微生物学教案

微生物学教案第七章微生物生态【课时安排】2学时7.1生态系统（1/4学时）7.2土壤微生物生态（1/2学时）7.3空气微生物生态（1/4学时）7.4水体微生物生态（1学时）【教学重点】生态系统的概念、组成、结构和功能；生物圈；生态平衡；生态系统的分类；土壤的生态条件；微生物在土壤中的种类、数量和分布；土壤自净和污染土壤微生物生态；土壤污染和土壤生物修复；空气的生态条件；空气微生物的种类、数量和分布；空气微生物的卫生标准及生物洁净技术；空气中微生物的测定；水体中的微生物群落；水体自净；自净过程；衡量水体自净的指标；BOD；COD；TOD；DO；SS；TOC；污染水体的微生物生态；BIP指数；细菌菌落总数；大肠菌群；水体富营养化的概念和发生；水体富营养化的评价；水体富营养化的防治【教学难点】微生物在生态系统中的角色；土壤是微生物的大本营？BOD；COD；TOD；DO；SS；TOC；污化系统的划分以及各带特点【教学手段】课堂讲授，辅以多媒体课件。【教学目标】1、了解生态系统的概念、组成、结构和功能；掌握微生物在生态系统中的角色；了解生物圈和生态平衡的概念；了解生态系统的分类2、了解土壤生态条件；了解微生物在土壤中的种类、数量和分布；理解土壤自净的概念，了解污染土壤微生物生态；了解土壤污染和土壤生物修复；掌握土壤是微生物的大本营？3、了解空气的生态条件；了解空气微生物的种类、数量和分布；了解空气微生物的卫生标准及生物洁净技术；了解空气中微生物的测定方法；4、了解水体中的微生物群落；理解水体自净的概念和自净过程；了解衡量水体自净的指标；掌握BOD；COD；TOD；DO；SS及TOC等概念；了解污染水体的微生物生态；理解BIP指数；细菌菌落总数及大肠菌群等概念；了解水体富营养化的概念和发生；了解水体富营养化的评价；了解水体富营养化的防治；掌握污化系统的划分以及各带特点【课后安排】课后作业：1、什么叫水体自净？判断自净程度的标准有哪些？2、水体污染污化系统的划分及各带特点自学内容：生物洁净技术-1-微生物学教案7.1生态系统教学内容生态系统和生物圈；生态平衡；生态系统的分类授课学时1/4学时重点生态系统的概念、组成、结构和功能；生物圈；生态平衡；生态系统的分类难点微生物在生态系统中的角色；教学目标了解生态系统的概念、组成、结构和功能；掌握微生物在生态系统中的角色；了解生物圈和生态平衡的概念；了解生态系统的分类一、生态系统和生物圈（一）生态系统1．定义：【生态系统】是在一定时间和空间范围内由生物与它们的生境通过能量流动和物质循环所组成的一个自然体。生态系统=生物+环境条件生态系统是生态学的功能单位之一（个体、种群、群落和生态系统）。2．组成：生态系统有四个基本组成：环境（无机环境）生产者（植物）消费者（一级、二级……）分解者或转化者（微生物）。-2-微生物学教案3．结构：生态系统具有明显的三维空间结构，由于环境条件在空间上的差异性，造成生物的分布也出现明显的水平和垂直分布。4．功能：主要表现在生物生产、能量流动、物质循环和信息传递。（1）生物生产：通过光合作用合成有机物，是生态系统的基本功能之一，包括初级生产（初级生产者进行）和次级生产（其他生物进行）。（2）能量流动：太阳光的光能→化学能，不断消耗→热能、动能等；能量是单向流动的；（3）物质循环：各种营养物质在各个组成成分间传递、循环（物质不灭）；物质是被反复循环的；（4）信息传递：生态系统中的生物之间通过信息传递，进行调节。信息有营养信息、物理信息、化学信息及行为信息等，构成一个整体的信息网。生态系统中的物质循环和能量流动微生物在生态系统中的角色1、微生物是有机物的主要分解者微生物最大的价值也在于其分解功能。它们分解生物圈内存在的动物和植物残体等复杂有机物质，并最后将其转化成最简单的无机物，再供初级生产者使用。2、微生物是物质循环中的重要成员微生物参与所有的物质循环，大部分元素及其化合物都受到微生物的-3-微生物学教案作用。在一些物质的循环中，微生物是主要的成员，起主要作用；而一些过程只有微生物才能进行，起独特作用；而有的是循环中的关键过程，起关键作用。3、微生物是生态系统中的初级生产者光能营养和化能营养微生物是生态系统的初级生产者，它们具有初级生产者所具有的二个明显特征，即可直接利用太阳能、无机物的化学能作为能量来源，另一方面其积累下来的能量又可以在食物链、食物网中流动。4、微生物是物质和能量的贮存者微生物和动物、植物一样也是由物质组成和由能量维持的生命有机体。在土壤、水体中有大量的微生物生物量，贮存着大量的物质和能量。5、微生物是地球生物演化中的先锋种类微生物是最早出现的生物体，并进化成后来的动、植物。藻类的产氧作用，改变大气圈中的化学组成，为后来动、植物出现打下基础。（二）生物圈【生物圈】地球上的一切生物，其中包括人类，都生活在地球的表面层。因为只有这个表面层内有空气、水、土壤等维持生物的生命所必需的物质，人们将这个生物有机体生存的地球表面层，称为生物圈。即：地球上所有的生物及其环境所共同组成的一个最大的生态系统（地球上所有生态系统的总和）。生物圈可分为三层，上层是“气圈”的一部分（下层），中层是“水圈”（全部），下层是“岩石圈”的一部分（上层），它们构成地球上生命活动的主要舞台。二、生态平衡【生态平衡】生态系统在一定的时间和空间内，保持相对稳定的状态，并能对外来干扰进行自我调节。生态系统的自我调节能力是有限度的，干扰超过限度，则不再具有恢复能力。这个限度称为生态阈值。生态系统的平衡的破坏和建立，是自然界发展的普遍规律。每当气候、日照、季节变化，或由于人为的因素，都可能造成旧平衡的破坏和新平衡的建立。生态系统总是在不平衡-平衡-不平衡的发展过程中进行着物质和能量的交换，推动着自身的变化和发展。-4-微生物学教案三、生态系统的分类由于生态系统可以小到一滴水，大到生物圈，所以，分类有多种。根据生存环境分：如水体生态系统和陆地生态系统。各自还可进一步细分，例如淡水生态系统和海水生态系统；根据动态和静态可将淡水生态系统分为河流生态系统和湖泊生态系统；根据生物群落分的，有动物生态系统、植物生态系统及微生物生态系统，在这些生态系统内又可根据生存环境或生物群落进一步细分。7.2土壤微生物生态教学内容土壤的生态条件；微生物在土壤中的种类、数量和分布；土壤自净和污染土壤微生物生态；土壤污染和土壤生物修复；授课学时1/2学时重点土壤的生态条件；微生物在土壤中的种类、数量和分布；土壤自净和污染土壤微生物生态；土壤污染和土壤生物修复；难点土壤是微生物的大本营？教学目标了解土壤的各种生态条件；了解微生物在土壤中的种类、数量和分布；理解土壤自净的概念，了解污染土壤微生物生态；了解土壤污染和土壤生物修复；掌握土壤是微生物的大本营？一、土壤的生态条件1．营养土壤内有大量的有机和无机物质（动植物的残体、分泌物、排泄物等）2．pH3.5~8.5，多为5.5~8.5；适合于大多数微生物的生长繁殖。3．渗透压土壤内通常为0.3~0.6MPa，而在微生物（细菌）体内，G+为2.0~2.5MPa，G-为0.5~0.6Mpa。所以，土壤是等渗或低渗溶液，有利于微生物吸收水份和营养。-5-微生物学教案4．氧气和水土壤具有团粒结构，有孔隙，可以通气和保持水分。土壤中氧气的含量要少于空气中，一般为7~8%。5．温度土壤具有较强的保温性，其变化幅度要小于空气。6．保护层表面几毫米厚的土壤，可以使下面的微生物免受紫外线的直接照射。综合以上各方面，所以说，土壤具备了微生物所需要的营养和各种环境条件，是微生物良好的天然培养基。二、微生物在土壤中的种类、数量和分布1.数量和种类在肥土中，微生物数在几亿~几十亿个/克；在贫瘠土中为几百万~几千万个/克。从种类上看，以细菌最多，达70~90%，其次为放线菌、真菌，以及藻类、原生动物和微型后生动物等。从生物量上来看，放线菌的量几乎可以与细菌相等。2.分布水平分布——不同类型的土壤中所含微生物不同垂直分布——同一土壤的不同深度，微生物的分布不同三、土壤自净和污染土壤微生物生态1．土壤自净【土壤自净】土壤对进入其中的一定负荷的有机物或有机污染物具有吸附和生物降解能力，通过各种物理、生化过程自动分解污染物使土壤恢复到原有水平的净化过程，称土壤自净。土壤自净是有一定限度的，即自净容量。如果超过这个容量，就会造成土壤污染。土壤自净能力的大小取决于土壤中微生物的种类、数量和活性；取决于土壤结构、通气状况等理化性质。土壤有团粒结构，并栖息着极为丰富、种类繁多的微生物群落，这使土壤具有强烈的吸附、过滤和生物降解作用。2．污染土壤的微生物生态土地是天然的生物处理厂，可用土地法处理废水，生活污水和易被微-6-微生物学教案生物降解的工业废水经土地处理后得到净化。进行土壤灌溉时，要十分小心，要注意：（1）要根据物质和植物的特点，合理灌溉；（2）不能超过自净容量；（3）不能用含有有毒或难以降解物质的污水。这是因为这些物质会在生物体内积累、富集，最终会影响到人类自己。四、土壤污染和土壤生物修复1．土壤污染及其后果来源：废水（农田灌溉和土地处理）、固体废弃物、油库泄漏或农药的使用等。污染物质：农药、石油类、氨、重金属等。易降解的污染物在土壤中会被逐渐分解，而难降解物质和重金属等会在土壤中停留和积累，甚至进入地下水中。土壤污染的后果：（1）改变土壤的性质，破坏土壤生态系统；（2）污染物通过食物链迁移或进入水体，危害人类健康；（3）各种病原微生物可能通过各种途径传播。2．土壤修复土壤生物修复是利用土壤中的天然微生物或人为加入特定菌株，使土壤中的污染物质加快降解和转化的速度，使土壤恢复其天然功能。有关污染环境的修复（生物修复），是目前环境科学领域的热点之一。【问答题】为什么说土壤是微生物的大本营？①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；②土壤中的矿质元素的含量浓度也很适合微生物的发育（1.10-2.5g/L）；③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；④土壤的酸碱度在pH5.5-8.5之间，适合于大多数微生物的生长；⑤土壤的渗透压大都不超过微生物的渗透压；⑥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。⑦土壤具有保温性，与空气相比，昼夜温差和季节温差变化不大。-7-微生物学教案7.3空气微生物生态教学内容空气的生态条件；空气微生物的种类、数量和分布；空气微生物的卫生标准及生物洁净技术；授课学时1/4学时重点空气的生态条件；空气微生物的种类、数量和分布；空气微生物的卫生标准及生物洁净技术；空气中微生物的测定；难点无教学目标了解空气的生态条件；了解空气微生物的种类、数量和分布；了解空气微生物的卫生标准及生物洁净技术；了解空气中微生物的测定方法；一、空气的生态条件紫外线、干燥、温度变化大、缺乏营养等，这些特点决定空气不是微生物生长繁殖的场所。二、空气微生物的种类、数量和分布空气中的微生物来源于：土壤（飞扬的尘土把微生物带至空中）；水体（水面吹起的小水滴）；人和动物（皮肤脱落物、呼吸道等）空气中的微生物只是短暂停留，是可变的，没有固定类群。在空气中存活的微生物，主要是有芽孢的细菌、有孢子的霉菌、放线菌及各种胞囊。取决于多种因素的影响：空气的相对湿度、紫外线、尘土颗粒的数量和大小以及微生物本身的性质。也与环境卫生状况有关，如绿化。三、空气微生物的卫生标准及生物洁净技术空气是人类与动植物赖以生存的极重要因素，也是传播疾病的媒介。为了防止疾病传播，提高人类的健康水平，要控制空气中微生物的数量。目前，空气还没有统一的卫生标准，一般以室内1m3空气中细菌总数为500~1000个以上作为空气污染的指标。空气污染的指示菌以咽喉正常菌丛中的绿色链球菌为最合适，绿色链球菌在上呼吸道和空气中比溶血性链球菌易发现，且有规律性。-8-微生物学教案生物洁净技术多用备有高效过滤器的空气调节除菌设备，它既达到恒温控制又可提供无菌空气。生物洁净室：生物洁净室也没有统一标准，大多数国家采用美国1967年