導(dǎo)讀提示

什么是微生物? 微生物與人類生活環(huán)境有什么關(guān)系?你聽說過“超級(jí)細(xì)菌”“糞便污染指示菌”“發(fā)光細(xì)菌”嗎?

研學(xué)內(nèi)容

微生物是地球上生命的先行者,它們是最早來到地球,開墾土壤、改造大氣的生物。隨后魚類、陸生植物和動(dòng)物才相繼問世,而人類則是最后一個(gè)到達(dá),并坐享其成的生物。

在微生物王國里是沒有什么“君臣”之分的,只生活著幾個(gè)大家族,如病毒、類病毒、細(xì)菌、放線菌、真菌、立克次體、支原體和衣原體等。這個(gè)國家的人民絕大多數(shù)都是小個(gè)子,它們個(gè)頭雖小,但非常貪“吃”,只要有東西,它們就從早到晚“吃”個(gè)不停。它們不光是貪“吃”,而且從不挑剔,無所不“吃”。人們把那些“吃”動(dòng)植物尸體等現(xiàn)成有機(jī)物的叫異養(yǎng)微生物,那些以二氧化碳為主要或唯一碳源,以無機(jī)氮化物為氮源,通過光合作用或化能合成作用獲得能量的稱為自養(yǎng)微生物,而那些平時(shí)靠有機(jī)物生存,沒有有機(jī)物又能靠無機(jī)物生存的則叫兼性自養(yǎng)微生物。

微生物繁殖后代的方式隨種類的不同而不同。例如,細(xì)菌通過橫裂而一分為二;放線菌通過無性孢子繁殖;霉菌通過無性孢子和有性孢子兩種方式繁殖。不論以哪種方式進(jìn)行,微生物繁殖的速度都是非?？斓?。以細(xì)菌為例,只要條件合適每20分鐘就能分裂一次,一分為二,二分為四……一直推算下去,48小時(shí)內(nèi)1個(gè)細(xì)菌就能生出2.2×1043個(gè)后代,總質(zhì)量達(dá)2.2×1022噸,相當(dāng)于4個(gè)地球的質(zhì)量。當(dāng)然,實(shí)際情況不可能這樣,不然一個(gè)細(xì)菌就會(huì)讓我們的地球脫離原來的軌道。

微生物個(gè)頭雖小,但在自然界中為了自身的生存,有時(shí)不僅偷襲比它們大得多的生物機(jī)體,而且它們之間也常常兵戎相見,互相殘殺。這種斗爭不僅存在于種族之間,也存在于種類內(nèi)部各個(gè)體之間。當(dāng)然它們使用的武器不是我們常說的刀槍之類的東西,而是一些威力強(qiáng)大的生物活性物質(zhì)。放線菌產(chǎn)生鏈霉素等抗生素來消滅與它們爭奪食物的細(xì)菌,噬菌體則靠吃菌維生,病毒感染細(xì)胞后常常將細(xì)胞的大門關(guān)閉而不讓同類的其他個(gè)體進(jìn)入,但有時(shí)也關(guān)不住其他種類的病毒。微生物就是這樣互相牽制著共同生息于自然界的。

微生物對自然環(huán)境的抵抗力非常神通,地球上除了活的火山口外,幾乎沒有它們?nèi)ゲ涣说牡胤健Ｉ现?萬米高的大氣上空,下至1萬米深、水壓達(dá)1140個(gè)大氣壓的太平洋海底,到處都有它們的蹤跡。有些微生物專揀最艱苦的地方生活,你把它們移到比較優(yōu)越的地方,它們反而不舒服甚至?xí)劳?。例如死海里的一些耐鹽菌不怕“咸”,只有在鹽濃度超過12%時(shí)才能生長。太平洋海底的微生物要生存在400個(gè)大氣壓以上的環(huán)境,如果把它們放到較低的大氣壓環(huán)境中它們就“脹”死了。

微生物正是由于具有食性雜、繁殖快、對環(huán)境抵抗力強(qiáng)等特點(diǎn)才能作為最早的“居民”一直生活下來,與動(dòng)物、植物一起組成生物大軍,使自然界充滿生活氣息。

內(nèi)容賞析

微生物是包括細(xì)菌、病毒、真菌以及一些小型的原生動(dòng)物等在內(nèi)的一大類生物群體。本文介紹了微生物的營養(yǎng)方式、生殖方式以及它們與人類生活之間的密切關(guān)系。

(1)營養(yǎng)方式

腐生:亦稱腐生性營養(yǎng)。通常指以生物尸體、尸體分解產(chǎn)物或生物的排泄物等為營養(yǎng)物的生活方式。

寄生:一種生物生活在另一種生物體上,從中攝取養(yǎng)料來維持生活的現(xiàn)象。營寄生生活的生物,叫作寄生生物,如菟絲子等。被寄生的生物叫作寄主(宿主),如大豆。寄生在寄主體內(nèi)稱為體內(nèi)寄生,如蛔蟲、血吸蟲等;寄生在寄主體表稱為體表寄生,如疥螨等。

(2)生殖方式

出芽生殖:酵母菌在溫度適宜、氧氣充足的條件下,在母體的一定部位會(huì)長出芽體,用來繁殖后代。

孢子生殖:酵母菌在溫度不適宜、缺氧的條件下,進(jìn)行孢子生殖,此時(shí)分解葡萄糖產(chǎn)生酒精和二氧化碳,即酒精發(fā)酵。

鑒賞升華

微生物,對于沒學(xué)過相關(guān)知識(shí)的人來說是比較陌生的。事實(shí)上人類早已利用其為我們的生活環(huán)境服務(wù)了,微生物在我們生活環(huán)境的保護(hù)上做出了巨大的貢獻(xiàn)。

1.微生物在環(huán)境保護(hù)中的作用

(1)凈化污水

污水中有毒物質(zhì)的成分十分復(fù)雜,包括各種酚類、氰化物、重金屬、有機(jī)磷、有機(jī)汞、有機(jī)酸、醛等。微生物通過自身的生命活動(dòng)可以解除污水的毒害作用,從而使污水中的有毒物質(zhì)轉(zhuǎn)化為有益的無毒物質(zhì),進(jìn)而達(dá)到凈化污水的作用。

(2)處理生活垃圾

隨著城市化進(jìn)程在全球范圍的加速,城市化帶來的環(huán)境污染和人類聚居狀況惡化等問題,已成為世界各國共同關(guān)心的問題。城市生活垃圾是在城市日常生活以及為城市生活提供服務(wù)的活動(dòng)中產(chǎn)生的固體廢棄物,是城市環(huán)境的主要污染物之一。

城市生活垃圾的主要來源是廚余垃圾。對于城市生活垃圾,目前的處理主要包括衛(wèi)生填埋、堆肥化、焚燒三種方式。其中前兩種處理方式均屬于生物處理技術(shù),第三種處理方式不但消耗大量的能量,而且放出的二氧化碳和二噁英會(huì)增加地球溫室效應(yīng),污染大氣。填埋處理不僅浪費(fèi)土地,而且污染地下水和地表水。如果我們能從源頭上處理好生活垃圾,無疑將最大限度地減少對環(huán)境的壓力,避免二次污染。城市廚房垃圾、餐飲業(yè)垃圾、農(nóng)村作物秸稈、廁所垃圾、牲畜糞尿、農(nóng)產(chǎn)品加工廢棄物等實(shí)際上都是良好的有機(jī)肥原材料。但是,在這些廢棄物當(dāng)中,還摻雜有塑料、化學(xué)物質(zhì)、殘留農(nóng)藥等有害物質(zhì),直接用作有機(jī)肥是不安全的。EM是由乳酸菌、酵母菌、放線菌和光合細(xì)菌等四大類80余種微生物組成的復(fù)合菌劑,EM可以解決以上的問題。借助EM接種發(fā)酵,可以消除原材料中的有害物質(zhì)、病原菌及蟲等,達(dá)到變廢為寶、凈化環(huán)境的目的。

(3)治理大氣污染

廢氣微生物處理法是利用微生物的生物化學(xué)作用,使污染分解,轉(zhuǎn)化為無害或少害的物質(zhì)。目前,微生物處理大氣污染主要用來凈化有機(jī)污染物。同傳統(tǒng)的大氣污染治理技術(shù)相比,微生物法的優(yōu)點(diǎn)主要有處理效果好、投資及運(yùn)用費(fèi)用低、易于管理等,目前微生物法已逐漸應(yīng)用于大氣污染治理中。例如,微生物用于煙氣脫硫,不需高溫、高壓、催化劑,設(shè)備要求簡單。利用自養(yǎng)微生物脫硫,營養(yǎng)要求低,無二次污染。

2.微生物在環(huán)境污染指示中的作用

(1)發(fā)光細(xì)菌可充當(dāng)水域污染指示劑

美國海洋生物學(xué)家伊迪絲·維德爾研究發(fā)現(xiàn),可發(fā)出熒光的細(xì)菌能夠充當(dāng)水域的污染指示劑。通過實(shí)驗(yàn),維德爾將印第安河瀉湖的沉積物樣本與一種名為費(fèi)氏弧菌的發(fā)光細(xì)菌混合在一起,然后利用光度計(jì)測量費(fèi)氏弧菌在有毒化學(xué)物質(zhì)影響下所發(fā)光線變暗的程度和速率,從而快速確定有毒物質(zhì)的濃度。她指出,與測量水中的化學(xué)物質(zhì)相比,測量沉積物中的污染物水平能夠進(jìn)一步了解印第安河瀉湖的健康狀況。

(2)水體污染“指示菌”

由于水體中的病原微生物數(shù)量較少,因此常難以檢出,即便檢測結(jié)果為陰性,也不能保證水體中無病原微生物存在,同時(shí)檢測程序也很復(fù)雜。所以,在實(shí)際工作中常借用檢查水體中大腸菌群細(xì)菌、鏈球菌、產(chǎn)氣莢膜桿菌、銅綠假單胞菌、金黃色葡萄球菌等存在與否及其數(shù)量多少來判定水質(zhì)是否被污染。這在水的衛(wèi)生學(xué)檢查方面有較重要的意義。

微生物在人類生活環(huán)境方面的應(yīng)用還有很多,微生物雖然讓我們的生活環(huán)境得到了提升,但是,對我們的生活環(huán)境也產(chǎn)生了一些不好的影響。

微生物可造成水華,對水生動(dòng)植物的生存造成嚴(yán)重的威脅。

水華是淡水水體中藻類大量繁殖的一種自然生態(tài)現(xiàn)象,是水體富營養(yǎng)化的一種特征,主要是由于生活及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中含有大量氮、磷的廢污水進(jìn)入水體后,藍(lán)藻、綠藻、硅藻等藻類成為水體中的優(yōu)勢種群,大量繁殖后使水體呈現(xiàn)藍(lán)色或綠色的一種現(xiàn)象。

水華造成的最大危害是飲用水源受到威脅,藻毒素通過食物鏈影響人類的健康,藍(lán)藻水華的次生代謝產(chǎn)物MCRST能損害肝臟,具有促癌效應(yīng),直接威脅人類的健康和生存。此外,自來水廠的過濾裝置也會(huì)被藻類水華填塞,漂浮在水面上的水華影響景觀,并有難聞的臭味。

微生物與人類的關(guān)系十分緊密,在人類生活中占有非常重要的地位。我們生活的每一天都與之相接觸,它既能造福于人類,也能給人類帶來毀滅性的災(zāi)難。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,人類與微生物的斗爭總是在無止境地持續(xù)著,只要我們在生活中不斷探索和研究,了解微生物與環(huán)境生態(tài)平衡對人類的益處,堅(jiān)持以科學(xué)技術(shù)為基礎(chǔ),向著人類可持續(xù)發(fā)展的方向力爭進(jìn)步,微生物肯定會(huì)在更多的方面為我們所用!

學(xué)后思考

請查閱相關(guān)資料,了解更多微生物與人類日常生活的關(guān)系。