微生態系統

微生態系統是指在一定結構的空間內，正常微生物群以其宿主人類、動物、植物組織和細胞及其代謝產物為環境，在長期進化過程中形成的能獨立進行物質、能量及基因（即信息）相互交流的統一的生物系統（biosystem）。微生態系統是由正常微生物群與其宿主的微環境（組織、細胞、代謝產物）兩類成分所組成。

基本介紹

• 中文名：微生態系統
• 外文名：microecosystem
• 組成：生物群與其環境組成的整體
• 概念提出者：康白教授

微生態系統研究的歷史回顧

微生態系統理論的雛形產生於生態學研究的早期階段，當時為了更好地理解生物之間的基本關係及生物與其環境的關係，包括生物在環境中的分布格局、生物之間的競爭、共存和排斥關係等等，生態學家們在實驗室內人工構建了一種實驗裝置進行了觀察研究，如Gause（1934）研究了系統中的原生動物的競爭與捕食關係。從某種意義上來講，此種系統即為微生態系統，只是當時沒有正式提出這個概念而已。到了本世紀六、七十年代，隨著生態學理論的發展，生態系統層次的研究豐富和發展以後，人類為了認識環境中的變化，特別是由於農藥、殺蟲劑的大量施用於環境而引起的群落、生態系統在不同組織水平的效應變化，常常以微生態系統作為研究的手段之一，並取得了輝煌成果，如微生態系統與毒理學結合，出現了群落毒性、微生態系統毒性、模擬生態系統毒性等新術語。微生態系統在群落生態學研究方面也作出了巨大貢獻，為了更好的理解生態系統中物質循環和能量流動的機制，生態學家常用微生態系統代替天然生態系統，進行各種條件下的實驗。微生態系統實驗具有量化、易控制的特點，因而很快就顯示了其在這方面的優勢。八十年代中後期，微生態系統在生態學研究中繼續發揮著很重要的作用，“大型的微生態系統”與前期的微生態系統相比而言已經可以進行“多代”實驗，用以模擬海岸、溪流以及陸地生態系統，最典型的代表則是美國所做的“生物圈Ⅱ號”，雖然此種嘗試並不是很成功，卻在一定程度上說明了問題，並引起了全世界的關注。在人類向外部空間探索的過程當中，為了保證生命在系統中的持續發展，科學家常利用微生態系統取得必要的參數數據，為將來的探索提供依據。

微生態系統研究的現狀

近年來，微生態系統研究有所降溫，其中最重要的一個原因就是生態學理論的飛速發展，生物多樣性、全球變化、可持續發展正成為生態學研究的重心，而微生態系統理論並沒有大的變化，以跟上研究的需要，因而逐漸為人們所冷淡；再者，由於微生態系統理論體系自身的局限，常使人們陷入關於實驗結果的可信程度、研究的尺度等問題的爭論之中。但是，微生態系統研究仍然具有活力和吸引力，關於其研究進展的文獻有很多，既包括其傳統的研究領域，又向生態學新的分支領域的研究作了發展性嘗試。這表明，微生態系統理論還是在發展著的，在生態學未來的研究中將繼續發揮重要作用，相信它會很好地解決前進道路上的困難。

微生態系統研究與其它學科相結合

現代生態學的發展最具特色的一點就是生態學與其它學科相結合，產生了眾多的邊緣學科，如數學生態學、分子生態學、化學生態學、經濟生態學等等，促進了生態學的進一步發展。同樣，作為生態學研究的一個分支，微生態系統理論的發展也充分顯示了這一特色。Tamanai（1996）利用實驗室微生態系統研究了產腸毒素的大腸桿菌，在獲取其DNA以後繼續了直接PCR和PCR擴增，觀察細菌的活性；Dyrebory（1996）在一種微生態系統中研究了雜酚油混合物中苯的需氧性降解的抑制作用，從而表明了NSO-混合物對於許多雜酚類混合物的降解存在潛在的抑制作用，這對於不同混合物的降解是很有用的；微生態系統實驗還可用於環境影響評價和公眾健康評議。當然，關於這方面的實例還有很多，這兒就不一一引述了。微生態系統實驗的方法包括了化學、分子生物學、毒理學、微生物學等其它學科的一些實驗方法，在結果分析中又常運用數學、統計學的一些方法，正是這些學科為微生態系統理論的發展提供了基礎，在將來的發展中同樣也離不開它們的支持。

微生態系統研究的優點

微生態系統研究具有許多優點，這在前文中已有論述，此處僅從一些科學家對微生態系統研究的評價入手來說明這項研究的優越性。Drake等（1996）認為微生態系統作為一種生態學模型在當代生態學思想發展中起到了重要的作用；Verhoef（1996）認為微生態系統實驗在研究枯枝落葉層降解過程方面是很合適的，包括測量CO₂產生量、有機碳、礦質N、P、K、Ca、Mg的吸收等；Jaffee（1996）在研究土壤種群生物學時認為運用微生態系統的實驗與原理對於理解問題是很有幫助的，微生態系統可以提供實驗方面的許多好處，通過控制土壤水勢、通氣性和溫度可以對種群的密度進行調節，系統可以在不同的時間建造並對其時間動態進行觀察，所得的結果是很準確和完美的；Moore等（1996）認為土壤生態學研究向來有使用微生態系統作為研究工具的良好傳統，土壤微生物很小，其棲居地的尺度小、繁殖周期短，因而整個群落都可以在實驗室內進行研究；Carpenter（1996）認為微生態系統除了對基礎研究有幫助外，還可以提供許多方便，如可提供快速的結果、可重複、可獲得大量的實驗數據，花費有節制，具有很大的吸引力，可以使生態學家免受許多野外奔波之苦，微生態系統還可以用來排除假想的機制，比較幾種不同的機制。