《现代微生物生态学(第2版)》主要介绍正常自然环境、海洋环境、极端环境和污染环境中的微生物与其周围生物和非生物环境之间的相互关系，微生物在这些环境中的作用和这些微生物及其活性产物的应用；同时也介绍了微生物生态学研究使用的传统方法和现代分子生物学方法。
　　《现代微生物生态学(第2版)》适合作为生物学。微生物学、生态学、环境科学和海洋学专业的本科生和研究生教材，也可作为从事此类学科研究和教学的科研人员和教师的参考书。

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　　微生物生态学是指研究微生物与其周围生物和非生物环境之间相互关系的一门科学。人们仅在20世纪60年代初期才开始使用微生物生态学这个名词，所以它是一门比较年轻的科学。
　　40多年来，微生物生态学得到了迅速发展，并引起了许多研究者的极大兴趣。目前，微生物生态学的研究热点应该是：①自然环境中的微生物资源、遗传和功能基因的多样性，特别是海洋环境（包括深海）、极端环境和污染环境中的微生物资源、遗传和功能基因的多样性最近几年引起了各国政府和研究机构的高度重视，我国从“十五”开始也投入大量的经费开展这方面的研究。②海洋微生物的生物活性产物，特别是海洋微生物产生的药物和酶及其编码，这些药物和酶的基因正在得到有关公司的注意，其中许多已经得到开发和应用。③污染环境中的微生物及其基因，特别是那些具有强降解剧毒污染物能力的微生物和相关的基因，人们正在设法利用这些微生物处理环境中种类越来越多的各种污染物，再利用有关的基因改造天然微生物菌株，使它们具有更强降解和净化污染物的能力。④微生物与环境友好物质，由于最近几十年来大量使用塑料、农药、合成表面活性剂、石油和煤炭，给环境造成了严重的污染，再加上能源危机，使得如何利用微生物产生的环境友好物质取代这些物质已经成为最近几年全世界研究的热点之一。
　　本书第一版在2005年由科学出版社出版后，已被多所大学选作本科生和研究生教材，并被多部著作引用，受到广大读者的欢迎。由于最近几年微生物生态学发展非常迅速，与微生物生态学有关的新内容、新观点和新方法不断出现，同时在第一版编写过程中由于时间比较仓促，书中存在一些不足之处。为了反映现代微生物生态学发展的最新内容和新方法，我们对第一版的内容进行补充和修改，在第二版中重点突出了微生物生态学目前研究的热点问题。
　　在编写第二版过程中，王祥红博士重点编写海洋环境中的微生物（第四章），李静博士重点参与编写研究微生物生态学的方法（第二章），山东科技大学的李惠娟博士参与编写微生物与化学污染物之间的相互关系（第八章），池振明教授的博士研究生张曈、赵春海、王纪明、王芳和池哲参与编写极端自然环境中的微生物（第五章）和微生物产生的生态友好物质（第十一章），其余章节主要由池振明教授编写。
　　本书第二版出版过程中得到中国海洋大学出版基金的支持，在此表示感谢。
　　由于我们的水平有限，书中难免有疏漏之处，恳请广大读者批评指正。

目录
前言
第一章 绪论 1
第一节 微生物生态学的研究范同和目的 1
一、什么是生态学 1
二、什么是微生物生态学 1
第二节 微生物生态学的发展简史 3
第三节 研究微生物生态学的意义 5
思考题 6
参考文献 7
第二章 研究微生物生态学的方法 8
第一节 研究微生物生态学的传统方法 8
一、直接测定 8
二、培养方法 8
三、代谢活力的测定 9
四、数学方法 9
第二节 研究微生物生态学的分子生物学方法 9
一、rRNA和rRNA基因序列的测定 11
二、利用核酸探针和杂交技术研究微生物的多样性 14
三、全细胞杂交法的改进 17
四、基于PCR技术的DNA指纹图谱技术 19
五、其他方法 26
思考题 28
参考文献 28
第三章 自然环境中微生物群落的组成及其变化规律 30
第一节 土壤中微生物群落的组成及其变化规律 31
一、土壤中微生物的分布 31
二、土壤中的微生物群落 31
三、影响土壤微生物分布的因素 33
第二节 水体中微生物群落的结构及其变化规律 34
一、淡水中的微生物群落组成和代谢活力 34
二、环境条件对水体中微生物群落结构的影响 36
第三节 空气中微生物群落及其变化规律 36
一、空气是微生物生长和生存的不良环境 36
二、空气是传播微生物的介质 37
三、室外的空气 37
四、室内空气中的微生物 38
五、空气中的微生物对生态的效应 38
思考题 39
参考文献 39
第四章 海洋环境中的微生物 40
第一节 海洋环境中的主要微生物类群 40
一、古菌 40
二、真细菌 40
三、真核微生物 44
四、细菌在海水中的分布 45
第二节 海水养殖环境中的致病菌 47
一、养殖鱼类病原菌 47
二、养殖对虾病原菌 51
三、养殖贝类病原菌 51
第三节 海水养殖环境中的有益微生物 52
一、有益微生物的概念 52
二、有益微生物的种类和来源 52
三、有益微生物的作用机理 54
第四节 海洋环境中的酵母 55
一、酵母在海洋环境中的分布与多样性 56
二、海洋酵母产生的胞外酶 58
三、海洋酵母菌产生的铁载体 73
四、海洋酵母菌产生的核黄素 73
第五节 深海地热环境中的微生物 74
一、共生生物 74
二、菲共生的嗜高温微生物 75
三、嗜热微生物和超嗜热微生物 75
第六节 海洋微生物的活性物质 76
思考题 81
参考文献 81
第五章 极端自然环境中的微生物 83
第一节 在低温环境中的微生物 83
一、低温环境中的微生物 83
二、高温对嗜冷菌的影响 85
三、低温微生物适应低温的分子机理 86
四、嗜冷菌的应用 90
第二节 高温环境中的微生物 92
一、高温环境中的微生物 92
二、超嗜热微生物的多样性 95
三、高温环境中微生物生命的分子机理 100
四、耐高温菌的耐高温遗传基础 105
五、嗜热菌的产物多样性及其应用 108
第三节 在强酸环境中的微生物多样性 120
一、在强酸环境中的微生物 121
二、在极端酸性环境中微生物之问的相互作用 124
三、微生物抗酸的分子机理 125
四、嗜酸菌的应用 127
第四节 在碱性环境中的微生物 129
一、嗜碱菌的分布和分离 129
二、晴碱微生物的特殊生理特征 131
三、嗜碱芽孢杆菌染色体DNA的物理图谱 134
四、嗜碱菌的基因克隆 134
五、嗜碱菌产生的酶 136
六、嗜碱菌产生的代谢产物 140
第五节 在高盐环境中的微生物多样性 141
一、嗜盐微生物的类型 142
二、嗜盐菌的生态分布 142
三、嗜盐微生物抗高浓度NaCL的分子机理 143
四、嗜盐菌耐盐机理的遗传基础 150
五、嗜盐微生物的产物多样性及其应用 152
第六节 低营养环境中的微生物 154
一、低营养环境中的微生物 154
二、低营养环境中的微生物生命机理 155
三、低营养型微生物的应用 156
第七节 高压环境中的微生物 156
一、深海微生物的多样性 156
二、在深海沟中的微生物多样性 157
三、适应高压和低温环境的细菌 157
四、嗜压微生物的分子生物学 158
五、在高压下酶的活性和热稳定性 158
六、嗜压菌的潜在用途 159
第八节 高辐射环境中的微生物 161
一、抗辐射微生物 162
二、微生物抗辐射的分子机理 162
三、抗辐射微生物的应用 168
思考题 168
参考文献 168
第六章 生物群体的相互作用 170
第一节 微生物群体之间的相互作用 170
一、一种微生物群体中的相互作用 170
二、不同微生物群体之间的相互作用 172
第二节 环境中细菌之问遗传物质的相互交换 178
一、转化 179
二、转导 180
三、接合 180
第三节 微生物与植物之间的相互关系 187
一、微生物与植物根之间的相互作用 187
二、植物内生微生物 190
三、微生物与植物其他部分之问的相互作用 191
四、病原微生物与植物之问的关系 192
第四节 微生物与动物之问的相互关系 193
一、微生物作为某些水生动物的食物 193
二、微生物对于动物消化食物和获取萤养所起的作用 194
三、动物与光合微生物之问的共生关系 196
四、动物与发光细菌之问的相互关系 197
五、微生物与节 肢动物之问的共生关系 197
六、病原微生物与动物之间的相互关系 197
第五节 微生物与人体的相互作用 198
一、皮肤表面的微生物与人体的关系 198
二、口腔中的微生物与人体的关系 199
三、胃肠道中的微生物与人体的关系 200
思考题 200
参考文献 200
第七章 微生物在生物地球化学循环中的作用 202
第一节 基本概念 202
一、能量流 202
二、营养水平 202
三、生物地球化学循环 203
第二节 碳循环 204
一、通过食物例进行碳的转移 204
二、微生物在碳循环中所起的特殊作用 206
三、环境因素和人类活动对碳循环的影响 207
第三节 氢循环 207
第四节 氧循环 208
第五节 氮循环 209
一、N2的同定 209
二、氨化作用 211
三、硝化作用 212
四、硝酸还原和反硝化作用 213
五、环境因素和人类活动对氮循环的影响 214
第六节 硫循环 214
一、硫和硫化物的氧化 215
二、还原性硫的转化 216
三、硫循环的实际意义 218
第七节 磷的循环 218
第八节 其他元素的循环 219
一、铁循环 219
二、Mn循环 220
三、Ca循环 220
网、硅循环 221
五、各种元素循环之问的相瓦关系 221
六、某些重金属元素的循环 222
思考题 222
参考文献 222
第八章 微生物与化学污染物之间的相互关系 223
第一节 自然界化学污染物的种类、来源及其危害 223
一、自然界中化学性污染物的来源和种类 223
二、几种主要污染物的危害 225
第二节 化学性污染物对微生物的毒性 226
一、重金属污染物对微生物的毒性效应 226
二、有机污染物对微生物的毒性 228
第三节 微生物对重金属的抗性 231
一、微生物抗重金属的机制 231
二、金属抗性的遗传基础 236
三、抗重金属菌株的应用 238
第四节 微生物适应难降解污染物的分子机制 238
一、遗传适应机制 239
二、研究自然环境中遗传适应的分子生物学方法 243
第五节 微生物对汞化合物的解毒机理 245
一、自然界中的抗汞微生物 245
二、微生物对无机汞化合物和有机汞化合物的抗性范同 246
三、微生物对Hg和有机汞化合物解毒作用的机理 246
第六节 微生物对其他重金属的解毒作用 251
一、Cr6+的微生物解毒作用 251
二、V+的还原 253
三、Pd7-的还原 253
四、Au3+和Ag+的还原 253
五、As5+的还原 254
六、Se6+和Se4+的还原 255
第七节 放射性元素的微生物还原 256
一、放射性物质生物转化的机制 256
二、U6+的还原 260
三、P5+和Pu4+的还原 260
四、Tc7+的还原 260
第八节 苯环类污染物的降解 261
一、苯环类污染物降解的共同途径 261
二、与降解苯环类污染物有关的微生物 263
第九节 多环芳烃的微生物降解 264
一、萘的微生物降解 264
二、非和蒽的微生物降解 264
三、苯并[a]芘的微生物降解 265
第十节 三硝基甲苯的微生物降解 266
一、由细菌引起的中N中有氧降解 266
二、细菌对中N中的无氧降解 268
三、真菌的中N中代谢 271
第十一节 石油中碳氢化合物的微生物降解 272
一、各类碳氮化合物的降解 272
二、石油混合物中碳氢化合物的降解 274
三、能利用碳氢化合物的微生物 274
四、石油碳氢化合物分解菌的分布 275
五、环境因素对石油碳氢化合物降解的影响 276
第十二节 有机氯农药的微生物降解 277
一、降解有机氯农药的主要反应 277
二、几种代表性有机氯农药的微生物降解 278
第十三节 有机磷农药的微生物降解 282
一、降解有机磷农药的主要反应 282
二、几种代表性有机磷农药的微生物降解 283
第十四节 合成洗涤剂的微生物降解 284
一、烷基苯磺酸盐的微生物降解 285
二、烷基磺酸盐的微生物降解 286
第十五节 偶氮染料的微生物降解 287
一、环境中能使偶氮染料脱色的微生物 287
二、偶氮染料的降解途径 287
第十六节 尼龙寡聚体的微生物降解 288
一、降解尼龙寡聚物的酶 288
二、编码尼龙寡聚体降解酶的质粒 289
三、尼龙寡聚体降解酶中程 290
四、在假单胞菌中尼龙寡聚体的生物降解 290
五、尼龙寡聚体降解代谢工程 290
第十七节 石油和煤中的生物脱硫作用 291
一、特异性生物脱硫途径 291
二、硫底物特异性 293
三、石油原油的脱硫作用 294
四、生物脱硫的分子遗传学 294
五、通过基因中程方法改良脱硫酶 294
第十八节 氰（腈）化合物的微生物降解 295
一、游离的氰（腈）化合物生物降解 295
二、金属腈复合物的生物降解 297
三、腈化合物生物降解的技术 297
第十九节 PCB的微生物降解 298
第二十节 二英的微生物降解 298
一、来源 299
二、二英的微生物降解 299
第二十一节 苯环污染物的厌氧降解 306
一、厌氧微生物 306
二、中心活性苯环中问产物的形成 307
三、苯环的还原和水化作用 308
四、厌氧和好氧代谢途径的比较 308
第二十二节 参与环境污染物降解的可转移遗传元件 308
一、质粒与质粒的基本特性 311
二、降解质粒的种类及其功能 311
三、参与污染物分解的转座子和其他MGE 316
四、污染环境中细菌质粒分布的规律 317
思考题 317
参考文献 318
第九章 污染物的微生物处理 319
第一节 基本概念 319
一、BOD 319
二、甲烯蓝稳定性试验 320
三、COD 321
四、中OD 321
五、NOD 321
六、SS 321
第二节 废气的微生物处理 321
一、生物涤气器 322
二、滴滤池 323
三、生物滤池 323
四、与废气处理有关的微生物 32d
五、含H2S气体的微生物处理 32j
第三节 废水的微生物处理 326
一、活性污泥法 327
二、生物膜法 332
第四节 重金属污染物的微生物处理 346
一、生物吸附 346
二、利用固定化细胞吸附承金属 349
三、重金属沉淀法 350
四、利用微生物的转化作用去除重金属 351
五、原位生物修复方法 352
六、用于处理重金属污染物的常用工艺 353
第五节 固体废物的微生物处理 353
第六节 煤脱硫的微生物方法 35d
一、煤中的含硫化合物 354
二、煤脱硫过程中所用的微生物 355
三、微生物法煤脱硫的机理 356
四、影响煤脱硫的环境条件 357
五、煤脱硫的方法 357
六、将来的方向 358
思考题 358
参考文献 359
第十章 微生物及其代谢产物对环境的污染 360
第一节 病原微生物对环境的污染 360
一、病原微生物对空气的污染 360
二、病原微生物对水体的污染 360
三、病原微生物对土壤的污染 361
第二节 富营养化作用及其控制万法 361
一、引起富营养化的原因 362
二、引起富营养化的藻类 362
三、富营养化作用的危害 362
四、富营养化作用的人工控制 363
第三节 重金属的甲基化作用对环境的污染 364
一、汞的甲基化作用 364
二、其他重金属的甲基化作用 366
第四节 含氮化合物的微生物代谢对环境的污染 367
一、NH3 367
二、NO3- 368
三、NO2- 368
四、羟胺 368
五、亚硝酸胺 368
第五节 含硫化合物的微生物代谢对环境的污染 369
一、H2S 369
二、SO2和氧硫化碳 369
三、有机硫化合物 370
四、酸矿水 370
第六节 微生物产生的毒素对环境的污染 371
一、细菌毒素 371
二、藻类毒素 373
三、真菌毒素 374
四、微生物产生毒素对生态的效应 375
五、微生物毒素的用途 376
思考题 376
参考文献 376
第十一章 微生物产生的生态友好物质 377
第一节 生物塑料 377
一、生物塑料的基本特性 377
二、可产生PHA的微生物 379
三、PHA的实际应用 380
第二节 生物表面活性剂 381
一、能产生生物表面活性剂的微生物、化学性质和表面性质 381
二、生物表面活性剂的应用 384
第三节 生物农药 38j
一、苏云金芽孢杆菌在防治害虫方面的应用 386
二、生产毒素蛋白的新技术 387
三、生物防治 389
第四节 生物燃料 390
一、氖气 390
二、甲烷/沼气 393
三、乙醇 394
四、生物柴油 397
五、正丁醇/丙酮 401
六、其他 402
思考题 402
参考文献 402
第十二章 微生物的生态模型 404
第一节 实验模型 404
一、分批培养系统 404
二、流过培养系统 405
三、微世界 407
第二节 数学模型 408
一、群体生长方程式 408
二、竞争方程式 410
三、共生方程式 411
四、捕食方程式 411
五、生物群落的数学模型 412
六、组建数学模型常用的方法 414
思考题 414
参考文献 414

　　三、代谢活力的测定
　　第三种方法是测定自然环境中微生物的代谢活力。如果我们知道一个微生物群体的大小，那么通过测定。H标记的胸腺嘧啶掺入到微生物群体DNA中的速率便可以估计微生物的代时。同样用带有放射性标记的各种污染物作为微生物生长的底物，可以用来测定这些污染物的分解速率，并可推测它们的代谢途径。
　　另一种代谢活力测定法是分析某些特殊酶类的酶活力。这一方法是假设所有待测的细胞都含有这些特殊的酶类，并且所有细胞以同样的能力使用这些酶类。但是在实验室测定的酶活力与在自然界中所表现的酶活力往往差别很大，这是因为在实验室中测定酶活力时所用的条件不同于自然界所存在的条件。
　　测定自然样品中的ATP含量也可以反映微生物代谢活力的大小和生物量的大小。这一测定方法是假设ATP仅存在于活细胞中，并且每个微生物细胞的ATP含量基本上一致。但是，实际上某一种微生物的ATP含量是随着环境中的磷含量不同而变化的，并且高浓度的有机物会干扰ATP含量的测定。
　　测定叶绿素的含量和其他光合色素的含量可以用来估计藻类和其他光合生物的生物量和代谢活力。
　　最广泛使用的测定代谢活力的方法是估计整个微生物群体的呼吸作用和藻类的光合作用，测定的对象是O2和CO2量的变化。通过测定土壤呼吸速率可以间接地估计土壤中的生物量，首先用氯仿处理土壤样品，以杀死土壤中的所有微生物，然后用“活”土壤样品重新接种经氯仿熏蒸过的土壤，并测定呼吸速率。这种测定方法不适合用于测定只能进行厌氧呼吸或发酵的微生物。另外，在采集样品和在实验室处理样品过程中，会对自然样品造成许多干扰作用，这样会对样品中的微生物呼吸作用产生很大的影响。代谢活力测定的一个最大缺点是所得出的结果无法说明自然样品中存在哪些微生物种类和微生物在自然样品中的分布情况。