微生物生理
土壤中主要的分解者是细菌、放线菌、真菌和原生动物;在这4种类群中,细菌是数量最多和最活跃的。分解者需要营养源用于生长,在生长和代谢中,营养素有3种独立的功能。它们是用于构造组成生物的生物化学物质的原材料,有机营养素中的碳和氮用于制造微生物细胞的蛋白质、碳水化合物或其他成分;营养素提供能量用于生长和化学反应,有机营养素中的碳水化合物在呼吸中被氧化,所释放的能量用于驱动化学反应以合成生长和维持所需的生物化学物质;营养素在呼吸中也作为电子和氢的受体。
异养微生物从有机物质中获得无机和有机营养素。好氧呼吸的最终电子和氢受体为分子氧,在厌氧呼吸中,以有机代谢产物或无机物质代替氧气作为电子和氢受体。
生长
土壤中含有多种能分解几乎所有任何生物化学物质的微生物。有些物质分解的速度比其他的物质快,但几乎没有有机化合物能完全抵抗土壤微生物的分解,如果有也很少。土壤有机物质浓度低时微生物活性低,但存在着活化生长中的微生物、休眠孢子和其他繁殖体。在有机物质浓度低的土壤中应用有机物质为微生物生长提供底物时,微生物的数量会增加。大多数土壤微生物以二分裂的形式繁殖,一个细胞分裂为两个细胞,新的细胞再分裂。细胞两次分裂之间的时间称为世代时间或倍增时间。给定时间之后的细菌细胞数量(M)可以通过开始的细胞数量(Nt)和代数(n0)来计算:
例5.1:细菌丰度的增加
一种含103细菌细胞/克的土壤用有机物质处理,土壤中的细菌每4小时可以加倍。计算36小时后细菌细胞的数量。
解答:
代数为:
36小时后的细胞数量可以用公式5.3来计算:
当新鲜的有机物质添加到微生物的培养物中时,需要一个短暂的时间以便微生物对新的营养供应做出反应。这段细胞数量没有增加的时间称为延迟期(图5-4)。接下来随着新底物的利用微生物迅速生长,这段期间称为对数期,在一段快速生长之后,到达一个细胞数量相对恒定的稳定期,随着底物的用尽或代谢副产物的积累,生长变慢,出现细胞数量哜低的衰落期。
一个细菌群落的世代时间可以从取白对数期细胞数量的数据来计算,公式5.3可以重写为:
以及
根据时间间隔(t)内所出现的代数(n)计算世代时间:
例5.2:计算世代时间
一个细菌培养物在12小时内细胞从10?个毫升增加到10?个/毫升。计算世代时间:
解答:
微生物的世代时间种类之间有差别,对于给定的种,世代时间随着温度、底物可利用性和其他环境因素而异。
当细菌快速生长时,它们也快速分解底物。在微生物以对数的速度生长时,二氧化碳的产生也以对数的速度增加。
(文章来源:池塘养殖水质美国奥本大学渔业和联合养殖系克劳德E.博伊德著中国水产科学院珠江水产研究所林文辉译)
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