GDOU-B-11-213
《微生物生态学》课程教学大纲
课 程 简 介
课程简介:
微生物生态学是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。多用来进行生态系统的调控、推动工农业的生产发展、保护人类生存和环境等方面。由于微生物的微观性等自身特点，给研究微生物生态学带来了诸多的不便，直到60年代以后才发展成一门独立的学科。其研究的主要领域包括5个方面：(1)正常自然环境中微生物的分布、分布规律、微生物的代谢对环境的影响，环境因素对这些代谢的影响，微生物与微生物之间、微生物与其他生物之间的相互关系。(2)极端环境中微生物的种类和分布，生命机理和这些微生物在工农业生产中的应用。(3)污染环境中的微生物学，微生物在净化污染环境和污染物的处理中的作用。(4)微生物生态模型。(5)微生物生态学的数据处理。
课 程 大 纲
一、课程的性质与任务：
《微生物生态学》是面向生物技术专业的一门专业选修课，本课程系统介绍了微生物在自然界的分布、行为、数量变化及其作用，微生物与其他生物间的相互关系，微生物在环境治理中的作用及其工艺等知识，通过本课程的学习要求学生微生物生态学的有关基本概念和应用技术。
二、课程的目的与基本要求：
通过课程的讲授，使学生能扎实掌握微生物生态学的基本理论、国内外研究的近期进展、如何为人类生活、生产、经济建设服务等。了解微生物在不同环境中的分布及生活和活动的规律、微生物的代谢功能和在自然界物质循环和转化中的作用、微生物和环境污染的关系及环境修复中的机制。学习微生物生态学在工农业生产中的应用，为使微生物在生态系统中能更好地发挥作用，使学生树立起为保障人类生活和发展工农业生产服务，为经济建设服务的思想。
三、面向专业：
生物技术专业
四、先修课程:
普通微生物学、微生物工程、普通生态学、生物化学、遗传学、有机化学、无机化学等。
五、本课程与其它课程的联系：
本课程是建立在普通微生物学、普通生态学的基础上延伸的一门课程，修完本课程为其他课程如生物技术开发与利用奠定了坚实的基础。
六、教学内容安排、要求、学时分配及作业
绪论 (2学时)
微生物生态学的基本概念、发展简史、与其他学科的关系、研究内容、任务和目的、研究方法及与国民经济的关系。（B ）
思考题：什么是生态学、微生物生态学、生物圈、生态系统、生态关系、生态平衡？生态系统的三要素是什么？微生物生态学的研究内容包括哪些？
第一章 自然环境中的微生物组成及其变化规律 （2学时）
第一节 微生物生态学的基本概念 （0.5学时）
生境、生态系统的基本概念 (A)、土著微生物、外来微生物、群体、群落
第二节 土壤中微生物群落（0.5学时）
土壤中微生物的分布（B ）、土壤中的微生物群落（B ）、影响土壤微生物分布的因素（A ）
第三节 淡水微生物群落的结构（0.5学时）
水体中的微生物（B ）、环境条件对水体微生物群落结构影响、（A ）
第四节 空气中的微生物群落（0.5学时）
空气是微生物生长和生存的不良环境（B ）、空气是传播微生物的介质（B ）、空气中的微生物（C ）
思考题：1. 当你从环境中得到一株微生物时，你如何确认它是土著微生物还是外来微生物？2．群体和群落有何区别？一个环境样品是否可能仅存在一种微生物群体？如果
有请你举一例子说明。3．空气中所有微生物都不可能生长吗？4. 为何说土壤是微生物的大本营? 土壤中的微生物有哪些主要类型? 它们在个体数量和生物量上有何差异?
第二章 海洋环境中的微生物 （2学时）
第一节 海洋微生物的主要类群（1学时）
古菌、真细菌、真核微生物、细菌在海水中的分布（B ）、海洋微生物的活性物质（C ）
第二节 海水养殖的有益微生物（1学时）
有益微生物的概念（A ）、有益微生物的种类和来源（B ）、有益微生物的作用机理（A ） 思考题：海洋中为什么会有微生物? 海洋中的微生物在数量与种类上有何特点?
第三章 极端环境的微生物 （4学时）
第一节 低温环境中的微生物（1学时）
高温对嗜冷菌的影响（A ）、微生物适应低温的分子机理（A ）、嗜冷菌的应用（C ）
第二节 高温环境中的微生物（1学时）
高温环境中的微生物（B ）、超嗜热微生物（C ）、嗜热微生物的应用（C ）
第三节 强酸环境中的微生物（1学时）
强酸环境中的微生物（B ）、微生物抗酸的分子机理（A ）、嗜酸菌的应用（C ）
第四节 高盐环境中的微生物（0.5学时）
嗜盐微生物的类型（B ） 、嗜盐微生物抗高盐的机理（A ）、嗜盐微生物产物的应用
（C ）
第五节 其他环境中的微生物（0.5学时）
嗜碱微生物（C ） 、寡营养型微生物（C ）、嗜压微生物（C ）、抗辐射微生物（C ） 思考题：1. 嗜冷微生物产生的酶有哪些共同的显著特征？这些显著的特征在实际中有哪些用途？2. 嗜热微生物有许多用途，那么利用这些微生物进行发酵生产时，最大的问题有哪些？解决这些问题的最好方法是什么？3. 嗜碱微生物产生的许多酶有哪些独特的物理化学特征，这些特征在实际中有什么实际用途？4请你谈谈嗜辐射微生物抗高辐射的分子机理，从微生物抗高辐射机理中你可以看出这些微生物将有哪些潜在用途？5. 极端环境包括哪些类型? 简述微生物的耐热及耐盐机理。
第四章 微生物生态学研究方法 （2学时）
第一节 微生物生态学研究的传统方法（0.5学时）
样品的采集（B ）、直接测定（C ）、活菌计数法（C ）、微生物代谢活性的测定（B ）
第二节 微生物生态学的分子生物学方法（1.5学时）
无法培养的微生物（B ）、rRNA 和rRNA 基因序列的测定（B ）、核酸探针和杂交技术
（C ）、分子标记技术（PCR 特异性扩增技术、RFLP 、RAPD 、AFLP ）（A ）
思考题：简述分子标记技术在微生物生态学中的应用。
第五章 微生物种群的生态学关系 （4学时）
第一节 微生物生态学的基本原理 （1学时）
生态学与微生物生态学（C ）、环境与生态系统（C ）、生态位与生态对策（B ）、微生物的生态对策（A ）
第二节 微生物种群的相互关系（1学时）
一种微生物群体中不同个体之间的相互作用（B ）、不同微生物群体之间的相互作用（中立关系、偏利共生关系、协作关系、互惠共生关系、竞争作用、拮抗关系、寄生关系、捕食作用）（Ａ）
第三节 微生物与植物的相互作用（1学时）
根际微生物（Ａ）、菌根和根瘤（A ）、植物的病害（B ）、植物内生微生物（C ）、微生物与植物其他部分之间的相互作用（C ）
第四节 微生物与动物的相互作用（1学时）
肠道内的微生物（C ）、捕食线虫微生物为动物提供营养（C ）、真菌捕食动物（C ）、引起动物发生疾病（C ）、微生物与人的健康（C ）
思考题：微生物之间存在着哪几种关系? 各举一例说明。什么叫拮抗作用? 植物根系对根圈微生物有何作用? 根圈微生物对植物有何影响? 内生、外生及内外生菌根有何异同? 植物茎叶和果实上为什么有大量微生物? 微生物为什么会引起植物病害? 微生物与人及其它动物之间存在哪几种关系? 各举一例说明。
第六章 微生物与物质循环 （2学时）
第一节 微生物在自然界中的作用（0.5学时）
几个概念（生物圈、能量流、营养水平）（B ）、微生物在生态系统中的角色（A ）
第二节 微生物与碳循环 （0.5学时）
碳素的生物地球化学循环（A ）、土壤中碳素循环（B ）、水域中的碳素循环（C ）、特殊类型碳素化合物的分解（C ）
第三节 微生物与氮循环 （0.5学时）
生物圈内氮素的分布和生物地球化学循环（C ）、微生物在氮循环的作用（A ）、环境和农业活动对氮素循环的影响（B ）
第四节 微生物与其它元素的微生物转化 （0.5学时）
硫的转化 (B)、磷素循环(B)、铁和钙元素的转化(C)、
思考题：微生物在自然界碳素循环中的作用是什么? 简述微生物分解含碳有机物的主要途径和参与的微生物类群？什么是氨化作用? 参与氨化作用的微生物有哪些? 简述氨化作用的条件和意义。什么是硝化作用、反硝化作用? 反硝化作用产生的条件是什么? 什么是生物固氮? 生物固氮有哪些类型? 什么是自生固氮? 什么是共生固氮? 影响结瘤固氮的生态条件有哪几个方面? 简述微生物与磷素转化的关系。什么是硫化作用? 硫细菌包括哪些种类?
第七章 微生物与化学污染物之间的关系 （4学时）
第一节 自然界的污染物 （0.5学时）
污染物的来源和种类（B ）、几种重要污染物的危害（C ）
第二节 化学性污染物对微生物的毒性（0.5学时）
重金属污染物对微生物的毒性效应（B ）、微生物抗重金属的机制（B ）、
第三节 有机污染物的微生物降解（1学时）
有机污染物、无机污染物的微生物转化（C ）、降解有机氯农药（B ）、降解有机磷农药（B ）
第四节 微生物与生物修复 （2学时）
生物修复概述（C ）、定义（A ）、生物修复的分类（B ）、生物修复的特点（A ）、生物修复的前提条件（A ）、生物修复的基本措施（A ）、生物修复的应用（可行性评估
（A ）、地下水污染的生物修复（C ）、土壤污染的生物修复（C ）、石油污染水域的生物修复（C ）、重金属污染的生物修复（C ））
思考题：土壤污染的污染源主要有哪些? 简述化学农药的微生物降解途径主要有哪些? 微生物降解有毒元素的基本原理是什么? 简述重金属离子对微生物的毒性机理。何谓生物修复，简述生物修复的特点、种类以及可行性评估程序？简述生物修复的应用的研究进展。
第八章 污水处理过程中的微生物生态学 （8学时）
第一节 基本概念（0.5学时）
生化需氧量、化学需氧量、NOD 、TOD 、SS （A ）
第二节 废气的微生物处理（1.5学时）
生物涤气器（B ）、滴滤池（B ）、生物滤池（B ）、与废气处理有关的微生物（B ）、含硫化氢气体的微生物处理（C ）
第三节 废水的微生物处理 （2学时）
废水生物处理的重要性（B ）、污水处理的目的（B ）、废水微生物处理的基本过程（一级处理、二级处理、三级处理）（B ）废水微生物处理的生态学：微生物在废水生物处理中的作用（A ）、微生物代谢过程（A ）、生物处理中的重要微生物（B ）
第四节 废水好氧微生物处理（2学时）
好氧微生物处理：好氧生物处理的基本生物过程（B ）、影响好氧生物处理的主要因素（A ）、废水可生化性和可生化程度的判别（C ）
好氧生物处理工艺：活性污泥法（Activated Sludge Process）（A ）、AB 法废水处理工艺（A ）、间歇式活性污泥法（A ）、生物膜法（B ）、生物滤池（B ）、生物转盘
（B ）
第五节 废水厌氧微生物处理（2学时）
厌氧生物处理的基本生物过程及其特征（B ）、厌氧微生物处理的影响因素（A ）、厌氧生物处理工艺：厌氧生物反应器（B ）、厌氧消化池（B ）、厌氧接触法（B ）、厌氧生物滤池（B ）、升流式厌氧污泥层(床)(UASB)反应器（A ）；厌氧生物处理工艺的运行管理（B ）、废水生物脱氮（A ）、废水生物除磷（A ）
思考题：简述污水处理的微生物学原理及常用方法。废水处理可分为哪三个步骤？分别处理哪些物质？废水处理的目的有哪些？试比较活性污泥法与生物滤池法两种废水处理工艺。
七、实验名称与类别:
无
八、实验目的、内容与要求
无
九、教材与参考书：
本课程选用教材:
杨家声，微生物生态学，北京：化学工业出版社，2004年
本课程推荐参考书:
池振明等， 微生物生态学，济南：山东大学出版社，1999.
夏淑芬等，微生物生态学，武汉：武汉大学出版社，1988.
许光辉等，微生物生态学，南京：东南大学出版社，1991.
翁酥颖等，环境微生物学，北京：科学出版社，1985.
王家玲等，环境微生物学，北京：高教出版社，1987.
N. 沃尔克著(英) ，土壌微生物学，中科院南京土壌研究所，北京：科学出版社，1981. 孙儒冰等，普通生态学，北京：高教出版社，1993.
十、本课程理论课及实验课的考核方式:
理论课考核方式：
考试成绩组成由闭卷、考查、出勤相结合，给出较全面的考试成绩，总成绩＝平时成绩（30％）＋期末成绩（70％）。反映学生对本课的学习状况。
执笔:易润华
审核:
批准人:
时间:2006-11-9