微生物在自然界中的分布与菌种资源的开发 （1）

一、微生物在自然界中的分布

    微生物种类繁多，繁殖迅速，适应环境能力强，因此广泛分布于自然界中，无论是陆地、水体、空气、动植物以及人体的外表面和内部的某些器官，甚至在一些极端环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养基

    自然界中，土壤是微生物生活最适宜的环境，它具有微生物所需要的一切营养物质和微生物进行生长和繁殖及生命活动的各种条件。大多数微生物不能进行光合作用，需要靠有机物来生活，进入土壤中的有机物为微生物提供了良好的碳源、氮源和能源；土壤中的矿质元素的含量浓度也很适于微生物的生长；土壤中的水分虽然变化较大，但基本上可以满足微生物的需要；土壤的酸碱度接近中性，缓冲性较强，适合大多数微生物生长；土壤的渗透压大都不超过微生物的渗透压；土壤空隙中充满着空气和水分，为好氧和厌氧微生物的生长提供了良好的环境。此外，土壤的保温性能好，与空气相比，昼夜温差和季节温差的变化不大。在表土几毫米以下，微生物便可免于被阳光直射致死。这些都为微生物生长繁殖提供了有利的条件。所以土壤有“微生物天然培养基”之称，这里的微生物数量最大，类型最多，是人类最丰富的“菌种资源库”。

2 ．土壤中的微生物分布

    土壤中微生物的数量和种类都很多，包含细菌、放线菌、真菌、藻类和原生动物等类群。其中细菌最多，约占土壤微生物总量的 70 ％一 90 ％，放线菌、真菌次之，藻类和原生动物等较少。土壤微生物通过其代谢活动可改变土壤的理化性质，进行物质转化，因此，土壤微生物是构成土壤肥力的重要因素。

    土壤的营养状况、温度和 pH 等对微生物的分布影响较大。在有机质含量丰富的黑土、草甸土、磷质石灰土和植被茂盛的暗棕壤中，微生物的数量较多；而在西北干旱地区的棕钙土，华中、华南地区的红壤和砖红壤，以及沿海地区的滨海盐土中，微生物的数量最少。

    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层次中的水分、养料、．通气、温度等环境因子的差异，及微生物的特性不同。表面土的微生物数量少，因为这里缺水，受紫外线照射微生物易死亡；在 5~ 20cm 土壤层中微生物数量最多，若是植物根系附近，微生物数量更多。自 20cm 以下，微生物数量随土层深度增加而减少，至 lm 深处减少约 20 倍，至 2m 深处，因缺乏营养和氧气每克土中仅有几个。

    土壤中微生物数量的季节变化是温度、水分、有机残体综合影响的表现。一般，冬季气温低，有些地区土壤几个月呈冰冻状态，微生物数量明显减少。当春季到来，气温回升，随着植物的生长，根系分泌物增加，微生物的数量迅速上升。有的地区，夏季炎热干旱，微生物数量也随之下降，至秋天雨水来临，加上秋收后大量植物残体进入土壤，微生物数量又急剧上升。这样，在一年里土壤中会出现两个微生物数量高峰。

（二）水体中的微生物

    水是一种良好的溶剂，水中溶解有或悬浮着多种无机和有机物质，能供给微生物营养而使其生长繁殖，水体是微生物栖息的第二天然场所。天然水体可大致分为淡水和海水两大类型。

1 ．淡水微生物

    淡水主要存在于陆地上的江河、湖泊、池塘、水库和小溪中，因此淡水中的微生物多来自于土壤、空气、污水或动植物尸体等。尤其是土壤中的微生物，常随同土壤被雨水冲刷进入江河、湖泊中。来自土壤中的微生物，一部分生活在营养稀薄的水中，一部分附着在悬浮于水体中的有机物上，一部分随着泥沙或较大的有机物残体沉淀到湖底淤泥中，成为水体中的栖息者。另外也有很多微生物因不能适应水体环境而死亡。因此水体中的微生物的种类和数量一般要比土壤中的少得多。

    微生物在淡水中的分布常受许多环境因子影响，最重要的一个因子是营养物质，其次是温度、溶解氧等。水体内有机物含量高，则微生物数量大；中温水体内微生物数量比低温水体内多；深层水中的厌氧微生物较多，而表层水内好氧微生物较多。

    在远离人们居住地区的湖泊、池塘和水库中。有机物含量少，微生物也少 , 并以自养型种类为主，如硫细菌、铁细菌和球衣细菌等，以及含有光合色素的蓝细菌、绿硫细菌 和紫细菌等。另外还有色杆菌属，无色杆菌属和微球菌属等腐生型细菌，它们能在低含量营养的清水中生长。霉菌中也有一些水生性种类，如水霉属和绵霉属的一些种可生长于腐烂的有机体上。藻类及一些原生动物常在水面生长，它们的数量一般不大。这些生物通常被认为是清洁水体中的微生物。

    处于城镇等人口密集区的湖泊、河流以及下水道的沟水中，由于流入了大量的人畜排泄物、生活污水和工业废水等，有机物的含量大增，微生物的数量可高达 10 7 一 10 8 个／ mL ，这些微生物大多数是腐生型细菌和原生动物，其中数量较多的是无芽孢革兰氏阴性细菌，如变形杆菌属，大肠杆菌、产气肠杆菌和产碱杆菌属等。有时甚至还含有伤寒、痢疾、霍乱及传染性肝炎等病原体。这种污水如不经净化处理是不能饮用的，也不宜作养殖用水。这些生物通常被称为腐败水体中的微生物。

    水中微生物的含量和种类对该水源的饮用价值影响很大。在饮用水的微生学检验中，不仅要检查其总菌数，还要检查其中所含的病原菌数。由于水中病原菌数比较少，所以通常采用与其有相同来源的大肠菌群的数量作为指标，来判断水源被人、畜粪便污染的程度，从而间接推测其他病原菌存在的概率。根据我国有关部门所规定的饮用水标准，自来水细菌总数不可超过 100 个／ mL ，当超过 500 个 /mL ，即不可作为饮用水了， ( 37 ℃ ，培养24h) ，大肠菌群数不能超过 3 个 /L 。

2 ．海水微生物

    海水含有相当高的盐分，一般为 3.2 ％一 4 ％，含盐量越高，则渗透压越大。海洋微生物多为嗜盐菌，并能耐受高渗透压，如盐生盐杆菌。此外，在深海中的微生物还能耐受低温和很高的静水压，少数微生物可以在 60.795MPa 下生长，如水活微球菌和浮游植物弧菌。

    水体中有机物含量越丰富，则含菌量越高。接近海岸和海底淤泥表层的海水中和淤泥上，菌数较多，离海岸越远，菌数越少。一般在河口、海湾的海水中，细菌数约有 10 5 个／ mL ，而远洋的海水中，只有 10 一 250 个／ mL 。

    许多海洋细菌能发光，称为发光细菌。这些菌在有氧存在时发光，对一些化学药剂与毒物较敏感，故可用于监测环境污染物。

（三）空气中的微生物

    空气中没有微生物生长繁殖所需要的营养物质和充足的水分，还有日光中有害的紫外线的照射，因此空气不是微生物良好的生存场所，但空气中却飘浮着许多微生物。这是由于土壤、水体、各种腐烂的有机物以及人和动植物体上的微生物，都可随着气流的运动被携带到空气中去，微生物身小体轻能随空气流动到处传播，因而微生物的分布是世界性的。但微生物在空气中的分布很不均匀，尘埃量多的空气中，微生物也多。一般在畜舍、公共场所、医院、宿舍、城市街道等的空气中，微生物数量最多，在海洋、高山、森林地带，终年积雪的山脉或高纬度地带的空气中，微生物数量则甚少。

    由于尘埃的自然沉降，所以越近地面的空气，其含菌量越高。然而微生物在高空中分布的记录却越来越高。由 20km 到 30km   到 70km 至 85km ，这是目前所知道的生物圈的上限。

    空气中的微生物主要有各种球菌，芽孢杆菌，产色素细菌以及对干燥和射线有抵抗力的真菌孢子等。也可能有病原菌，如结核分支杆菌、白喉杆菌等，尤其在医院附近。

    空气中含有大量的微生物，因此，在发酵工厂，在空气进入空气压缩机前，要先进行过滤器。

    测定空气中微生物的数目可用培养皿沉降方法进行。凡须进行空气消毒的场所，如手术室、病房、微生物接种室或培养室等处可用紫外线消毒、甲醛等药物熏蒸。