微生物生态学基础知识及其应用(2)

水体中的微生物

 

水体是微生物栖息的第二个天然场所。在江、河、湖、海、地下水中都有微生物的存在。习惯上把水体中的微生物分为淡水微生物和海洋微生物两大类型。

 

淡水微生物的种类及在水中的分布受到水的类型、有机质的含量等因素影响。在含有石油的地下水中，有大量能分解碳氢化合物的细菌；含铁的泉水中含有铁细菌；含硫的泉水中含有硫磺细菌；在温泉中则有耐热菌的存在。

 

水中真菌以水生藻状菌为主。天然水中还有一些低等藻类生物，以硅藻数量最大，此外还有各种原生动物。

 

海洋微生物包括细菌、真菌、藻类、原生动物及噬菌体等。由于海洋环境具有盐度高、有机质含量少、温度低及深海静水压力大等特点，所以海洋微生物绝大多是需盐、嗜冷和耐高渗透压的微生物。水生微生物的区系可分以下几类：

 

清水型水生微生物

在洁净的湖泊和水库蓄水中，因有机物含量低，故微生物数量很少（10～103/ml）。典型的清水型微生物以化能自养微生物和光能自养微生物为主，如硫细菌、铁细菌和衣细菌等，以及含有光合色素的蓝细菌、绿硫细菌和紫细菌等。部分腐生性细菌，如Chromobacterium（色杆菌属），Achromobacter（无色杆菌属）和Micrococcus（微球菌属）的一些种也能在低含量营养物的清水中生长。霉菌中一些水生性种类，例如Saprolegnia（水霉属）和Achlya（绵霉属）的一些种可生长于腐烂的有机残体上。单细胞和丝状的藻类以及一些原生动物常在水面生长，但数量一般不大。

 

根据细菌对周围水生环境中营养物质浓度的要求，可分成三类：“①贫营养细菌（oligotrophic bacteria）：即一些能在1～15mgC/L低有机质含量的培养基中生长的细菌；②兼性贫营养细菌：即一些在富营养培养基中经反复培养后也能适应并生长的贫营养细菌；③富营养细菌：即一些能生长在营养物质浓度很高（10g C/L）的培养基中的细菌，它们在贫营养培养基中反复培养后即行死亡。由于淡水中溶解态和悬浮态有机物碳的含量一般在1～26mg C/L间，故清水型的腐生微生物，很多都是一些贫营养细菌。某水样中贫营养细菌与总菌数（包括贫营养和富营养菌）的百分比，称为贫营养指数或O．1值（oligotrophic index）。

 

腐败型水生微生物

上述清水型的微生物可认为是水体环境中“土生土长”的土居微生物或土著种（native species）。流经城市的河水、港口附近的海水、滞留的池水以及下水道的沟水中，由于流入了大量的人畜排泄物、生活污物和工业废水等，因此有机物的含量大增，同时也夹入了大量外来的腐生细菌，使腐败型水生微生物尤其是细菌和原生动物大量繁殖，每毫升污水的微生物含量达到107～108个。其中数量最多的无芽胞革兰氏阴性细菌，如 proteus(变形杆菌属)、E.coli、Enterobacter aerogenes（产气肠杆菌）和Alcaligenes（产碱杆菌属）等，还有各种Bacillus（芽胞杆菌属）、Vibrio（弧菌属）和Spirillum（螺菌属）等的一些种。原生动物有纤毛虫类、鞭毛虫类和根足虫类。这些微生物在污水环境中大量繁殖，逐渐把水中的有机物分解成简单的无机物，同时它们的数量随之减少，污水也就逐步净化变清。还有一类是随着人畜排泄物或病体污物而进入水体的动植物致病菌，通常因水体环境中的营养等条件不能满足其生长繁殖的要求，加上周围其它微生物的竞争和拮抗关系，一般难以长期生存，但由于水体的流动，也会造成病原菌的传播甚至疾病的流行。

 

海洋是地球上最大的水体。海水与淡水最大的差别在于其中的含盐量。含盐量越高，则渗透压越大，反之则越小。因此海洋微生物与淡水中的微生物在耐渗透压能力方面有很大的差别。此外，在深海中的微生物还能耐很高的静水压。例如，少数微生物可以在600个大气压下生长。如Micrococcus aquivivus（水活微球菌）、Bacillus boborokoiles和Vibrio phytoplanktis（浮游植物弧菌）等。

 

水中微生物的含量对该水源的饮用价值影响很大。一般认为，作为良好的饮用水，其细菌含量应在100个/ml以下，当超过500个/ml时，即不适合作饮用水了。对饮用水来说，更重要的指标是其中微生物的种类。因此，在饮用水的微生物学检验中，不仅要检查其总菌数，还要检查其中所含的病原菌数。由于水中病原菌的含量总是很少，难以直接找到，故一般就只能根据病原菌与最常见的但数量很大的的细菌E.coli同样来自动物粪便污染的原理,只要通过检查水样中的指示菌—E.coli数即可知道该水源被粪便污染的程度，从而间接推测其它病原菌存在的概率。根据我国的饮用水标准，自来水中细菌总数不可超过100个/ml(37℃,培养24小时)，E.coli数不能超过3个/L。

 

在自然水体,尤其是快速流动的水体中，存在着对有机或无机污染物的自净作用。其原因是多方面的，虽有物理性的稀释作用和化学性的氧化作用，但更重要的却是各种生物学和生物化学作用，例如好氧菌对有机物的分解作用，原生动物对细菌等的吞噬作用，噬菌体对宿主的裂解作用，以及微生物产生的凝胶物质对污染物的吸附、沉降作用等，这就是“流水不腐”的重要原因。