、 污 水 等 。 一般1 有 机 物 含 量 多 ， 温 度 适 中 的 地 方 微 生 物 多 ； 深 层 水中 厌 氧 微 生 物 较 多 ， 而 表 层 水 中 好 氧 微 生 物 较 多 ；2 远 离 人 群 的 水 体 中 ， 微 生 物 少 ， 且 以 自 养 型 为 主 ；在 人 口 密 集 的 区 的 湖 泊 和 河 流 内 ， 微 生 物 多 ， 且 多是 腐 生 型 细 菌 和 原 生 动 物 在 饮 用 水 的 微 生 物 学 检 测 中 ， 由于 水 体 中 病 原 菌 较 少 ， 所 以 通 常 采用 大 肠 菌 群 的 数 量 作 为 指 标 ， 判 断水 源 被 污 染 程 度 。 大 肠 菌 群 ： 系 指 一 群 在 37 中 经 24h培 养 能 分 解 乳 糖 、 产酸 产 气 、 需 氧 或 兼 性 厌 氧 的 革 兰 氏 阴 性 无 芽 胞杆 菌 。 该 菌 群 主 要 来 源 于 人 、 畜 粪 便 ， 大 肠 菌群 数 愈 多 ， 表 示 粪 便 污 染 的 情 况 愈 严 重 ， 也 间接 表 明 可 能 有 肠 道 致 病 菌 污 染 ， 故 以 此 作 为 水污 染 程 度 的 指 标 。 水 中 大 肠 菌 群 系 以 及 100ml检 样 内 大 肠 菌 群 最 近 似 数 （ MPN） 表 示 。 海 水 中 含 有 很 高 的 盐 分 ， 渗 透 压 大 。一 般 微 生 物 难 以 生 存 ， 所 以 海 洋 微 生 物多 为 嗜 盐 菌 ， 并 能 耐 受 高 渗 透 压 。 深 海中 的 微 生 物 还 能 耐 受 低 营 养 、 低 温 和 很高 的 静 水 压 。 微 生 物 名 称 水 的 性 质 生 存 时 间 （ d）大 肠 杆 菌 蒸 馏 水 24 72伤 寒 杆 菌 蒸 馏 水 3 81坏 死 杆 菌 蒸 馏 水 15细 螺 旋 体 河 水 9090 2 高 盐 环 境 中 的 微 生 物 高 盐 环 境 -盐 湖 、 盐 池 和 盐 腌 制 的 食 品 等是 常 见 的 高 盐 环 境 。 通 常 把 能 在 含 盐 量 高于 的 环 境 中 生 长 的 微 生 物 称 为 极 端嗜 盐 菌 ， 常 见 的 种 类 有 盐 球 菌 属 微 生 物 的 不 同 嗜 盐 类 群嗜 盐 类 群 最 适 生 长 盐 浓(NaC1) 实 例非 嗜 盐 微 生物 0.2mol/L 淡 水 微 生 物弱 嗜 盐 微 生物 0.2-0.5mol/L 大 多 数 海 洋 微 生 物中 等 嗜 盐 微生 物 0.5-2.5mol/L 某 些 细 菌 和 藻 类极 端 嗜 盐 微生 物 2.5-5.2mol/L 盐 杆 菌 和 盐 球 菌耐 盐 微 生 物 耐 受 范 围0.2-2.5mol/L 金 黄 色 葡 萄 球 菌 和 其 他 葡 萄 球菌 ， 耐 盐 酵 母 菌 等 3 高 压 环 境 中 的 微 生 物 自 然 界 的 高 压 环 境 主 要 存 在 于 深 海 中 ， 多 数 海 洋 底部 的 压 力 在 100个 大 气 压 以 上 ， 最 深 处 约 为 1100个 大气 压 。 研 究 表 明 从 常 压 环 境 中 分 离 的 多 数 微 生 物 在200-600个 大 气 压 的 高 压 环 境 中 将 受 到 抑 制 或 死 亡 ，高 压 条 件 主 要 抑 制 常 压 微 生 物 细 胞 蛋 白 质 合 成 、 质膜 上 物 质 和 能 量 的 传 递 及 酶 的 代 谢 活 性 。 高 压 环 境中 生 长 的 主 要 是 细 菌 ， 如 分 离 自 深 海 淤 泥 的 耐 压 假单 胞 菌 ， 生 长 十 分 迟 缓 ， 代 时 为 33天 。 类 型 最 低 生 长 压 最 适 生 长 压 最 高 生 长 压耐 压 菌 未 测 1-100 500嗜 压 菌 1 400-500 700极 端 嗜 压 菌 400 700-800 1035 一 、 正 常 动 物 体 细 菌 的 分 布 1 哺 乳 动 物 （ 一 ） 体 表 的 微 生 物 动 物 的 体 表 由 于 与 外 界 环 境 密 切 接 触 ， 常 附 着 有各 种 各 样 的 微 生 物 ， 如 细 菌 、 放 线 菌 和 霉 菌 等 。（ 二 ） 呼 吸 道 的 微 生 物 呼 吸 道 上 部 ， 特 别 是 在 鼻 粘 膜 上 ， 经 常 存 在 着 由于 吸 气 随 空 气 进 入 的 细 菌 。 呼 吸 道 下 段 ， 细 菌 逐 渐减 少 。 支 气 管 末 梢 及 肺 泡 内 是 无 菌 的 。 寄 生 在 动 物 上 呼 吸 道 中 的 细 菌 有 葡 萄 球 菌 、 链 球菌 、 双 球 菌 、 巴 氏 杆 菌 及 其 他 革 兰 氏 阴 性 菌 等 。 （ 三 ） 消 化 道 的 微 生 物 胚 胎 期 和 新 分 娩 的 幼 畜 ， 其 消 化 道 是 无 菌 的 。 在 出生 后 数 小 时 的 幼 畜 消 化 道 中 即 能 发 现 微 生 物 。 不 同 部位 的 细 菌 种 类 和 数 量 差 异 很 大 。 口 腔 细 菌 较 多 ， 有 葡 萄 球 菌 、 链 球 菌 、 乳 杆 菌 、棒 状 杆 菌 、 螺 旋 体 等 ； 食 道 细 菌 极 少 ； 胃 因 受 胃 酸 的 限 制 细 菌 极 少 ， 主 要 是 乳 杆 菌 、 幽门 螺 杆 菌 和 胃 八 叠 球 菌 等 少 量 耐 酸 菌 。小 肠 由 于 受 各 种 消 化 液 的 杀 菌 作 用 ， 细 菌 较 少 ，特 别 是 在 十 二 指 肠 受 胆 汁 的 作 用 细 菌 极 少 ；大 肠 和 直 肠 因 消 化 液 减 弱 ， 食 物 产 残 渣 停 留 时 间较 长 ， 并 含 有 丰 富 的 营 养 物 质 ， 因 此 ， 微 生 物 种类 ， 数 量 最 多 ， 通 常 以 大 肠 杆 菌 、 拟 杆 菌 、 消 化球 菌 、 乳 酸 菌 等 为 主 。 消 化 道 中 微 生 物 的 种 类 和 数 量 虽 多 ，但 也 可 因 饲 料 的 种 类 、 饲 养 管 理 条件 和 机 体 健 康 状 况 而 有 所 变 动 。 （ 四 ） 泌 尿 生 殖 道 的 微 生 物 健 康 动 物 的 子 宫 、 卵 巢 、 睾 丸 等 是 无 菌 的 。但 在 母 畜 的 阴 道 黏 膜 及 公 畜 的 尿 道 黏 膜 上 发现 有 葡 萄 球 菌 、 链 球 菌 、 抗 酸 性 细 菌 、 大 肠杆 菌 和 非 病 原 性 螺 旋 菌 等 。 2 禽 类 在 胚 胎 期 是 无 菌 的 ， 出 壳 后 雏 禽 消 化 道 很快 定 殖 大 量 细 菌 ， 形 成 微 生 物 群 体 。 嗉 囊 ： 主 要 为 乳 杆 菌 ； 小 肠 ： 兼 性 厌 氧 菌 增 多 ， 如 链 球 菌 等 ； 大 肠 和 盲 肠 ： 主 要 是 厌 氧 菌 ， 如 双 歧 杆 菌 、乳 杆 菌 和 拟 杆 菌 。 盲 肠 的 优 势 菌 为 真 杆 菌 、梭 杆 菌 、 消 化 链 球 菌 等 。 二 正 常 动 物 体 内 细 菌 的 微 生 态 关 系 1.正 常 菌 群 的 概 念 在 正 常 动 物 的 体 表 或 体 内 腔 道 经 常 有 一 层微 生 物 或 微 生 物 层 存 在 ， 它 对 宿 主 不 但 无 害 ，而 且 是 有 益 的 和 必 需 的 ， 这 一 微 生 物 层 称 为正 常 微 生 物 群 或 正 常 菌 群 。 2.微 生 物 种 群 内 个 体 间 的 相 互 关 系 协 作 和 竞 争 一 般 来 说 ， 在 低 密 度 是 协 作 关 系 占优 势 ， 高 密 度 时 竞 争 关 系 占 优 势 。 3.菌 群 失 调 正 常 情 况 下 ， 正 常 菌 群 与 宿 主 、 环 境 间 处于 协 调 ， 维 持 着 一 定 的 生 态 平 衡 ， 对 动 物 是有 利 的 。 如 果 宿 主 患 病 、 外 科 手 术 、 环 境 改变 和 滥 用 抗 菌 药 物 等 ， 宿 主 集 体 某 个 部 位 的正 常 菌 群 中 微 生 物 种 类 、 数 量 和 栖 息 处 将 会发 生 改 变 ， 即 称 为 菌 群 失 调 。 （ 一 ） 乳 汁 的 微 生 物 乳 汁 含 有 多 种 营 养 成 分 ， 也 是 微 生 物 最 好 的 培养 基 。 乳 汁 被 微 生 物 污 染 的 主 要 来 源 取 决 于 动 物 的 皮肤 被 毛 ， 挤 乳 的 容 器 、 工 具 等 ， 饲 料 、 垫 草 、粪 便 和 空 气 中 微 生 物 的 污 染 也 是 不 可 低 估 的 。 患 乳 房 炎 及 其 他 疾 病 的 动 物 的 乳 中 有 大 量 的 细菌 ， 常 可 发 现 葡 萄 球 菌 、 链 球 菌 、 结 核 杆 菌 、布 氏 杆 菌 。 （ 二 ） 肉 类 中 的 微 生 物 健 康 动 物 的 组 织 内 部 一 般 是 无 菌 的 ， 但 实际 上 普 通 的 鲜 肉 ， 往 往 含 有 或 多 或 少 的 微 生物 。 污 染 鲜 肉 的 微 生 物 ， 包 括 细 菌 、 酵 母 和 霉菌 。 它 们 常 引 起 鲜 肉 的 腐 败 、 酸 败 、 发 霉 及肌 肉 变 色 ， 结 核 杆 菌 、 布 氏 杆 菌 、 炭 疽 杆 菌等 病 原 微 生 物 ， 能 引 起 人 畜 共 患 传 染 病 的 散播 。 （ 三 ） 禽 蛋 中 的 微 生 物 新 鲜 禽 蛋 通 常 是 无 菌 的 ， 因 为 新 鲜 蛋 的 蛋 壳表 面 有 一 层 胶 状 物 质 ， 蛋 壳 内 有 一 层 薄 膜 ， 蛋壳 的 这 种 天 然 屏 障 能 够 机 械 地 阻 挡 微 生 物 的 入侵 ； 而 蛋 白 质 内 含 有 有 杀 菌 作 用 的 溶 菌 酶 及 特有 的 碱 性 环 境 （ PH值 9.4 6） 等 ,均 有 抑 制或 杀 灭 微 生 物 的 作 用 。 污 染 鲜 蛋 的 微 生 物 常 见 有 枯 草 杆 菌 、 变 形 杆菌 、 产 碱 类 杆 菌 及 某 些 霉 菌 等 。 无 菌 动 物 （ 缩 写 为 GF） 是 指 正 常 的健 康 胎 儿 用 无 菌 手 术 取 出 来 ， 立 刻 饲 养 在 无任 何 微 生 物 的 环 境 中 的 动 物 。无 特 定 病 原 体 动 物 （ SPF） ， 是 指不 患 某 些 特 定 病 原 微 生 物 和 寄 生 虫 疾 病 的 家畜 和 家 禽 。 互 生 关 系 共 生 关 系 竞 争 关 系 寄 生 关 系 拮 抗 作 用 一 、 互 生 关 系 概 念 ： 两 种 生 物 都 可 以 单 独 生 活 ， 当生 活 在 一 起 时 ， 比 单 独 生 活 的 好 ， 但 二者 不 形 成 共 生 组 织 (生 命 整 体 )的 关 系 。 如 ： 人 体 肠 道 中 正 常 菌 群 与 人 的 互 生 二 、 共 生 关 系 概 念 ： 指 两 种 生 物 在 一 起 生 活 ， 互 相 提 供必 要 的 生 活 条 件 ， 彼 此 依 赖 ， 形 成 一 个 在 形态 上 具 有 共 同 结 构 ， 而 在 生 理 上 却 相 互 分 工 ，互 换 生 命 活 动 产 物 的 生 存 关 系 。 如 将 二 者 分开 ， 各 自 都 生 活 不 好 。 如 ： 瘤 胃 微 生 物 与 反 刍 动 物 、 根 瘤 菌 与植 物 等 三 、 竞 争 关 系 多 种 微 生 物 共 同 生 活 于 一 个 环 境 中 时 ， 或因 一 种 微 生 物 优 先 利 用 有 限 养 料 ， 致 使 另 一种 微 生 物 养 料 缺 乏 ， 生 长 发 育 受 阻 ； 或 因 一种 微 生 物 生 长 迅 速 ， 占 领 基 质 表 面 和 充 斥 空间 ， 使 另 一 种 微 生 物 无 处 容 身 而 生 长 受 抑 。竞 争 导 致 优 势 种 群 的 胜 利 和 劣 势 种 群 的 淘 汰 。 四 、 寄 生 关 系 寄 生 是 一 种 生 物 生 活 在 另 一 种 生 物表 面 或 体 内 并 对 后 者 产 生 危 害 的 相 互关 系 。 在 这 一 关 系 中 前 者 称 为 寄 生 物 ，后 者 称 为 寄 主 。 如 ： 病 原 微 生 物 与 宿 主 五 、 拮 抗 作 用 这 是 一 种 微 生 物 通 过 产 生 某 种 特 殊 的 代 谢产 物 或 改 变 环 境 条 件 来 抑 制 或 杀 死 另 一 微 生物 种 群 的 现 象 。1 非 特 异 性 拮 抗 作 用 指 一 种 微 生 物 通 过 自 身 的 代 谢 活 动 改 变 环境 条 件 ,非 特 异 性 地 抑 制 其 他 微 生 物 的 作 用 。其 作 用 方 式 ： 产 酸 产 生 乙 醇 改 变 氧 分压 。 2 特 异 性 拮 抗 作 用 是 一 种 微 生 物 在 代 谢 活 动 中 专 门 产 生 的 一些 特 殊 次 生 代 谢 产 物 能 在 低 浓 度 下 有 选 择 性地 抑 制 或 杀 死 另 一 种 微 生 物 的 作 用 。 依 产 物 的 作 用 性 质 可 分 为 两 类 ： 细 菌 素 和抗 生 素 。