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1、土壤微生物 藻類 原生動物 線蟲 土壤螨類 彈尾目 蚯蚓 植物根系,第二章 土壤生物及生態(tài)功能,一、土壤微生物的主要功能,分解、合成有機質(zhì) 改善和調(diào)節(jié)植物營養(yǎng)狀況，參與C、N循環(huán) 在生態(tài)系統(tǒng)中通過光合作用合成有機物 生產(chǎn)工業(yè)原料如乙醇丙酮等 生產(chǎn)發(fā)酵食品如醋奶酪面包等 生產(chǎn)藥物產(chǎn)品如抗生素胰島素等 有些為動植物病原微生物,第一節(jié) 土壤微生物及主要功能,二、土壤微生物的主要類群,細(xì)菌(Bacteria) 真菌(Fungi) 酵母菌(Yeast) 霉菌(Molds) 原生動物(Protozoa) 藻類(Algae) 病毒(Viruses),土壤微生物群體的組成：,病毒 病毒侵染所有種類的動植物和
2、微生物，能引起許多植物和動物的病害。寄生于細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)的病毒通常稱為噬菌體。 病毒由蛋白質(zhì)殼包被RNA或DNA分子的結(jié)構(gòu)組成。病毒顆粒無代謝活力，不能進(jìn)行呼吸作用和生物合成作用。病毒僅在寄主細(xì)胞中繁殖，它們誘導(dǎo)寄主細(xì)胞產(chǎn)生病毒必須的組分，然后進(jìn)行裝配。復(fù)制后的病毒從寄主細(xì)胞中釋放出來，并且具有侵染新的細(xì)胞的能力。 病毒可以以保持寄生能力的休眠狀態(tài)存在于土壤中。目前人們最關(guān)心的是對植物和動物有致病性的病毒顆粒在土壤中生存的能力以及進(jìn)入地下水的能力。,病毒(Viruses),Acellular Consist of DNA or RNA core surrounded by a protein co
3、at Coat may be enclosed in a lipid envelope Viruses are replicated only when they are in a living host cell,病 毒 粒 子,病 毒 顆 粒,病毒大小比較,腺病毒的結(jié)構(gòu)（有象大頭針樣的觸須）,,1、吸附 2、穿入與脫殼 3、生物合成 4、裝配成熟 與釋放,,,,,,病毒的復(fù)制圖：,細(xì)菌(Bacteria),原核生物Prokaryotes 細(xì)胞壁組成為肽聚糖 生殖方式為等分裂(Binary fission) 形態(tài)有球狀、桿狀、螺旋狀、弧狀等 具鞭毛(flagella) 原核生物：細(xì)胞核無核
4、膜包裹，只存在稱作核區(qū)的裸露DNA的原始單細(xì)胞生物,桿菌,球菌,螺旋菌,Acinetobacter sp.,Escherichia coli,Staphylococcus aureus,An Actinomycete,Gram positive,Gram negative,examples,紫色,紅色,G+細(xì)菌與G-細(xì)菌細(xì)胞壁的比較,革蘭氏陽性菌 （G+ ） 肽聚糖： 聚糖骨架 四肽側(cè)鏈 五肽交聯(lián)橋 磷壁酸 表面抗原 調(diào)節(jié)離子通過 革蘭氏陰性菌 （G-） 肽聚糖 ：聚糖骨架 四肽側(cè)鏈 外膜 ： 脂蛋白 脂質(zhì)雙層 脂多糖 脂質(zhì)A 核
5、心多糖 特異多糖,,,,,革蘭陽性菌的肽聚糖結(jié)構(gòu),G- 菌 肽 聚 糖 結(jié) 構(gòu),( DAP-二氯基庚二酸 ）,聚糖骨架：同G+ 菌 四肽側(cè)鏈：L-丙、D-谷、DAP、D-丙,,革蘭陽性菌的細(xì)胞壁,細(xì)胞膜,細(xì)胞質(zhì),磷壁酸,肽聚糖,,,肽聚糖,革蘭陰性菌的細(xì)胞壁,脂多糖,細(xì)胞質(zhì),細(xì)胞膜,脂蛋白,外膜,外膜蛋白,周漿間隙,,,,G+細(xì)菌細(xì)胞壁的構(gòu)造,革蘭氏染色原理：,反之， G-細(xì)菌因其細(xì)胞壁薄、外膜層類脂含量高、肽聚糖層薄和交聯(lián)度差，遇脫色劑乙醇后，以類脂為主的外膜迅速溶解，這時薄而松散的肽聚糖網(wǎng)不能阻擋結(jié)晶紫與碘復(fù)合物的溶出，因此，細(xì)胞退成無色。這時，再經(jīng)沙黃等紅色染料復(fù)染，就
6、使G-細(xì)菌呈紅色,通過結(jié)晶紫液初染和碘液媒染后，在細(xì)菌的細(xì)胞膜內(nèi)可形成不溶于水的結(jié)晶紫與碘的復(fù)合物。 G+細(xì)菌由于其細(xì)胞壁較厚、肽聚糖網(wǎng)層次多和交聯(lián)致密，故遇脫色劑乙醇（或丙酮）處理時，因失水而使網(wǎng)孔縮小，再加上它不含類脂，故乙醇的處理不會溶出縫隙，因此能把結(jié)晶紫與碘的復(fù)合物牢牢留在壁內(nèi)，使其保持紫色。,G+細(xì)菌與G-細(xì)菌一系列生物學(xué)特性的比較,G+細(xì)菌與G-細(xì)菌一系列生物學(xué)特性的比較,細(xì)菌細(xì)胞結(jié)構(gòu),細(xì)菌細(xì)胞的特殊構(gòu)造,1 .糖被（glycocalyx） 包被于某些細(xì)菌細(xì)胞壁外的一層厚度不定的透明膠狀物質(zhì)。糖被按其有無固定層次、層次厚薄又可細(xì)分為莢膜（capsule或macrocapsule即
7、大莢膜）、微莢膜（microcapsule）、粘液層（slime layer）和菌膠團(tuán)（zoogloea）等數(shù)種。,糖被的功能：保護(hù)作用，如保護(hù)細(xì)胞免受干旱損傷，保護(hù)細(xì)胞免受吞噬等；貯藏養(yǎng)料，以備營養(yǎng)缺乏時重新利用；作為滲透屏障和離子交換系統(tǒng)，以保護(hù)細(xì)菌免受金屬離子的毒害；表面附著作用，引起齲齒的streptococcus salivarius（唾液鏈球菌）分泌的糖被將細(xì)菌牢牢地粘附于齒表；細(xì)菌間的信息識別作用；堆積代謝廢物。,細(xì)菌細(xì)胞的特殊構(gòu)造,2、鞭毛（flagellum，flagella）,3、菌毛（pili）,4、芽孢（endospore） 在一些屬，包括芽孢桿菌屬和梭菌屬中產(chǎn)生細(xì)菌的
8、芽孢。,芽孢結(jié)構(gòu)組成特點： 含水量低（平均40%），壁致密，芽孢肽聚糖和吡啶-2,6-二羧酸鈣（DPA-Ca）。 例如：伴胞晶體蘇云金芽孢桿菌，生物農(nóng)藥（對鱗翅目昆蟲產(chǎn)生毒性的毒性晶體）可以使昆蟲腸道穿孔，使昆蟲全身麻痹死亡。,芽孢的功能：,芽孢對干燥（在干燥下可存活幾年、幾十年），抗紫外線，抗有毒化學(xué)物、熱、化學(xué)藥品抵抗力強，能使細(xì)菌渡過不良環(huán)境。一般芽孢能耐高溫，大多數(shù)抗8010 以上，如引起人的破傷風(fēng)桿菌芽孢耐10060，部分的炭疽桿菌芽孢需進(jìn)行處理140180或 180 3才能被殺死。,含水量低。 有厚、致密的壁。 與抗熱性有關(guān)的吡啶二羧酸 （營養(yǎng)細(xì)胞不具有之）。 芽孢內(nèi)具有抗熱性的酶
9、。 芽孢萌發(fā)后變成營養(yǎng)細(xì)胞，抗性損失，芽孢不是繁殖器官，只是休眠體。,芽孢抗性強的原因：,5、孢囊,由營養(yǎng)細(xì)胞縮短變成球菌，表面形成一層厚的孔壁稱之。 有些細(xì)菌產(chǎn)生芽孢，有些細(xì)菌形成另一種休眠細(xì)胞叫孢囊。一個營養(yǎng)細(xì)胞產(chǎn)生一個孢囊，一個孢囊又能產(chǎn)生許多細(xì)胞，與芽孢一樣具有抗性，但并不特別抗熱，也不完全休眠,細(xì)菌菌落特征,在固體培養(yǎng)基上：多生于培養(yǎng)基表面，光滑成粗糙、干燥成濕潤，有不同氣味，但菌落菌苔易于被挑起。,用穿刺接種方法，如該細(xì)菌有鞭毛，能運動則沿穿刺線擴散生長，若無鞭毛不能運動，只在穿刺線處生長。,在液體培養(yǎng)基上:,1.多數(shù)細(xì)菌呈現(xiàn)均勻渾濁（表現(xiàn)均勻生長）。 2.部分形成菌膜(專性需氧
10、菌），在液體培養(yǎng)基表面上形成菌膜，液體透明或者稍渾濁。 3.形成菌環(huán)，在液體中間形成一圈環(huán)狀物形成沉淀。 4.在液體底部形成沉淀。,細(xì)菌 細(xì)菌是土壤中最常見，也是數(shù)量最多的微生物，占土壤微生物總數(shù)的70-90%，主要是能分解各種有機物質(zhì)的種類。細(xì)菌為原核生物，細(xì)胞壁主要由肽葡聚糖組成。 土壤中的細(xì)菌，按其來源的不同，可分為土著菌和外來菌兩種類型。土著性細(xì)菌長期生活于 土壤中，對于土壤環(huán)境有較強的適應(yīng)性，當(dāng)土壤環(huán)境變劣時，它們一般能呈休眠狀態(tài)存活下來；外來性細(xì)菌是隨污水、淤泥、動植物殘體和人畜糞便等進(jìn)入土壤的，它們可在土壤中持續(xù)一定時間，并作短期的生長繁殖，但由于適應(yīng)性差，一般不能持續(xù)發(fā)展。
11、 細(xì)菌繁殖很快，在適宜條件下，很多細(xì)菌的世代時間均不到1小時，因而具有較強的競爭力和適應(yīng)力。,細(xì)菌 細(xì)菌的營養(yǎng)型：根據(jù)細(xì)菌對營養(yǎng)和能源的要求，一般可將其分為四大類型： 1、化能有機營養(yǎng)型，又稱化能異養(yǎng)型。 這類細(xì)菌的生長需要有機化合物作為碳源，并從氧化有機化合物的過程中獲得能量。大多數(shù)細(xì)菌都屬于這類。,2、化能無機營養(yǎng)型，又稱化能自養(yǎng)型。這類細(xì)菌以CO2為碳源，從氧化無機化合物中取得能量。這類細(xì)菌數(shù)量不多，但在物質(zhì)轉(zhuǎn)化過程中起著主要作用。根據(jù)它們氧化底物的能力不同，可分為5個主要類群： 亞硝酸菌（NH3 NO2-）； 硝酸菌（NO2- NO3-）； 硫氧
12、化菌（H2S，S，S2O32- SO4-）； 鐵細(xì)菌（Fe2+ Fe3+）； 氫細(xì)菌（H2 H2O）。,,,,,,3、光能有機營養(yǎng)型，又稱光能異養(yǎng)型。以光為能源，以有機化合物作為供氫體以還原CO2，合成細(xì)胞物質(zhì)。如紫色非硫細(xì)菌中的深紅紅螺菌。 4、光能無機營養(yǎng)型，又稱光能自養(yǎng)型。以光為能源，以無機物作為供氫體以還原CO2，合成細(xì)胞物質(zhì)。如藍(lán)細(xì)菌，綠硫細(xì)菌，紫硫細(xì)菌。,古細(xì)菌(Archaea),原核生物 細(xì)胞壁：假肽聚糖、糖蛋白或蛋白質(zhì) 生長于極端環(huán)境下 主要包括: 產(chǎn)烷細(xì)菌(Methanogens) 極端喜鹽細(xì)菌(Extreme halophiles) 極端嗜熱細(xì)菌(
13、Extreme thermophiles),,土壤中常見的細(xì)菌屬,放線菌,是一類主要呈菌絲狀生長和以孢子繁殖的陸生性較強的原核生物，基本上均是G+。 土壤中廣泛存在放線菌，其中泥土所特有的泥腥味主要由放線菌產(chǎn)生的土腥味素引起的。 土壤中的放線菌多數(shù)是有益菌，至今報道的近萬種抗生素中，約70%由放線菌產(chǎn)生,土壤中常見的幾種放線菌及其主要特征,真菌(Fungi),真核生物(Eukaryotes) 細(xì)胞壁為幾丁質(zhì)(Chitin) 異養(yǎng) 霉菌和蘑菇為多細(xì)胞 酵母菌為單細(xì)胞Yeasts are unicellular,酵母菌菌落,,土壤微生物群體的組成,真菌 真菌是土壤中主要負(fù)責(zé)有機殘余物分解的異養(yǎng)生物
14、。一般地真菌形成纖細(xì)的絲狀體或菌絲，分隔或不分隔，聚集的菌絲形成菌絲體。 土壤真菌的種類很多，被劃分為5個亞門：鞭毛菌亞門（壺菌綱、絲菌綱、根腫菌綱、卵菌綱）、接合菌亞門（接合菌綱、毛菌綱）、子囊菌亞門（半子囊菌綱、不整囊菌綱、核菌綱、腔菌綱、蟲囊菌綱、盤菌綱）、擔(dān)子菌亞門（冬孢菌綱、層菌綱、腹菌綱）和半知菌亞門（芽孢綱、絲孢綱、腔孢綱）。 土壤真菌數(shù)量的多少與土壤有機質(zhì)含量密切相關(guān)。土壤pH值、水分狀況、通氣狀況、溫度以及植被類型都影響土壤真菌的分布。,真菌的分類及其主要性狀,原核生物和真核生物的比較,原核生物和真核生物的比較,土壤中常見真菌,青霉、曲霉、木霉、鐮刀霉、單胞枝霉 膠霉、頭孢霉
15、、漆斑霉、莖點霉 楯殼霉、毛殼霉、翅孢殼霉、毛霉 根霉、接合霉、小克銀漢霉、被孢霉等,青霉和曲霉的菌體是由許多細(xì)胞連接起來的菌絲構(gòu)成的，其菌絲有橫隔，都是多細(xì)胞個體。青霉和曲霉的菌絲，有的在營養(yǎng)物質(zhì)表面向上生長，叫直立菌絲，有的蔓延到營養(yǎng)物質(zhì)的內(nèi)部，叫營養(yǎng)菌絲。青霉直立菌絲頂端長有掃帚狀結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)的每二個分枝上生有成串的孢子。成熟的孢子呈青綠色，使青霉呈現(xiàn)青色。曲霉的直立菌絲的頂端膨大成球狀，表面呈放射狀地生有成串的孢子，孢子隨曲霉的不同而呈黃色、橙紅色或黑色。因此，青霉和曲霉所呈現(xiàn)的顏色不同，都是孢子顏色造成的，它們的菌絲一般不含色素，是無色的。,青霉和曲霉的直立菌絲頂端能夠產(chǎn)生孢子，依靠
16、孢子進(jìn)行孢子生殖。,鐮刀菌,藻類(Algae),Eukaryotes（真核生物） Cellulose cell walls Use photosynthesis for energy 土壤中常見藻類： 綠藻綱（chlorophyceae） 硅藻綱（Bacillariophyceae） 黃藻綱（Xanfhophyceae）,原生動物(Protozoa),Eukaryotes Unicellular(單細(xì)胞) Absorb or ingest organic chemicals May be motile via pseudopods, cilia, or flagella（通過偽足、纖毛、鞭毛運
17、動） E.g., ameba（變形蟲）, paramecium（草履蟲）,原生動物的特征,形態(tài)學(xué)適應(yīng)性特征： 纖毛蟲 體形小，身體縱長或呈蠕蟲狀，長“尾”，這些特征有利于在土壤顆粒間隙中活動。 殼肉足蟲 殼小、殼角減少、殼以半球形為主，具有平坦的腹面及斜開口、隱開口、小開口或內(nèi)陷的殼口，有利于在土壤顆粒中活動，減少暴露于空氣與干燥環(huán)境的細(xì)胞質(zhì)區(qū)，從而減少體內(nèi)水分的蒸發(fā),生理學(xué)適應(yīng)性特征： 形成包囊：生殖性包囊、 生理性包囊（應(yīng)對環(huán)境脅迫：如靜休性包囊）,分布特征及功能營養(yǎng)群,原生動物在土壤中的分布： 水平分布呈團(tuán)塊分布 在土壤中呈明顯的垂直分布 05cm較多, 51
18、0cm很多 1015cm很少 30cm基本沒有,第二節(jié) 線蟲,一、形態(tài)學(xué) 兩側(cè)對稱、不分節(jié)、無附肢、假體腔的蠕蟲狀動物，無色半透明的長柱形或紡錘形，前、后端較細(xì)，其橫剖面為圓形，故又稱圓蟲。 體表角質(zhì)層光滑或具橫線紋或其他附屬物；線蟲一般為雌雄同形，少數(shù)為雌雄異形。 體形小，消化系統(tǒng)完全，為直管道；排泄系統(tǒng)腺型和管型；神經(jīng)系統(tǒng)由一個環(huán)繞食道的神經(jīng)環(huán)和由神經(jīng)環(huán)向前、后部各發(fā)出的6條神經(jīng)索組成； 生殖系統(tǒng)發(fā)達(dá)；無循環(huán)和呼吸系統(tǒng)； 生活史：蟲卵-1-4期幼蟲-成蟲，生活史中蛻皮4次,作物的根結(jié)線蟲,二、生物學(xué),幼蟲從卵到成蟲通常蛻皮4次，蛻皮時角質(zhì)層內(nèi)壁均要脫掉，而由新生的角質(zhì)層所代替
19、，蛻皮后才能生長，經(jīng)4次蛻皮后發(fā)育成熟，交配、產(chǎn)卵完成1代生活史。通常土壤線蟲1年可以繁殖數(shù)代，大型的1年僅繁殖1代,三、生態(tài)學(xué),1、土壤水分、土壤物理和生物狀況影響土壤線蟲的數(shù)量和密度，通常有機質(zhì)含量越高、疏松、多孔、容重小的土壤線蟲密度大。 2、不同的生態(tài)系統(tǒng)，土壤線蟲的多度和生物量也表現(xiàn)出很大的差別,不同的生態(tài)系統(tǒng)類型下土壤線蟲的種群特征,不同土地線蟲多度和線蟲屬多樣性比較,通常、土壤中線蟲根據(jù)線蟲的取食途徑分成以下幾類,植食性線蟲 食真菌線蟲 食細(xì)菌線蟲 腐食性線蟲 食藻類線蟲 捕食性線蟲 （食原生動物、或其他動物如線蚓和其它線蟲） 雜食性線蟲,四、線蟲在土壤生態(tài)系統(tǒng)中的功能,1、影響
20、土壤中碳、氮的周轉(zhuǎn) 2、影響土壤理化性狀以及與之緊密相關(guān)的地上植被,第三節(jié) 土壤螨類及彈尾目,一、土壤螨類（Acari） 形態(tài)學(xué)： 卵圓或卵形，少數(shù)蠕蟲狀，體長 0.1cm1cm，顏色鮮艷 生物學(xué)： 生活史包括卵、幼螨、若螨（23個時 期） 和成螨，雌雄異體 生態(tài)學(xué)： 分布廣、在土壤中生活的多生活于地表、 土壤和腐敗的動植物遺體上，甲螨最多,二、彈尾目（Collembola） 形態(tài)學(xué)： 又稱跳蟲，個體小，成蟲體長一般在 0.5mm8.0mm之間，顏色鮮艷 生物學(xué)： 胚后發(fā)育為表變態(tài)，終生蛻皮，每次蛻皮均改 變其外部結(jié)構(gòu)，蟲齡250居多，無色（有色僅 限于眼區(qū)），
21、雌雄異體。,三、土壤螨類及彈尾目對在土壤生態(tài)系統(tǒng)中的功能,1、參與土壤有機物質(zhì)的分解與轉(zhuǎn)化 2、參與土壤中碳氮的循環(huán) 3、恢復(fù)和治理土壤退化，降低污染物的毒性，保持土壤肥力 4、有些種類的跳蟲對植物病害有一定的控制作用,第四節(jié) 蚯蚓,一、形態(tài)學(xué) 有體節(jié)和體腔，具剛毛，水棲、陸棲或 水陸兩棲，同律分節(jié)，體長1mm700mm,頭部未完全分化，節(jié)與節(jié)之間有背孔，從口到肝門是一條直的管子；雌雄同體、異體受精，極少數(shù)有自體交配現(xiàn)象，具再生功能,（一）依據(jù)蚯蚓的習(xí)性及其在生態(tài)系統(tǒng)中的功能，蚯蚓一般被分為3種生態(tài)類群： 表居型： 土居型 上食下居型,二、蚯蚓生態(tài),參與土壤過程中的物質(zhì)循環(huán)好能量傳遞 方式：取食、消化、排泄、分泌和挖掘 等活動 與螨、螞蟻一起統(tǒng)稱為“生態(tài)系統(tǒng)工程師” 表現(xiàn)：影響土壤有機質(zhì)的分解和養(yǎng)分循環(huán) 影響土壤理化性質(zhì) 與植物、微生物和動物相互作用,（二）蚯蚓在土壤生態(tài)系統(tǒng)中的功能,
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