微生境

科普中国-科学百科 2018-04-25 作者:郭亮

  在环境生态学中,微生境是一种对特殊微小生物的特殊生态环境。例如寸草不生的荒漠中的一块绿地,荒漠是大的生物群系,绿地就是包含于大的生态环境中特殊,适合某种生物生长的微生境。

  概括来说,微生境是指与微生物大小、运动能力和寿命相对应的空间和时间尺度上的生境。生物的生活受其周围各种环境要素的很大影响。

  具有相同分布区的同一种植物,由于微生境不同,在形态上产生的变异,且变异比较稳定,分布范围较亚种小。

  概念

  总的来说,微生境有两种概念:

  ⑴依据基质性质定义的微生境

  ①矿物微生境,其包含从石板至砂子、淤泥和黏土;

  ②有机微生境包括所有有机残渣占主体的基质,即其中可以包含有掉入水中的树木和树枝、堆积在河底(枯枝落叶层)和淤泥中的树叶;

  ③植物微生境包含所有活体植物(主要是水生植物)。

  ⑵依据深度定义的微生境

  流动水域中,特别是河岸附近,水源或瀑布周围存在一种特殊的微生境,它的特征为恒定地存在一层薄薄的水膜,称为岩壁湿生生物区域。

  在不同生境中,无论它们是激流或静水环境,都可以将其划分为不同的微生境:矿物微生境、有机微生境、植物微生境等,且植物类型微生境和有机类型微生境之间的区别不会总是很明显。

  特点

  自然界不仅有一个由空气、阳光、土壤、水等构成的大环境,同时还有一个由细菌、病毒、真菌、衣原体等构成的小环境。这些生物个体微小、种类繁多、分布广泛、生活方式多样化,所处的环境也微小,肉眼见不到,一般称为微环境或微生境。

  生物的生活受其周围各种环境要素的很大影响。而直接包围微生物体的微环境,对于了解微生物的生活和活动具有重要意义。人们通常把大小只有几个微米至几百个微米这样的空间称为微生境。在这个空间内作用的各个环境因子,受界面和胶体粒子的影响很大,而且微生境的骨架就是由界面和胶体粒子所组成。

  微生物的微生境指直接影响微生物生存和发展的,与微生物的关系最为密切的微生物细胞周围环境。微生境不仅微小,而且通常具有多样和多变的特征。例如,一个土壤团块或一条细小的植物根表面,可能存在着多种多样的微生境。每种微生境往往只适合某些种类微生物的生长,不同的微生境相应地生长着不同类型的微生物,在土粒表面可能发育着好氧性微生物,而土粒内部则可能生长着厌氧性微生物。

  一种微生境可能因不同类群微生物的生长代谢和相互演替而发生相应的变化。例如,在土壤形成过程中,首先由少数对恶劣环境具有很强耐受性的蓝细菌和藻类成为裸岩上的最初定居者,有利于有机物的蓄积和岩石表面环境的稳定化。接着出现腐败细菌和真菌的生长。由于微生物的作用使化学变化增强,加速了硅等矿物质的溶解。随后地衣出现,由于地衣叶状体的伸缩使岩石受到破坏;地衣生长代谢过程中产生CO2、有机酸、鳌合剂等物质可加速岩石的溶解;地衣的作用还有利于矿物质和氮素营养的贮存以及有机物的积累。而后,微生物数量进一步增加,并有原生动物和土壤节足动物相继出现。最后出现绿色植物的生长,植物的根使土壤稳定化。因此,微生物所生存的环境是相当复杂的。由变化着的各种物理、化学、生物等条件的集合体构成了微生境,并由此而决定着微生物的存在与活性。

  研究与运用

  

  ①凋落物减弱了林地地表及表层土壤(2 mm厚)中的光照,改变了光谱特性,降低了PPFD和Pfr,缩小了日温差,提高了土壤湿度和肥力,增加了毒素和土壤动物的活动等,但凋落物改变生境的效应强度与凋落物组成、厚度、分解状态和周围生境(如植被、气候、地形和地貌等特性)等有关。在自然森林生态系统中,凋落物对林地微生境的效应因凋落物、植被、气候、地形和地貌的多样化变得更为复杂,而凋落物对植被天然更新的影响也因其对生境改变效应的复杂性而具有多样性和综合性。最后,对凋落物改变生境效应的复杂性和有关研究进行了展望。

  ②动物对栖息地选择是复杂的,探索其内在机制对寻求维持动物多样性的有效方法具有重要意义。以古尔班通古特沙漠的地表甲虫优势种——中华漠王(Platyope proctoleuca chinensis)(鞘翅目:拟步甲科)为研究对象,2007~2008年连续2年采用陷阱捕获法监测其在不同生境下的种群数量和洞穴数量,分析该甲虫在景观和微尺度环境下对栖息地的选择。结果表明:在景观尺度上,与垄间相比,中华漠王更喜欢在沙丘上活动,在沙丘不同坡面上,中华漠王在背风坡的种群数量大于迎风坡;在微尺度上,中华漠王喜好沙丘上部的微环境,在背风坡上部种群数量相对更多;洞穴数量在景观和微生境2种尺度上的分布基本与种群数量空间分布一致。此外,中华漠王对微生境的选择与洞穴建立的难易程度有关,而洞穴的建立与土壤质量密切相关,特别是土壤的物质组成及其硬度。

  

  本词条内容贡献者为:

  郭亮 - 副教授 - 中国海洋大学

责任编辑:科普云

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