第九章 微生物生态习题及答案

第九章 微生物生态学习 题

一、名词解释

1．硝化作用 2．菌根

3．活性污泥（activated sludge）： 4．反硝化作用 5．硫化作用 6．氨化作用 7．共生

8．微生物生态学 9．根际微生物： 10．根圈效应： 11．根土比： 12．氨化作用：

13．微生态制剂（microecologics）： 14．正常菌群（normal microflora）： 15．条件致病菌（oppotunist pathogen）： 16．拮抗（antagonism）： 17．寄生（parasitism）：

18．富营养化9eutrophication）：

19．BOD（biochemical oxygen demand）： 20．COD（chemical oxygen demand）： 21．TOD： 22．DO：

23．产甲烷细菌（methanogens） 二、填空题

1、从 ， ， ， 生境中可以分离到嗜热微生物；从 ， 和 生境中可分离到嗜盐微生物。

2、磷的生物地球化学循环包括3种基本过程： 、 、 。 3

、

微

生

物

种

群

相

互

作

用

的

基

本

类

型

包

括： ， ， ， 、 、 和 。

4、嗜热细菌耐高温的 使DNA体外扩增技术得到突破，为 技术的广泛应用提供基础。

5、嗜生物推动的氮循环实际上是氮化合物的氧化还原反应，其循环过程包括 ，

， 和 。

6、按耐热能力的不同，嗜热微生物可被分成5个不同类型： ， ， ， 和 。

7、有机污染物生物降解过程中经历的主要反应包括 ， ， 和 。

8、评价有机化合物生物降解性的基本试验方法是 和 。 9、污水处理按程度可分为 ， 和 。 10、汞的微生物转化主要包括3个方面 ， 和 。

三、选择题（4个答案选1）

1、 总大肠菌群中不包括（ ）。

A、克雷伯氏菌 B、肠杆菌 C、埃希氏菌 D、芽孢杆菌 2、下列有机物中最难被微生物降解的是（ ）。 A、纤维素 B、木质素 C、半纤维素 D、淀粉 3、同化硝酸盐还原的酶可被下列哪种化合物抑制？（ ） A、氨 B、氧 C、N2 D、N2O

4、异化硝酸盐还原的酶可被下列哪种化合物抑制？（ ） A、氨 B、氧 C、N2 C、N2O

5、活性污泥法处理污水的过程最类似于下面哪种微生物培养方式？（ ） A、恒浊连续培养 B、恒化连续培养 C、恒浊分批培养 D、恒化分批培养 6、和豆科植物共生固氮的微生物是（ ）。

A、假单胞菌 B、根瘤菌 C、蓝细菌 D、自生固氮菌

7、许多霉菌在农副产品上生长时易于产生霉菌毒素，下列中哪些条件最适于产生霉菌毒素？（ ）

A、高温高湿 B、高温 C、蓝细菌 D、自生固氮菌 8、适用于生物冶金的微生物类群主要是（ ）。

A、嗜热微生物 B、嗜冷微生物 C、嗜酸微生物 D、嗜压微生物 9、超嗜热细菌主要是（ ）。

A、古生菌 B、真细菌 C、真菌 D、霉菌

10、酸矿水的形成是微生物对某些金属和非金属元素转化的结合，下列哪种循环与酸矿水形成有关？（ ）

A、S循环 B、N循环 C、磷循环 D、硅循环

四、是非题

1．氨化作用只能在好氧环境下才能进行。 2．反硝化作用完全等同于硝化作用的逆过程。

3．一般情况下土壤表层的微生物数量高于土壤下层。

4．嗜冷微生物适应环境生化机制之一是其细胞膜组成中有大量的不饱和、低熔点脂肪酸。

5．嗜酸微生物之所以具有在碱性条件下生长的能力是因为其胞内物质及酶是嗜酸的。 6．嗜碱微生物具有在碱性条件下生长能力的根本原因是其胞内物质及酶也是偏碱（嗜碱）的。

7．草食动物大部分都能分泌纤维素酶来消化所食用的纤维素。 8．共生固氮和游离固氮都在固氮过程中发挥重要作用。

9．大量服用抗生素的患者同时要服用维生素，这是为了补充因肠道微生物受抑制减少维生素的合成。

10．解性质粒携带有编码环境污染物降解酶的全部遗传信息。 11．土壤、水域和空气都是微生物的天然生境。

12．真菌与藻类，根瘤菌与豆科植物之间的关系都是属于微生物与微生物共生。 13．光合细菌（PSB）的颜色取决于辅助色素。 14．条件致病对人体或动物体一定具有致病性。

15．好氧菌是肠道正常菌群的主体，尤其是其中的拟杆菌类、双歧杆菌类和乳杆菌类等更是优势菌群。

16．地衣是菌藻共生或菌菌共生的典型例子，冬虫夏草是真菌寄生于昆虫而形成的一种名贵中药。

17．民间制作的泡菜就是乳酸菌产生的乳酸对其他腐败菌产生的拮抗作用才保证泡菜的风味、质量和良好的保藏性能。

18．微生物是生态系统中的初级生产者，是有机物的主要分解者，是物质和能量的贮存者。

19．湖水的“水华”或海水中的“赤潮”是由于水体中可溶性磷酸盐的浓度过高，造成水体的富集营养化而出现的一种大面积环境污染现象。

20．在各种污水处理方法中，最根本、有效和简便的方法就是利用微生物的处理法。

五、简答题

1．具有甲基化夫机汞能力的的匙形梭菌的维生素B12的缺陷型菌株不能进行汞的甲基化，而且对无机汞比亲株（野生型）要敏感得多，这说明什么？

2．微生物在从绿色植物到草食动物的能量流动中起重要作用，请指出这样说的理由？ 3．简述微生物作为重要成员在生态系统中所起到的重要作用。 4．简述生物修复中的强化措施。

5．饮用水的质量时，为什么把大肠杆菌数作为重要测量指标？我国卫生部门对自来水的微生物总菌量和大肠杆菌量有何规定？

6．什么是土壤自净？简述土壤生物修复技术的含义和步骤。 7.简述微生物生态系统的特点。

六、论述题

1．为什么说土壤是微生物的“天然培养基”？

2．在含有难降解污染物污水的生物处理中，向污水处理系统加一定量高效降解菌的生物强化（过去称为投菌法）可以提高处理效果，请从微生物群落组成和功能的角度作出理论解释。

3．某一化学农药厂合成一种化学农药，请你提一种实验方法来评价这种农药的生物降解性。

4．污水处理也可以说是一种微生物培养过程，试从微生物的基质利用、培养方式和培养目的与微生物的工业发酵进行对比。

5．请对细菌遗传转化的概念作出解释，并说明如何利用人工转化技术获得高降解、高况争能力的降解菌。

6．微生物分子生物技术可以在哪些方面给环境保护带来新的发展和应用。

7．活性污泥法处理污水的过程非常类似于恒浊的连续培养，那么两者是如何实现恒浊，其不同点在哪里？

8．微生物在自然界氮素循环中起着哪些作用？ 9．论述利用微生物脱氮除磷的原理。

10．论述在水处理工程领域中菌胶团的含义及其作用。

习题答案

一、名词解释

1．硝化作用：好氧条件下在无机化能硝化细菌作用下氨被氧化成硝酸盐的过程。 2．菌根：一些真菌和植物根以互惠关系建立起来的共生体称为菌根。

3．活性污泥：是由复杂的微生物群落与污水中的有机、无机固体物混凝交织在一起构成的絮状物。

4．反硝化作用：厌氧条件下反硝化细菌将硝酸盐还原成气态的N2O和N2的过程。 5．硫化作用：指硫化氢、元素硫和硫化亚铁等在微生物的作用下被氧化生成硫酸的过程。

6．氨化作用：微生物分解含氮有机物产生氨的过程称为氨化作用。

7．共生：两种生物共居在一起，相互分工协作、甚至达到难分难解、合二为一的一种相互关系。

8．微生物生态学：研究微生物群体与其周围环境的生物和非生物因素的相互关系的科学。

9．根际微生物：指一类主要以植物根系分泌的营养物质的源方能生长良好的微生物。 10．根圈效应：植物根际对微生物数量、种类、活性的影响。在数量上常用根土比来表示。

11．根土比：根际微生物和非根际土壤中微生物的数量之比。.

12．氨化作用：含氮有机物通过各类微生物分解、转化成氨的过程。

13．微生态制剂：是依据微生态学理论而制成的含有有益菌的洛菌制剂，其功能在于维持宿主的微生态平衡、调整宿主的微生态失调并兼有其他保健功能。

14．正常菌群：生活在健康动物体各部位、数量大、种类较稳定、一般能发挥有益作用的微生物种群。

15．条件致病菌：某些正常菌群中的菌在宿主的防御功能减弱时，趁机转移或大量繁殖，成了致病菌的这类特殊的致病菌即称条件致病菌。

16．拮抗：一种微生物通过产生特殊代谢产物或改变环境条件来抑制或杀死另一种微生物的现象。

17．寄生：一种微生物寄生在另一种微生物细胞中或表面，从后者取得养料，引起病害或死亡。

18．富营养化：水体中N、P等营养元素大量增加，远远超过通常的含量，结果导致原有生态系统的破坏，使藻类和某些细菌数量激增，其它生物种类减少的现象。

19．BOD（biochemical oxygen demand）：生化需氧量，或称生物需氧量，是表示水中有机物含量的一个间接指标。指在1L污水或待测水样中所含的一部分易氧化的有机物，当微生物对其氧化、分解时，所消耗的水中溶解氧毫克数。单位为mg/L。

20．COD（chemical oxygen demand）：化学需氧量，是表示水中有机物含量的一个间接指标。指在1L污水中所含的有机物在用强氧化剂将它氧化后，所消耗氧的毫克数。单位为mg/L。

21．TOD：总需氧量，指污水中能被氧化的物质（主要是有机物）在高温下燃烧变成稳定氧化物时所需的氧量。

22．DO：溶氧量，指溶于水体中的分子态氧，是评价水质优劣的重要指标。 23．产甲烷细菌（methanogens）：是一类必须生活在严格厌氧生境下并利用CO2和H2产

生甲烷的古细菌。

二、填空题

1．热泉；高强度太阳辐射土壤及岩石表面；堆肥；煤堆；极地；深海；酸矿水；酸热泉；碳酸；盐湖；石灰水；盐湖；盐场；盐矿

2．有机磷转化成溶解性无机磷(有机磷矿化)；不溶性无机磷变成溶解性无机磷(磷的有效化)；溶解性无机磷变有机磷(磷的同化)

3．中立生活；偏利作用；协同作用；互惠共生；寄生；捕食；偏害作用；竞争 4．DNA多聚酶；PGR

5． 固氮；氨化作用；硝化作用；硝酸盐还原(反硝化作用) 6．耐热菌；兼性嗜热菌；专性嗜热菌；极端嗜热菌；超嗜热菌 7．氧化反应；还原反应；水解反应；聚合反应 8．微生物学方法；环境学方法 9．一级处理；二级处理；三级处理

＋＋0

10．无机汞(Hg2)的甲基化；无机汞(Hg2)还原成Hg ；甲基汞和其他有机汞化合物裂

0

解并还原成Hg

三、选择题

1．D；2．B；3．A；4．B；5．A；6．B；7．A；8．C；9．A；10．A 四、是非题

1．×； 2．×；3．√；4．√；5．×；6．×；7．×；8．√；9．√；10．×； 11．×；12、×；13、√；14、×；15、×；16、√；17、√；18、×；19、√；20、√ 五、简答题

1．具有甲基化夫机汞能力的的匙形梭菌的维生素B12的缺陷型菌株不能进行汞的甲基化，而且对无机汞比亲株（野生型）要敏感得多，这说明什么？

答：一方面说明维生素B12在汞的甲基化中起重要作用，维生素B12(钴胺素)和甲基形成一种甲基钴胺素复合物，而Hg可以夺取甲基钴胺素中的甲基形成甲基汞。另一方面说明甲基汞对梭菌的毒性比无机汞要低，所以不能形成甲基汞的缺陷型菌株对无机汞更加敏感。

2．微生物在从绿色植物到草食动物的能量流动中起重要作用，请指出这样说的理由？ 答：大部分草食动物都缺乏分解绿色植物的纤维素酶，而草食动物对植物食料的利用依靠的是生长在它们胃肠道中的微生物，微生物分泌的纤维素酶把纤维素分解成脂肪酸及其他营养物质，这些营养物质为动物吸收利用，草食动物(如牛)的瘤胃共生就是微生物帮助草食

2＋

动物利用绿色植物的明显例证。

3．简述微生物作为重要成员在生态系统中所起到的重要作用。

答：微生物在生态系统中可以在多个方面起重要作用，但主要作为分解者。其重要作用可以概括如下：①微生物是有机物的主要分解者，微生物分解存在于生物圈内的动物、植物和微生物残体等复杂有机物质，并转化成最简单的无机物，再供初级生产者利用。②微生物是物质循环中的重要成员，微生物参与所有的物质循环，大部分元素及其化合物都受到微生物的作用。③微生物是生态系统中的初级生产者，光能营养和化能营养微生物具有固定太阳能和化学能的能力，成为生态系统的初级生产者。④微生物是物质和能量的贮存者，生态环境中的微生物贮存着大量的物质和能量。⑤微生物是地球生物演化中的先锋种类，微生物是地球上最早出现的生物体，微生物的活动为后来的生物进化打下基础。

4．简述生物修复中的强化措施。

答：强化措施主要包括：①接种外源微生物，通过接种外源高效的降解微生物，改变降解微生物结构、数量，提高降解能力。②添加微生物营养盐，为降解微生物提供充足均衡的营养，提高微生物活性。③提供电子受体，提供充足的氧和硝酸盐等作为好氧、厌氧条件下的电子受体。④提供共代谢底物，为难降解有机物污染的降解提供代谢底物，促进降解。⑤提高生物可利用性，利用表面活性剂、分散剂提高污染物的溶解度，促进生物降解。⑥添加生物降解促进剂，一般加入各种氧化剂推动污染物的降解过程。

5．饮用水的质量时，为什么把大肠杆菌数作为重要测量指标？我国卫生部门对自来水的微生物总菌量和大肠杆菌量有何规定？

答：（1）大肠杆菌是主要的肠道杆菌；（2）在自然界中大肠杆菌于肠道病原菌的存活时间大致相同；（3）微生物总量为100个/mL；大肠杆菌总量为3个/L。

6．什么是土壤自净？简述土壤生物修复技术的含义和步骤。

答：土壤自净是指土壤对施入其中的一定负荷的有机污染物具有吸附和降解能力，借助物理、化学、生物作用消减污染物的影响，使土壤恢复到污染前水平的能力。

土壤生物修复是指利用土壤中天然的微生物资源或人为投加有降解能力的菌株，甚至构建有特异性降解能力的基因工程菌投加到土壤中，将滞留的污染物快速降解转化，恢复土质的人工技术。

土壤修复技术的步骤：首先调查污染地的本底资料，包括土壤理化性质、土著微生物的群落结构和数量等；其次制定针对性的治理方案，并进行实验室和野外一定规模的可行性实验；最后开展技术实施。

7.简述微生物生态系统的特点。

答：微生物生态是指某种特定的生态环境条件下微生物的类群、数量和分布特征，以及参与整个生态系统中能量 和生物地球化学循环的过程和强度的体系。微生物生态系统不仅起做其他生态系统等起不到的作用，而且也有不同与其他生态系统不同的特点。

（1）微生物生态系统的多样性 （2）微生物生态系统的种群多样性 （3）微生物生态系统的稳定性 （4）微生物生态系统的适应性 （5）微生物群落中的遗传交流

（6）微生物生态系统中的物质和能量流

六、论述题

1．为什么说土壤是微生物的“天然培养基”？

答：微生物的生长发育主要受到营养物质、含水量、氧、温度、pH等因子的影响，而土壤能满足微生物生长发育的需要。因为①土壤中含有大量动植物和微生物残体，可供微生物作为碳源、氮源和能源；②土壤中含有大量而全面的矿质元素；③土壤中的水分可满足微生物对水分的需求；④土壤颗粒之间的空隙可满足好氧微生物的生长，而通气条件差，处于厌氧状态时，又可满足厌氧微生物的生长；⑤土壤的pH范围在3.5～10之间，多数在5.5～8.5之间，是大多数微生物的适宜生长的pH范围；⑥土壤温度变化幅度小而缓慢，有利于微生物的生长。所以说土壤是微生物的“天然培养基”。

2．在含有难降解污染物污水的生物处理中，向污水处理系统加一定量高效降解菌的生物强化（过去称为投菌法）可以提高处理效果，请从微生物群落组成和功能的角度作出理论解释。

答：向处理系统投加高效降解菌从而提高了高效降解菌在整个降解菌群中的比例，改变了整个降解菌群的群落结构，结构决定功能，随之整个群落的降解功能也就得到提高。

3．某一化学农药厂合成一种化学农药，请你提一种实验方法来评价这种农药的生物降解性

答：化学农药主要用于防治农作物的病虫害，农药的生物降解主要体现在土壤中的生物降解。因此生物降解可以在土壤——植物组成的微宇宙中进行。把农药按标准使用量溶解后洒入微宇宙，即时测定土壤中的农药的含量，以后按一定时间间隔取样分析测定土壤中农药的浓度，这样即可测出农药在自然土壤中的生物降解速率，从而知道这种农药的生物降解性。 4．污水处理也可以说是一种微生物培养过程，试从微生物的基质利用、培养方式和培养目的与微生物的工业发酵进行对比。

答：污水处理和微生物工业发酵的基质从根本上来说是一样的，工业发酵的基质是人工配制的易于为微生物利用的营养物，而污水处理中的营养物则是污水中各种有机物，有的易于利用，面有的是难降解的。从培养方式来说，工业发酵一般是不连续的批式培养，而污水处理是连续进行的。就培养目的而言，工业发酵的目的是收获有用的代谢产物，产物可以存在于发酵液或菌体中，而污水处理的目的一般是使微生物降解污水中的各种有机物，降低其中的有机物含量，其目的主要在净化方面。

5．请对细菌遗传转化的概念作出解释，并说明如何利用人工转化技术获得高降解、高况争能力的降解菌。

答：遗传转化是指同源或异源的游离DNA分子(质粒和染色体DNA)被自然或人工感受态细胞摄取，并得到表达的水平方向的基因转移过程。获得高效高竞争能力的降解菌的方法可以先筛选到对污染物的高效降解菌，要使这些菌株具有竞争力，主要的办法是使它们获得系统中的土生菌的竞争能力。因此，一般的方法是把处理系统的优势土生菌的DNA提取出来，而后处理高效降解菌达到感受态吸收土生菌的DNA，这样就可获得高效高竞争能力的降解菌。

6．微生物分子生物技术可以在哪些方面给环境保护带来新的发展和应用。

答：微生物分子生物技术可以给环境保护带来多个方面的发展和应用，主要包括：①构建具有更强的降解能力的遗传工程菌，降解各种环境污染物，特别是难降解的环境污染物。

②利用分子标记技术跟踪监测降解微生物在环境中的行为。③利用分子生物技术监测环境中的有害微生物。④从分子水平上研究环境污染物对生物大分子(特别是DNA、RNA)的作用。⑤选育转基因的优良动、植物品种减少农药、化肥用量，减缓环境污染。

7．活性污泥法处理污水的过程非常类似于恒浊的连续培养，那么两者是如何实现恒浊，其不同点在哪里？

答：活性污泥法处理污水过程的恒浊主要是维持曝气池中活性污泥有相对稳定的浓度，实现的方法是回流二次沉淀池沉降的污泥。恒浊连续培养实现恒浊的方法是调控培养器中流人、流出液的流速，使培养液中的微生物浓度基本恒定。其不同点在于前者靠回流维持污泥浓度恒定，后者则靠调控流速维持。

8．微生物在自然界氮素循环中起着哪些作用？ 答：图解如下：

（1)生物固氮：常温常压下，固氮生物通过体内固氮酶的催化作用，将大气中游离的分子态N2还原为NH3的过程。

（2）硝化作用：土壤中由氨化作用生成的NH3，经硝化细菌氧化生成亚硝酸、硝酸的过程。

（3）同化型硝酸盐还原作用：以硝酸盐作营养，合成氨基酸、蛋白质和核酸等含氮物的过程。

（4）氨化作用：含氮有机物通过各类微生物分解、转化成氨的过程。

－

（5)反硝化作用：微生物还原NO3产生气态N2的过程。即硝酸盐的异化还原。 9．论述利用微生物脱氮除磷的原理。

答：微生物脱氮常采用A/O、A2/O、A2/O2、SBR等工艺，均能获得较好效果。微生物去除水中氮的原理是首先在有氧条件下，利用亚硝化细菌和硝化细菌将水中的氨氮转化为硝酸盐氮，然后在厌氧条件下利用反硝化细菌将硝酸盐氮转化为氮气，氮气脱离水体进入大气，从而达到彻底从水中去除的目的。

某些微生物在有氧条件下能逆浓度梯度主动摄取大量磷酸盐，用以合成自身的核酸、ATP和贮能的多聚磷酸盐异染颗粒，而在无氧条件下又能释放这些颗粒到体外。这些细菌被称为聚磷菌。微生物去除水中磷的原理是首先让聚磷菌在厌氧条件下释放磷，然后在有氧条件下过量吸收磷，使水体中的磷最终转移到污泥中排出。

10．论述在水处理工程领域中菌胶团的含义及其作用。

答：在水处理工程中，将曝气池内经过长期曝气的污水中产生的具有粘液质或荚膜的、有稳定性质的、主要由具降解能力的细菌形成的团块称为菌胶团。它是活性污泥的结构和功

能中心。

菌胶团的作用表现在：

（1）有很强的生物吸附能力和氧化分解有机物的能力；

（2）菌胶团对有机物的吸附和降解活动的结果为原生动物和微型后生动物提供了良好生存环境；

（3）为原生动物和微型后生动物提供了附着场所；

（4）具有指示作用，用以衡量污水处理效果。

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