微生物是地球上最早的“居民”，具有食量大、食譜廣、繁殖快、抗性高等特性。無論是繁華的現代城市、富饒的廣闊田野，還是人跡罕至的高山之巔、遼闊的海洋深處，到處都有它們的蹤跡。人們很早就知道海洋中有細菌存在，海洋生物學家對海洋微生物進行了深入系統的研究，特別是對其代謝作用的研究，進一步揭示了微生物王國的奧秘。
基本介紹
- 中文名：腐生浮游生物
- 外文名：saproplankton
- 學科：生態環境
- 種類：自養、異養等
- 特點：食量大、食譜廣、繁殖快等
- 意義：保護環境
簡介,微生物的特點,海洋微生物種類,自養微生物,光能自養型,化能自養型,異養微生物,光能異養型,化能異養型,海洋細菌對於海洋和人類的重要意義,
簡介
在顯微鏡下，我們看到的海洋細菌，大致有三種形狀：個兒又胖又圓的，叫球菌；身體瘦瘦長長的，是桿菌；體形彎彎扭扭的，稱螺旋菌。不論哪種形狀，它們都只是單細胞，內部結構和一個普通的植物細胞相似。細菌家族的成員，如果固定在一個地方生長繁殖，就形成了用肉眼能看見的小群體，叫菌落。菌落帶有各種絢麗的色彩，如綠膿桿菌的菌落是綠色的，葡萄球菌的菌落是金黃色的。細菌菌落的形狀、大小、厚薄和顏色等特點，是鑑別各種菌種的依據之一。弗萊明就是通過觀察到金黃色的葡萄球菌菌落減少或消失，從而發現“吃”掉葡萄球菌的青黴素，劃時代地揭開了抗生素的秘密。
據估計，來源於海洋的細菌占所有已知細菌種類的四分之一，有許多海洋細菌采自近岸，並且與陸地上的某些種類相似。從水平分布看，離岸越遠，菌數越少。受富含有機物內陸水體的影響，港口海水每毫升約含10萬個細菌，但內海約500個左右，4公里以外的外海只有10～250個。在水層中，細菌數最多的地方不是海面，而是在5～20米的水層中。20～25米以下，菌數隨深度的增加而減少，接近海底菌數又有所增加。在海底沉積中，細菌含量很高，每克濕重沉積物中可多達100個細菌，且多數是厭氧細菌或兼性厭氧菌。
微生物的特點
微生物當然也要呼吸，但有的喜歡吸氧氣，是好氧性的；有的則討厭氧氣，屬於厭氧性的；還有的在有氧和無氧環境下都能生存，叫兼性微生物。微生物不分雌雄，它的繁殖方式也與眾不同。拿細菌來說，它們是靠自身分裂來繁衍後代的，只要條件適宜，通常20分鐘就能分裂一次，一分為二，二變為四，四分成八……就這樣成倍成倍地分裂下去，這種呈幾何級數的繁衍方式，使動植物望塵莫及。
微生物是若干低等的生命形式，具有的抗熱、抗寒、抗鹽、抗乾燥、抗酸、抗鹼、抗缺氧、抗壓、抗輻射及抗毒物等生物學特性。從深1萬米、水壓高達1140個大氣壓的太平洋底到8.5萬米高的大氣層；從炎熱的赤道海域到寒冷的南極冰川；從高鹽度的死海到強酸和強鹼性環境，都可以找到微生物的蹤跡。由於微生物只怕“明火”，所以地球上除活火山口以外，到處都是它們的活動領地。
海洋微生物種類
海洋微生物主要由海洋真菌和海洋細菌組成。海洋細菌是只能在海洋中生長、繁殖，不含葉綠素和藻藍素的海洋原核單細胞生物，在海洋微生物中是數量最大、分布最廣的微生物。它們個體直徑一般在1微米以下，形狀有球狀、桿狀、螺旋狀或分枝絲狀，具有堅韌的細胞壁，無真核。海洋中有自養和異養、光能和化能、好氧和厭氧、寄生和腐生，以及浮游和附著等類型的細菌。真菌是一類具有真核結構、能形成孢子、營腐生或寄生生活的海洋生物。海洋真菌不到500種，僅相當於陸地真菌種數的1%。現知的深海真菌只有5種，採集樣品的最大水深為5315米。
自養微生物
以二氧化碳做為或主要碳源，以無機物作為供氫體來還原二氧化碳以合成細胞物質的微生物。根據能量來源的不同分為兩型。
1.光能自養型：它們利用光能進行光合作用合成細胞物質。藻類和大多數光合細菌都是。前者如小球藻，以水作為供氫體;後者如綠硫細菌，以H2S作為供氫體。
2. 化能自養型：以無機物氧化所產生的化學能來還原CO2合成細胞物質。如亞硝化細菌，通過將NH3氧化成亞硝酸而獲得能量。自養微生物生長只需要CO2、無機鹽(包括氮源)和水。
光能自養型
又稱光能無機營養型。以光為能源、CO2為碳源、以無機物為供氫體還原CO2合成細胞物質的營養型。綠色植物是世界上最大的光能自養型生物類群。在微生物中，綠硫細菌和紫硫細菌細胞中含有菌綠素，在無氧條件下光合磷酸化產生ATP，以H2S作為供氫體，還原CO2合成有機碳化物;H2S被氧化成S或繼續氧化成硫酸，不產生氧。藍細菌和一些藻類細胞中含有葉綠素，類似於植物，以水為供氫體光合磷酸化產生ATP，同化CO2合成有機物，在光合作用過程中釋放出氧氣。
化能自養型
又稱化能無機營養菌。能在完全無機環境中生活，以二氧化碳或碳酸鹽為碳源，從無機物氧化中獲得能量的一類微生物。僅發現於原核生物中。多為好氧性菌。根據其氧化無機物的專一性，主要分為以下幾種生理類群：
硝化細菌。包括兩個細菌亞群，一類是亞硝酸細菌，將氨氧化成亞硝酸;另一類是硝酸細菌，將亞硝酸氧化為硝酸。在以上兩類細菌的共同作用下，土壤中的氨或銨鹽轉變成硝酸鹽，使植物得到更多的氮素營養。硝化細菌在自然界氮素循環中具有重要作用。農業上通過深耕、鬆土可提高硝化細菌活力、增加土壤肥力。
硫細菌。指能把元素硫或還原態的無機硫化物(如硫代硫酸鹽、連四硫酸鹽、硫化氫等)氧化成硫酸的一類細菌。主要有硫桿菌屬。這類菌廣泛分布於土壤、淡水、海水和礦山排水中。常引起金屬物及管道的破壞。硫細菌產生的硫酸和硫酸高鐵溶液是有效的礦物浸溶劑，可將銅、鐵、鈾等金屬以硫酸鹽形式從礦物中浸溶出來，這種浸礦過程稱為細菌冶金。此法適用於從貧礦、尾礦或低品位礦中回收金屬。在土壤中加入硫磺粉，可通過增強硫細菌活動達到改良鹼性土壤的目的。
鐵細菌。在土壤中有些細菌能通過特異地氧化亞鐵化合物獲得能量，統稱為鐵細菌。它們分屬於不同類群，有些是嚴格化能自養型、不能利用有機物。有些是兼性菌，亦可利用有機物作為生長基質。有些菌同時具有硫細菌的作用，參與細菌冶金過程。
氫細菌。廣泛分布於自然界。能氧化空氣中的氫，從氫和氧結合成水的反應過程中獲得能量。這類菌的生長需要氫、氧和二氧化碳的混合氣體，其中氫的濃度處在爆炸限度內，故又稱為爆鳴氣細菌。菌體蛋白質豐富、生長迅速，可作為單細胞蛋白的優良產生菌，並在環境保護中具有作用。
異養微生物
必需以有機物做為碳源或供氫體來合成細胞物質。根據能量來源不同分為
1. 光能異養型：能源來自光能，但需以有機物做為供氫體以還原CO2，併合成細胞物質。如紅螺菌，可利用簡單的有機酸作為供氫體。這型微生物生長時大多需要外源的生長素。
2. 化能異養型：能源來自有機物的氧化所產生的化學能，生長需要有機化合物作為碳源。這型微生物的種類和數量很多，包括絕大多數的細菌、幾乎全部的真菌和原生動物。
光能異養型
根據微生物所需要的能源和碳素營養物質的不同，人們將微生物分成化能自養型(又稱化能無機營養型)、化能異養型(又稱化能有機營養型)、光能自養型(又稱光能無機營養型)和光能異養型(又稱光能有機營養型)四個類型。凡是能夠利用某些無機物質氧化時所產生的化學能作為能源、利用無機的碳化合物作為碳素營養來合成其自身有機物質的微生物，統稱為化能自養微生物。這類微生物種類比較少，只限於一些細菌，而且都是需氧菌。
化能異養型
又稱化能有機營養型。從氧化有機碳化物中獲取代謝能量，以有機碳化物為碳素來源合成細胞物質的生物營養類型。同一種有機碳化物可同時既作為能源物質又作為碳源物質。不同微生物種類利用有機碳化物的能力差異很大;有些微生物種類可以利用多種有機碳化物中的任何一種為其碳源，而另一些種類只能利用某一種或幾種有機碳化物為其碳源。化能異養型又可分為腐生和寄生兩大類，前者利用無生命的有機物，包括動植物殘體，後者則是從活的有機體吸收營養物質。但這兩大類之間也有中間類型，既可寄生又可腐生，稱為兼性腐生或兼性寄生。
海洋細菌對於海洋和人類的重要意義
假若海洋中沒有微生物存在，那么海洋中的一切元素就不能循環。海洋微生物可把動植物的屍體或排出的有機物再分解成為供植物用的無機鹽。它們的存在有助於保持海洋生態系統的平衡和促進海洋自淨能力。
當海洋生態系統的動態平衡遭受某種破壞時，海洋細菌以其敏感的適應能力和極快的繁殖速度，迅速形成異常微生物區系，積極參與氧化、還原活動，調整和促進新動態平衡的形成和發展。海洋細菌參與海洋的沉積成岩作用，如參與硫礦和深海錳結核的形成等。在海洋成油、成氣的過程中，細菌也起著重要的作用。由於海洋細菌的拮抗和溶菌作用，可以使陸源致病菌迅速死亡，因此，海水具有殺菌作用。
海洋細菌可直接作為海洋動物的餌料。海洋細菌參與對各種海洋物質的腐蝕、變性、污穢和破壞過程，某些海洋細菌是人體或海洋生物的致病菌。在特定條件下，海洋細菌代謝產物的積累會毒化養殖環境，如氨和硫化氫的積累會危害生物養殖。人們也可以利用細菌的代謝活動來改善被毒化的養殖環境，如氨的氧化等。
從生物進化的過程來看，海洋真菌的誕生要比細菌晚10億年左右，所以它是微生物王國中最年輕的家族。真菌具有多細胞結構，能產生孢子進行有性和無性繁殖。真茵和細菌、放線菌最根本的區別，是它們已經有了真正的細胞核，因此人們把真菌的細胞叫做真核細胞。從原核細胞發展到真核細胞，是生物進化史上的一件大事。
