8.2.1种群内微生物的相互作用 - 种群内微生物的相互作用

1第二节第二节种群内微生物的相互作用种群内微生物的相互作用一、阿利规律阿利规律单位体积单位体积(或面积或面积)中生物个体的数量或生物总体的质量称为中生物个体的数量或生物总体的质量称为*种群密度种群密度(populationdensity)。长期保持的种群密度水长期保持的种群密度水平称为平称为*平衡种群密度平衡种群密度(balancedpopulationdensity)。由于平衡种群密度一般就是环境所能容纳的最高水平于平衡种群密度一般就是环境所能容纳的最高水平，称为称为*环境种群容量环境种群容量(environmentalpopulationcapacity)。若种群密度长期维持在同一水平上种群密度长期维持在同一水平上，这种状态称为这种状态称为*种群平衡种群平衡(populationbalance)。2种群密度适宜时种群密度适宜时，种群生长最快；密度太低或太高都会限种群生长最快；密度太低或太高都会限制种群生长制种群生长，这个规律称为这个规律称为*阿利规律阿利规律(Allee’sprinciple)。种群密度较低时种群密度较低时，微生物相互协作微生物相互协作，共同促进种群生长共同促进种群生长，这种作用称为这种作用称为*正相互作用正相互作用(positiveinteraction)。相反相反，种群密度较高时种群密度较高时，微生物相互影响微生物相互影响，限制种群生长限制种群生长，这种这种作用称为作用称为*负相互作用负相互作用(negtiveinteraction)。随着种群密度的提高随着种群密度的提高，正相互作用减弱正相互作用减弱，负相互作用加强负相互作用加强。在一定种群密度下在一定种群密度下，生长速率最大生长速率最大。与最大生长速率相对与最大生长速率相对应的种群密度应的种群密度，称为称为*最佳密度最佳密度(optimumdensity)。3二、正相互作用正相互作用*（一）联合阻止细胞物质外泄联合阻止细胞物质外泄菌种转接培养中菌种转接培养中，接种量过少导致微生物滞留适应期延长接种量过少导致微生物滞留适应期延长，甚至不生长甚至不生长。对于生长要求苛刻的微生物对于生长要求苛刻的微生物，这种效应更为这种效应更为明显明显。发生这种情况的原因是发生这种情况的原因是细胞物质外泄细胞物质外泄。微生物细胞微生物细胞膜不尽完善膜不尽完善，总会将一些生长必需的小分子物质泄漏到细总会将一些生长必需的小分子物质泄漏到细胞外面胞外面。加大接种量加大接种量，既可阻止细胞物质继续泄漏既可阻止细胞物质继续泄漏，也可也可增大泄漏物质重返胞内的机会增大泄漏物质重返胞内的机会。4（二）共同利用不溶性基质共同利用不溶性基质在种群利用木质素或纤维素之类在种群利用木质素或纤维素之类不溶性基质不溶性基质时，个别成员个别成员产生胞外酶产生胞外酶，将原先不能利用的基质转化为可利用的基质将原先不能利用的基质转化为可利用的基质，供各成员分享；但若没有协作供各成员分享；但若没有协作，产生的胞外酶及其水解产产生的胞外酶及其水解产物会扩散于周围环境中物会扩散于周围环境中，难以发挥效益难以发挥效益。例如例如，黄色粘球黄色粘球菌(Myxococcusxanthus)能分泌能分泌胞外酪蛋白酶胞外酪蛋白酶，以不溶以不溶的酪蛋白为食的酪蛋白为食，但把该菌培养在不溶的酪蛋白上时但把该菌培养在不溶的酪蛋白上时，其生其生长却取决于种群密度长却取决于种群密度。菌数少于菌数少于103个/mL时，不能生长；不能生长；只有达到只有达到103个/mL以后以后，才开始生长才开始生长。5（三）共同抵御非生物因素的影响共同抵御非生物因素的影响一种相同浓度的抑制剂对不同密度的微生物种群具有明显不一种相同浓度的抑制剂对不同密度的微生物种群具有明显不同的效应同的效应。它对低密度悬浮种群的抑制远远大于高密度悬浮它对低密度悬浮种群的抑制远远大于高密度悬浮种群种群。紫外线对微生物具有很强的杀伤力紫外线对微生物具有很强的杀伤力，高密度种群能够高密度种群能够屏蔽屏蔽或削弱紫外线或削弱紫外线，从而缓解它对整个种群的损害从而缓解它对整个种群的损害。高密度高密度种群还能够有效降低水的冰点种群还能够有效降低水的冰点，使种群在更低的温度下生长使种群在更低的温度下生长。6（四）促进基因交换促进基因交换微生物对抗生素和重金属的抗性基因以及对一些特殊有机微生物对抗生素和重金属的抗性基因以及对一些特殊有机物质的降解基因物质的降解基因，通常分布在质粒上通常分布在质粒上。这些基因可通过转这些基因可通过转化、转导和接合等途径在个体间转移转导和接合等途径在个体间转移。保持较高的种群密保持较高的种群密度可促进个体间的度可促进个体间的基因交换基因交换。例如例如，一些细菌可通过接合一些细菌可通过接合进行基因交换进行基因交换，但只有当菌数大于但只有当菌数大于105个/mL