微生物生態學基礎知識及其應用(2)

水體中的微生物

 

水體是微生物棲息的第二個天然場所。在江、河、湖、海、地下水中都有微生物的存在。習慣上把水體中的微生物分為淡水微生物和海洋微生物兩大類型。

 

淡水微生物的種類及在水中的分布受到水的類型、有機質的含量等因素影響。在含有石油的地下水中，有大量能分解碳氫化合物的細菌；含鐵的泉水中含有鐵細菌；含硫的泉水中含有硫磺細菌；在溫泉中則有耐熱菌的存在。

 

水中真菌以水生藻狀菌為主。天然水中還有一些低等藻類生物，以矽藻數量最大，此外還有各種原生動物。

 

海洋微生物包括細菌、真菌、藻類、原生動物及噬菌體等。由於海洋環境具有鹽度高、有機質含量少、溫度低及深海靜水壓力大等特點，所以海洋微生物絕大多是需鹽、嗜冷和耐高滲透壓的微生物。水生微生物的區係可分以下幾類：

 

清水型水生微生物

在潔淨的湖泊和水庫蓄水中，因有機物含量低，故微生物數量很少（10～103/ml）。典型的清水型微生物以化能自養微生物和光能自養微生物為主，如硫細菌、鐵細菌和衣細菌等，以及含有光合色素的藍細菌、綠硫細菌和紫細菌等。部分腐生性細菌，如Chromobacterium（色杆菌屬），Achromobacter（無色杆菌屬）和Micrococcus（微球菌屬）的一些種也能在低含量營養物的清水中生長。黴菌中一些水生性種類，例如Saprolegnia（水黴屬）和Achlya（綿黴屬）的一些種可生長於腐爛的有機殘體上。單細胞和絲狀的藻類以及一些原生動物常在水麵生長，但數量一般不大。

 

根據細菌對周圍水生環境中營養物質濃度的要求，可分成三類：“①貧營養細菌（oligotrophic bacteria）：即一些能在1～15mgC/L低有機質含量的培養基中生長的細菌；②兼性貧營養細菌：即一些在富營養培養基中經反複培養後也能適應並生長的貧營養細菌；③富營養細菌：即一些能生長在營養物質濃度很高（10g C/L）的培養基中的細菌，它們在貧營養培養基中反複培養後即行死亡。由於淡水中溶解態和懸浮態有機物碳的含量一般在1～26mg C/L間，故清水型的腐生微生物，很多都是一些貧營養細菌。某水樣中貧營養細菌與總菌數（包括貧營養和富營養菌）的百分比，稱為貧營養指數或O．1值（oligotrophic index）。

 

腐敗型水生微生物

上述清水型的微生物可認為是水體環境中“土生土長”的土居微生物或土著種（native species）。流經城市的河水、港口附近的海水、滯留的池水以及下水道的溝水中，由於流入了大量的人畜排泄物、生活汙物和工業廢水等，因此有機物的含量大增，同時也夾入了大量外來的腐生細菌，使腐敗型水生微生物尤其是細菌和原生動物大量繁殖，每毫升汙水的微生物含量達到107～108個。其中數量最多的無芽胞革蘭氏陰性細菌，如 proteus(變形杆菌屬)、E.coli、Enterobacter aerogenes（產氣腸杆菌）和Alcaligenes（產堿杆菌屬）等，還有各種Bacillus（芽胞杆菌屬）、Vibrio（弧菌屬）和Spirillum（螺菌屬）等的一些種。原生動物有纖毛蟲類、鞭毛蟲類和根足蟲類。這些微生物在汙水環境中大量繁殖，逐漸把水中的有機物分解成簡單的無機物，同時它們的數量隨之減少，汙水也就逐步淨化變清。還有一類是隨著人畜排泄物或病體汙物而進入水體的動植物致病菌，通常因水體環境中的營養等條件不能滿足其生長繁殖的要求，加上周圍其它微生物的競爭和拮抗關係，一般難以長期生存，但由於水體的流動，也會造成病原菌的傳播甚至疾病的流行。

 

海洋是地球上最大的水體。海水與淡水最大的差別在於其中的含鹽量。含鹽量越高，則滲透壓越大，反之則越小。因此海洋微生物與淡水中的微生物在耐滲透壓能力方麵有很大的差別。此外，在深海中的微生物還能耐很高的靜水壓。例如，少數微生物可以在600個大氣壓下生長。如Micrococcus aquivivus（水活微球菌）、Bacillus boborokoiles和Vibrio phytoplanktis（浮遊植物弧菌）等。

 

水中微生物的含量對該水源的飲用價值影響很大。一般認為，作為良好的飲用水，其細菌含量應在100個/ml以下，當超過500個/ml時，即不適合作飲用水了。對飲用水來說，更重要的指標是其中微生物的種類。因此，在飲用水的微生物學檢驗中，不僅要檢查其總菌數，還要檢查其中所含的病原菌數。由於水中病原菌的含量總是很少，難以直接找到，故一般就隻能根據病原菌與最常見的但數量很大的的細菌E.coli同樣來自動物糞便汙染的原理,隻要通過檢查水樣中的指示菌—E.coli數即可知道該水源被糞便汙染的程度，從而間接推測其它病原菌存在的概率。根據我國的飲用水標準，自來水中細菌總數不可超過100個/ml(37℃,培養24小時)，E.coli數不能超過3個/L。

 

在自然水體,尤其是快速流動的水體中，存在著對有機或無機汙染物的自淨作用。其原因是多方麵的，雖有物理性的稀釋作用和化學性的氧化作用，但更重要的卻是各種生物學和生物化學作用，例如好氧菌對有機物的分解作用，原生動物對細菌等的吞噬作用，噬菌體對宿主的裂解作用，以及微生物產生的凝膠物質對汙染物的吸附、沉降作用等，這就是“流水不腐”的重要原因。