微生物与人类的生活环境

导读提示

什么是微生物? 微生物与人类生活环境有什么关系?你听说过“超级细菌”“粪便污染指示菌”“发光细菌”吗?

研学内容

微生物是地球上生命的先行者,它们是最早来到地球,开垦土壤、改造大气的生物。随后鱼类、陆生植物和动物才相继问世,而人类则是最后一个到达,并坐享其成的生物。

在微生物王国里是没有什么“君臣”之分的,只生活着几个大家族,如病毒、类病毒、细菌、放线菌、真菌、立克次体、支原体和衣原体等。这个国家的人民绝大多数都是小个子,它们个头虽小,但非常贪“吃”,只要有东西,它们就从早到晚“吃”个不停。它们不光是贪“吃”,而且从不挑剔,无所不“吃”。人们把那些“吃”动植物尸体等现成有机物的叫异养微生物,那些以二氧化碳为主要或唯一碳源,以无机氮化物为氮源,通过光合作用或化能合成作用获得能量的称为自养微生物,而那些平时靠有机物生存,没有有机物又能靠无机物生存的则叫兼性自养微生物。

微生物繁殖后代的方式随种类的不同而不同。例如,细菌通过横裂而一分为二;放线菌通过无性孢子繁殖;霉菌通过无性孢子和有性孢子两种方式繁殖。不论以哪种方式进行,微生物繁殖的速度都是非常快的。以细菌为例,只要条件合适每20分钟就能分裂一次,一分为二,二分为四……一直推算下去,48小时内1个细菌就能生出2.2×1043个后代,总质量达2.2×1022吨,相当于4个地球的质量。当然,实际情况不可能这样,不然一个细菌就会让我们的地球脱离原来的轨道。

微生物个头虽小,但在自然界中为了自身的生存,有时不仅偷袭比它们大得多的生物机体,而且它们之间也常常兵戎相见,互相残杀。这种斗争不仅存在于种族之间,也存在于种类内部各个体之间。当然它们使用的武器不是我们常说的刀枪之类的东西,而是一些威力强大的生物活性物质。放线菌产生链霉素等抗生素来消灭与它们争夺食物的细菌,噬菌体则靠吃菌维生,病毒感染细胞后常常将细胞的大门关闭而不让同类的其他个体进入,但有时也关不住其他种类的病毒。微生物就是这样互相牵制着共同生息于自然界的。

微生物对自然环境的抵抗力非常神通,地球上除了活的火山口外,几乎没有它们去不了的地方。上至8万米高的大气上空,下至1万米深、水压达1140个大气压的太平洋海底,到处都有它们的踪迹。有些微生物专拣最艰苦的地方生活,你把它们移到比较优越的地方,它们反而不舒服甚至会死亡。例如死海里的一些耐盐菌不怕“咸”,只有在盐浓度超过12%时才能生长。太平洋海底的微生物要生存在400个大气压以上的环境,如果把它们放到较低的大气压环境中它们就“胀”死了。

微生物正是由于具有食性杂、繁殖快、对环境抵抗力强等特点才能作为最早的“居民”一直生活下来,与动物、植物一起组成生物大军,使自然界充满生活气息。

内容赏析

微生物是包括细菌、病毒、真菌以及一些小型的原生动物等在内的一大类生物群体。本文介绍了微生物的营养方式、生殖方式以及它们与人类生活之间的密切关系。

(1)营养方式

腐生:亦称腐生性营养。通常指以生物尸体、尸体分解产物或生物的排泄物等为营养物的生活方式。

寄生:一种生物生活在另一种生物体上,从中摄取养料来维持生活的现象。营寄生生活的生物,叫作寄生生物,如菟丝子等。被寄生的生物叫作寄主(宿主),如大豆。寄生在寄主体内称为体内寄生,如蛔虫、血吸虫等;寄生在寄主体表称为体表寄生,如疥螨等。

(2)生殖方式

出芽生殖:酵母菌在温度适宜、氧气充足的条件下,在母体的一定部位会长出芽体,用来繁殖后代。

孢子生殖:酵母菌在温度不适宜、缺氧的条件下,进行孢子生殖,此时分解葡萄糖产生酒精和二氧化碳,即酒精发酵。

鉴赏升华

微生物,对于没学过相关知识的人来说是比较陌生的。事实上人类早已利用其为我们的生活环境服务了,微生物在我们生活环境的保护上做出了巨大的贡献。

1.微生物在环境保护中的作用

(1)净化污水

污水中有毒物质的成分十分复杂,包括各种酚类、氰化物、重金属、有机磷、有机汞、有机酸、醛等。微生物通过自身的生命活动可以解除污水的毒害作用,从而使污水中的有毒物质转化为有益的无毒物质,进而达到净化污水的作用。

(2)处理生活垃圾

随着城市化进程在全球范围的加速,城市化带来的环境污染和人类聚居状况恶化等问题,已成为世界各国共同关心的问题。城市生活垃圾是在城市日常生活以及为城市生活提供服务的活动中产生的固体废弃物,是城市环境的主要污染物之一。

城市生活垃圾的主要来源是厨余垃圾。对于城市生活垃圾,目前的处理主要包括卫生填埋、堆肥化、焚烧三种方式。其中前两种处理方式均属于生物处理技术,第三种处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会增加地球温室效应,污染大气。填埋处理不仅浪费土地,而且污染地下水和地表水。如果我们能从源头上处理好生活垃圾,无疑将最大限度地减少对环境的压力,避免二次污染。城市厨房垃圾、餐饮业垃圾、农村作物秸秆、厕所垃圾、牲畜粪尿、农产品加工废弃物等实际上都是良好的有机肥原材料。但是,在这些废弃物当中,还掺杂有塑料、化学物质、残留农药等有害物质,直接用作有机肥是不安全的。EM是由乳酸菌、酵母菌、放线菌和光合细菌等四大类80余种微生物组成的复合菌剂,EM可以解决以上的问题。借助EM接种发酵,可以消除原材料中的有害物质、病原菌及虫等,达到变废为宝、净化环境的目的。

(3)治理大气污染

废气微生物处理法是利用微生物的生物化学作用,使污染分解,转化为无害或少害的物质。目前,微生物处理大气污染主要用来净化有机污染物。同传统的大气污染治理技术相比,微生物法的优点主要有处理效果好、投资及运用费用低、易于管理等,目前微生物法已逐渐应用于大气污染治理中。例如,微生物用于烟气脱硫,不需高温、高压、催化剂,设备要求简单。利用自养微生物脱硫,营养要求低,无二次污染。

2.微生物在环境污染指示中的作用

(1)发光细菌可充当水域污染指示剂

美国海洋生物学家伊迪丝·维德尔研究发现,可发出荧光的细菌能够充当水域的污染指示剂。通过实验,维德尔将印第安河泻湖的沉积物样本与一种名为费氏弧菌的发光细菌混合在一起,然后利用光度计测量费氏弧菌在有毒化学物质影响下所发光线变暗的程度和速率,从而快速确定有毒物质的浓度。她指出,与测量水中的化学物质相比,测量沉积物中的污染物水平能够进一步了解印第安河泻湖的健康状况。

(2)水体污染“指示菌”

由于水体中的病原微生物数量较少,因此常难以检出,即便检测结果为阴性,也不能保证水体中无病原微生物存在,同时检测程序也很复杂。所以,在实际工作中常借用检查水体中大肠菌群细菌、链球菌、产气荚膜杆菌、铜绿假单胞菌、金黄色葡萄球菌等存在与否及其数量多少来判定水质是否被污染。这在水的卫生学检查方面有较重要的意义。

微生物在人类生活环境方面的应用还有很多,微生物虽然让我们的生活环境得到了提升,但是,对我们的生活环境也产生了一些不好的影响。

微生物可造成水华,对水生动植物的生存造成严重的威胁。

水华是淡水水体中藻类大量繁殖的一种自然生态现象,是水体富营养化的一种特征,主要是由于生活及工农业生产中含有大量氮、磷的废污水进入水体后,蓝藻、绿藻、硅藻等藻类成为水体中的优势种群,大量繁殖后使水体呈现蓝色或绿色的一种现象。

水华造成的最大危害是饮用水源受到威胁,藻毒素通过食物链影响人类的健康,蓝藻水华的次生代谢产物MCRST能损害肝脏,具有促癌效应,直接威胁人类的健康和生存。此外,自来水厂的过滤装置也会被藻类水华填塞,漂浮在水面上的水华影响景观,并有难闻的臭味。

微生物与人类的关系十分紧密,在人类生活中占有非常重要的地位。我们生活的每一天都与之相接触,它既能造福于人类,也能给人类带来毁灭性的灾难。随着科学技术的发展,人类与微生物的斗争总是在无止境地持续着,只要我们在生活中不断探索和研究,了解微生物与环境生态平衡对人类的益处,坚持以科学技术为基础,向着人类可持续发展的方向力争进步,微生物肯定会在更多的方面为我们所用!

学后思考

请查阅相关资料,了解更多微生物与人类日常生活的关系。