该微生物生态学是从生态学原理微生物学（mikros：小，BIOS：生活，标志：研究）的应用程序所产生的环境微生物学的一门学科。
该学科研究微生物的多样性（1至30 µm的微观单细胞生物），以及它们与其余生物和环境之间的关系。
图1.未经处理的水样中的藻类，细菌和变形虫原虫相互作用。来源：CDC / Janice Haney Carr，网址：publicdomainfiles.com
由于微生物代表着最大的陆地生物量，它们的生态活动和功能深刻影响着所有生态系统。
蓝细菌的早期光合作用活动以及随之而来的氧气（O 2）在原始大气中的积累代表了地球生命进化史中微生物影响的最明显例子之一。
考虑到大气中存在氧气，这允许所有现有的有氧生命形式的出现和演变。
图2.蓝藻呈螺旋形。资料来源：flickr.com/photos/hinkelstone/23974806839
微生物对地球上的生命保持着持续而重要的活动。维持生物圈微生物多样性的机制是陆地，水生和空中生态系统动态的基础。
鉴于其重要性，微生物群落可能灭绝（由于其生境被工业有毒物质污染），将取决于其功能而导致生态系统的消失。
微生物生态学史
生态学原理
在20世纪上半叶，考虑到对自然环境中“高级”动植物的研究，制定了一般生态学原理。
尽管微生物及其在生态系统中的重要性很高，但由于它们代表了最大的陆地生物量，并且因为它们是地球生命进化史上最古老的生物，因此忽略了微生物及其生态系统功能。 。
当时，在某些养分循环中，仅微生物被视为降解物，有机物矿化剂和中介物。
微生物学
科学家路易斯·巴斯德（Louis Pasteur）和罗伯特·科赫（Robert Koch）被认为通过发展轴心微生物培养技术建立了微生物学学科，而轴心微生物培养技术则是由单一细胞衍生而来的一种单一细胞类型。
图3.无菌细菌培养。资料来源：foto.com
但是，在无菌培养中，无法研究微生物种群之间的相互作用。有必要开发一种方法，以研究其自然栖息地中的微生物生物学相互作用（生态关系的实质）。
SergéiWinogradsky和Martinus Beijerinck是最早研究土壤中微生物之间的相互作用以及与植物之间相互作用的微生物学家，而大多数研究人员则致力于研究与疾病或商业化发酵过程相关的微生物的无性培养。
Winogradsky和Beijerinck特别研究了土壤中无机氮和硫化合物的微生物生物转化。
微生物生态学
在1960年代初期，在关注环境质量和工业活动造成污染的时代，微生物生态学已成为一门学科。美国科学家托马斯·布罗克（Thomas D.Brock）于1966年是该主题文章的第一作者。
然而，在1970年代末，微生物生态学被巩固为一个多学科的专业领域，因为它依赖于其他科学分支，例如生态学，细胞和分子生物学，生物地球化学等。
图4.微生物相互作用。资料来源：公共卫生图片库，位于publicdomainfiles.com
微生物生态学的发展与方法学的发展密切相关，后者可以研究微生物与其环境中生物和非生物因素之间的相互作用。
在1990年代，分子生物学技术被纳入到微生物生态学的原位研究中，从而提供了探索微生物世界中存在的广阔生物多样性并了解其在极端条件下环境中的代谢活性的可能性。
图5.微生物相互作用。资源。JanCD Haney Carr，USCDCP，在：pixnio.com
随后，重组DNA技术在消除环境污染物以及控制重要商业害虫方面取得了重要进展。
微生物生态学方法
在允许原位研究微生物及其代谢活性的方法中，有：
- 共聚焦激光显微镜。
- 诸如荧光基因探针之类的分子工具已经可以研究复杂的微生物群落。
- 聚合酶链反应或PCR（英文缩写：Polymerase Chain Reaction）。
- 放射性标记物和化学分析，可以测量微生物的代谢活性，等等。
子学科
微生物生态学通常分为子学科，例如：
- 遗传相关种群的自生态学或生态学。
- 微生物生态系统的生态学，用于研究特定生态系统（陆地，空中或水生）中的微生物群落。
- 微生物生物地球化学生态学，研究生物地球化学过程。
- 宿主与微生物之间关系的生态学。
- 微生物生态学应用于环境污染问题和干预系统中生态平衡的恢复。
研究领域
微生物生态学的研究领域包括：
- 考虑到生命的三个方面，微生物的进化及其生理多样性；细菌，Arquea和Eucaria。
- 重建微生物系统发育关系。
- 定量测量环境中微生物（包括不可培养的微生物）的数量，生物量和活性。
- 微生物种群内的正负相互作用。
- 不同微生物种群之间的相互作用（中性，共性，协同，互惠，竞争，经性，寄生性和掠食性）。
- 微生物与植物之间的相互作用：在根际（与固氮微生物和菌根真菌）以及植物空中结构中。
- 植物病原体；细菌，真菌和病毒。
- 微生物与动物之间的相互作用（相互和共生的肠道共生，捕食等）。
- 微生物群落的组成，功能和演替过程。
- 微生物对极端环境条件的适应性（嗜极端微生物的研究）。
- 微生物栖息地的类型（大气生态圈，水生态圈，岩石生态圈和极端栖息地）。
- 受微生物群落影响的生物地球化学循环（碳，氢，氧，氮，硫，磷，铁等的循环）。
- 在环境问题和经济利益方面的各种生物技术应用。
应用领域
在维持环境和人类健康的全球过程中，微生物至关重要。此外，它们还作为研究大量种群相互作用（例如，捕食）的模型。
对微生物的基本生态学及其对环境影响的理解使得确定适用于不同经济领域的生物技术代谢能力成为可能。以下是其中一些领域：
- 金属结构（例如管道，放射性废物容器等）的腐蚀性生物膜对生物降解的控制。
- 防治害虫和病原体。
- 恢复因过度开发而退化的农业土壤。
- 堆肥和垃圾填埋场中固体废物的生物处理。
- 通过废水处理系统对废水进行生物处理（例如，使用固定化的生物膜）。
- 对被无机物（例如重金属）或异种生物（有毒的合成产品，不是由自然生物合成过程产生的污染物）污染的土壤和水域的生物修复。这些异生物化合物包括卤代烃，硝基芳香族化合物，多氯联苯，二恶英，烷基苄基磺酸盐，石油烃和农药。
图6.工业来源物质对环境的污染。资料来源：foto.com
- 通过生物浸出（例如金和铜）对矿物质进行生物回收。
- 生产生物燃料（乙醇，甲烷以及其他碳氢化合物）和微生物生物质。
参考文献
- 金，MB。（2008）。环境微生物学的进展。金明博（Myung-Bo Kim）编辑。275页。
- Madigan，MT，Martinko，JM，Bender，KS，Buckley，DH Stahl，DA和Brock，T.（2015年）。微生物的生物。14版。本杰明·卡明斯。pp 1041。
- EL，Madsen（2008）。环境微生物学：从基因组到生物地球化学。威利·布莱克威尔。490页。
- 麦金尼，稀土（2004）。环境污染控制微生物学。德克先生 第453页。
- Prescott，LM（2002）。微生物学。麦格劳-希尔科学/工程/数学，第五版。第1147页。
- Van den Burg，B.（2003年）。极端微生物是新型酶的来源。《微生物学最新观点》，第6卷第3期，第213-218页。doi：10.1016 / s1369-5274（03）00060-2。
- 威尔逊（SC）和琼斯（KC）（1993）。多环芳烃（PAHs）污染的土壤的生物修复：综述。环境污染，81（3），229–249。doi：10.1016 / 0269-7491（93）90206-4。