[科普中国]-腐生浮游生物

简介

在显微镜下，我们看到的海洋细菌，大致有三种形状：个儿又胖又圆的，叫球菌；身体瘦瘦长长的，是杆菌；体形弯弯扭扭的，称螺旋菌。不论哪种形状，它们都只是单细胞，内部结构和一个普通的植物细胞相似。细菌家族的成员，如果固定在一个地方生长繁殖，就形成了用肉眼能看见的小群体，叫菌落。菌落带有各种绚丽的色彩，如绿脓杆菌的菌落是绿色的，葡萄球菌的菌落是金黄色的。细菌菌落的形状、大小、厚薄和颜色等特点，是鉴别各种菌种的依据之一。弗莱明就是通过观察到金黄色的葡萄球菌菌落减少或消失，从而发现“吃”掉葡萄球菌的青霉素，划时代地揭开了抗生素的秘密。

据估计，来源于海洋的细菌占所有已知细菌种类的四分之一，有许多海洋细菌采自近岸，并且与陆地上的某些种类相似。从水平分布看，离岸越远，菌数越少。受富含有机物内陆水体的影响，港口海水每毫升约含10万个细菌，但内海约500个左右，4公里以外的外海只有10～250个。在水层中，细菌数最多的地方不是海面，而是在5～20米的水层中。20～25米以下，菌数随深度的增加而减少，接近海底菌数又有所增加。在海底沉积中，细菌含量很高，每克湿重沉积物中可多达100个细菌，且多数是厌氧细菌或兼性厌氧菌。

微生物的特点微生物王国是一个真正的“小人国”，这里的“臣民”分属于细菌、放线菌、真菌、病毒、类病毒、立克次氏体、衣原体、支原体等几大类。

微生物当然也要呼吸，但有的喜欢吸氧气，是好氧性的；有的则讨厌氧气，属于厌氧性的；还有的在有氧和无氧环境下都能生存，叫兼性微生物。微生物不分雌雄，它的繁殖方式也与众不同。拿细菌来说，它们是靠自身分裂来繁衍后代的，只要条件适宜，通常20分钟就能分裂一次，一分为二，二变为四，四分成八……就这样成倍成倍地分裂下去，这种呈几何级数的繁衍方式，使动植物望尘莫及。

微生物是若干低等的生命形式，具有的抗热、抗寒、抗盐、抗干燥、抗酸、抗碱、抗缺氧、抗压、抗辐射及抗毒物等生物学特性。从深1万米、水压高达1140个大气压的太平洋底到8.5万米高的大气层；从炎热的赤道海域到寒冷的南极冰川；从高盐度的死海到强酸和强碱性环境，都可以找到微生物的踪迹。由于微生物只怕“明火”，所以地球上除活火山口以外，到处都是它们的活动领地。1

海洋微生物种类海洋微生物主要由海洋真菌和海洋细菌组成。海洋细菌是只能在海洋中生长、繁殖，不含叶绿素和藻蓝素的海洋原核单细胞生物，在海洋微生物中是数量最大、分布最广的微生物。它们个体直径一般在1微米以下，形状有球状、杆状、螺旋状或分枝丝状，具有坚韧的细胞壁，无真核。海洋中有自养和异养、光能和化能、好氧和厌氧、寄生和腐生，以及浮游和附着等类型的细菌。真菌是一类具有真核结构、能形成孢子、营腐生或寄生生活的海洋生物。海洋真菌不到500种，仅相当于陆地真菌种数的1%。现知的深海真菌只有5种，采集样品的最大水深为5315米。1

自养微生物以二氧化碳做为或主要碳源，以无机物作为供氢体来还原二氧化碳以合成细胞物质的微生物。根据能量来源的不同分为两型。

1.光能自养型：它们利用光能进行光合作用合成细胞物质。藻类和大多数光合细菌都是。前者如小球藻，以水作为供氢体;后者如绿硫细菌，以H2S作为供氢体。

2. 化能自养型：以无机物氧化所产生的化学能来还原CO2合成细胞物质。如亚硝化细菌，通过将NH3氧化成亚硝酸而获得能量。自养微生物生长只需要CO2、无机盐(包括氮源)和水。

光能自养型又称光能无机营养型。以光为能源、CO2为碳源、以无机物为供氢体还原CO2合成细胞物质的营养型。绿色植物是世界上最大的光能自养型生物类群。在微生物中，绿硫细菌和紫硫细菌细胞中含有菌绿素，在无氧条件下光合磷酸化产生ATP，以H2S作为供氢体，还原CO2合成有机碳化物;H2S被氧化成S或继续氧化成硫酸，不产生氧。蓝细菌和一些藻类细胞中含有叶绿素，类似于植物，以水为供氢体光合磷酸化产生ATP，同化CO2合成有机物，在光合作用过程中释放出氧气。

化能自养型又称化能无机营养菌。能在完全无机环境中生活，以二氧化碳或碳酸盐为碳源，从无机物氧化中获得能量的一类微生物。仅发现于原核生物中。多为好氧性菌。根据其氧化无机物的专一性，主要分为以下几种生理类群：

硝化细菌。包括两个细菌亚群，一类是亚硝酸细菌，将氨氧化成亚硝酸;另一类是硝酸细菌，将亚硝酸氧化为硝酸。在以上两类细菌的共同作用下，土壤中的氨或铵盐转变成硝酸盐，使植物得到更多的氮素营养。硝化细菌在自然界氮素循环中具有重要作用。农业上通过深耕、松土可提高硝化细菌活力、增加土壤肥力。

硫细菌。指能把元素硫或还原态的无机硫化物(如硫代硫酸盐、连四硫酸盐、硫化氢等)氧化成硫酸的一类细菌。主要有硫杆菌属。这类菌广泛分布于土壤、淡水、海水和矿山排水中。常引起金属物及管道的破坏。硫细菌产生的硫酸和硫酸高铁溶液是有效的矿物浸溶剂，可将铜、铁、铀等金属以硫酸盐形式从矿物中浸溶出来，这种浸矿过程称为细菌冶金。此法适用于从贫矿、尾矿或低品位矿中回收金属。在土壤中加入硫磺粉，可通过增强硫细菌活动达到改良碱性土壤的目的。

铁细菌。在土壤中有些细菌能通过特异地氧化亚铁化合物获得能量，统称为铁细菌。它们分属于不同类群，有些是严格化能自养型、不能利用有机物。有些是兼性菌，亦可利用有机物作为生长基质。有些菌同时具有硫细菌的作用，参与细菌冶金过程。

氢细菌。广泛分布于自然界。能氧化空气中的氢，从氢和氧结合成水的反应过程中获得能量。这类菌的生长需要氢、氧和二氧化碳的混合气体，其中氢的浓度处在爆炸限度内，故又称为爆鸣气细菌。菌体蛋白质丰富、生长迅速，可作为单细胞蛋白的优良产生菌，并在环境保护中具有作用。

异养微生物必需以有机物做为碳源或供氢体来合成细胞物质。根据能量来源不同分为

1. 光能异养型：能源来自光能，但需以有机物做为供氢体以还原CO2，并合成细胞物质。如红螺菌，可利用简单的有机酸作为供氢体。这型微生物生长时大多需要外源的生长素。

2. 化能异养型：能源来自有机物的氧化所产生的化学能，生长需要有机化合物作为碳源。这型微生物的种类和数量很多，包括绝大多数的细菌、几乎全部的真菌和原生动物。

光能异养型根据微生物所需要的能源和碳素营养物质的不同，人们将微生物分成化能自养型(又称化能无机营养型)、化能异养型(又称化能有机营养型)、光能自养型(又称光能无机营养型)和光能异养型(又称光能有机营养型)四个类型。凡是能够利用某些无机物质氧化时所产生的化学能作为能源、利用无机的碳化合物作为碳素营养来合成其自身有机物质的微生物，统称为化能自养微生物。这类微生物种类比较少，只限于一些细菌，而且都是需氧菌。2

化能异养型又称化能有机营养型。从氧化有机碳化物中获取代谢能量，以有机碳化物为碳素来源合成细胞物质的生物营养类型。同一种有机碳化物可同时既作为能源物质又作为碳源物质。不同微生物种类利用有机碳化物的能力差异很大;有些微生物种类可以利用多种有机碳化物中的任何一种为其碳源，而另一些种类只能利用某一种或几种有机碳化物为其碳源。化能异养型又可分为腐生和寄生两大类，前者利用无生命的有机物，包括动植物残体，后者则是从活的有机体吸收营养物质。但这两大类之间也有中间类型，既可寄生又可腐生，称为兼性腐生或兼性寄生。3

海洋细菌对于海洋和人类的重要意义假若海洋中没有微生物存在，那么海洋中的一切元素就不能循环。海洋微生物可把动植物的尸体或排出的有机物再分解成为供植物用的无机盐。它们的存在有助于保持海洋生态系统的平衡和促进海洋自净能力。

当海洋生态系统的动态平衡遭受某种破坏时，海洋细菌以其敏感的适应能力和极快的繁殖速度，迅速形成异常微生物区系，积极参与氧化、还原活动，调整和促进新动态平衡的形成和发展。海洋细菌参与海洋的沉积成岩作用，如参与硫矿和深海锰结核的形成等。在海洋成油、成气的过程中，细菌也起着重要的作用。由于海洋细菌的拮抗和溶菌作用，可以使陆源致病菌迅速死亡，因此，海水具有杀菌作用。

海洋细菌可直接作为海洋动物的饵料。海洋细菌参与对各种海洋物质的腐蚀、变性、污秽和破坏过程，某些海洋细菌是人体或海洋生物的致病菌。在特定条件下，海洋细菌代谢产物的积累会毒化养殖环境，如氨和硫化氢的积累会危害生物养殖。人们也可以利用细菌的代谢活动来改善被毒化的养殖环境，如氨的氧化等。

从生物进化的过程来看，海洋真菌的诞生要比细菌晚10亿年左右，所以它是微生物王国中最年轻的家族。真菌具有多细胞结构，能产生孢子进行有性和无性繁殖。真茵和细菌、放线菌最根本的区别，是它们已经有了真正的细胞核，因此人们把真菌的细胞叫做真核细胞。从原核细胞发展到真核细胞，是生物进化史上的一件大事。1