由於微生物本身結構比較簡單，改變環境的能力較弱，麵對環境和營養物質的不斷改變，微生物生態係統往往不能抗拒，而通過改變自己的群體結構來適應新的環境，形成新的生態係統。這種適應性表現在：一是原有的微生物類群在新的環境或新的營養源下誘導生成新的酶或酶係以適應新的環境或新的營養源；二是原有的不適應新環境或新營養源的微生物類群衰亡的同時，發育出新的能適應新環境或新營養源的微生物類群，即使原來數量很少和競爭力相當弱的類群發育為新環境下的優勢種群。這就是自然界中普遍的微生物種群演替現象。
微生物種群的演替現象常發生在複雜有機物的分解過程中和環境因素的改變及環境中出現抗生素物等情況下。當環境中進人新鮮基質時，那些能迅速利用新鮮基質中易分解部分的微生物迅速生長繁殖，成為最先的優勢種類，一旦易分解部分被分解利用完後這些種類的微生物便迅速衰落，而代之而起的是那些能分解利用不易被分解利用部分的微生物種群，發育成為優勢種類。而那些能分解利用基質中最不易被分解部分的微生物一般總在較後麵出現。
不同優勢種群的出現常有明顯的順序性。環境條件改變時也會發生微生物種群的演替。例如在甜酒釀製作過程中，前階段糖化真菌利用容器中的空氣旺盛生長把米飯中的澱粉轉化為糖類，酵母菌也在有氧的條件迅速生長繁殖，這樣消耗了氧氣，糖化菌是前階段的優勢菌群。由於氧氣的消耗，需氧的糖化真菌衰落而為可不需氧的酵母菌把糖類發酵生成乙醇的生命活動創造了條件，因而在後階段糖化菌衰落而酵母菌成為優勢菌。一類微生物被哪類微生物代替，是由它們所創造的環境條件和物質轉化的產物所決定。無論哪一種微生物，隻要能適應不斷變動的環境和利用較廣闊的基質譜，就能以優勢存在。
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