第二节    微生物与地球生物化学循环

自然界的物质处于由无机物转化成有机物，再由有机物转化成无机物的往复循环之中。

微生物是自然界中许多有机物的分解者，如果没有它们的作用，自然界中各类元素及物质就不可能被周而复始地循环利用，生态平衡就会破坏，整个生命世界就会绝灭，人类自然也就无法生存。

生产者：从无机物合成有机物，如植物、微生物

消费者：利用有机物进行生活，如动物

分解者：分解有机物成无机物，如微生物

微生物在自然界物质循环转化中的作用

一、碳素的循环转化

二、氮素的循环转化

氮素是构成生物体的另一种必需元素，自然界中的氮素循环包括许多转化作用。

氮的存在形态

分子态氮：存在于大气中

有机氮化合物：包括蛋白质、核酸、其他含氮化合物v无机氮化合物（氨氮和硝态 氮）

空气中的氮气被固氮微生物固定成氨态氮，经过硝化微生物的作用转化成硝态氮，后者被植物或微生物同化成有机氮化物。 动物食用含氮的植物，又转变成动物体内的蛋白质。  

动物、植物、微生物的尸体及排泄物被微生物分解后，又以氨的形式释放出来，这种过程叫做氨化作用。  

 由硝化菌产生的硝酸盐在无氧条件下被一些微生物还原成为氮气，重新回到大气中，开始新的氮素循环。            微生物在氮素循环中的几种作用归纳为：固氮作用、硝化作用、同化作用、氨化作用和反硝化作用。

 植物只能利用无机氮，在动植物和微生物作用下三态相互转化。

固氮作用 ： 分子态氮被还原成氨和其他氮化物的过程称为固氮作用。生物固氮，即通过微生物的作用固氮，90％以上的分子态氮都是经微生物的活动而固定成氮化物。

氨化作用 ： 微生物分解有机氮化物产生氨的过程称为氨化作用。氨化作用产生的氨，一部分供微生物和植物同化，一部分被转变成硝酸盐。

硝化作用 ： 微生物将NH3氧化成硝酸盐的过程称为硝化作用

反硝化作用 ： 微生物还原硝酸盐，释放出分子态氮和ＮＯ的过程称为反硝化作用,参与这一作用的细菌称为反硝化作用细菌。

三、磷素的循环转化

v        在自然界中，磷的循环包括可溶性无机磷的同化、有机磷的矿化、不溶性磷的溶解等。

可溶性的无机磷化物被微生物吸收后合成有机磷化物，成为生命物质结构组分（同化作用）。

在土壤中，许多的细菌、放线菌和霉菌等含有植酸酶和磷酸酶，能够将含磷的有机物分解（异化作用），产生的无机磷化物可被植物吸收利用。

土壤中的磷酸或可溶性的磷酸盐与土壤中的一些盐基结合，形成不溶性的磷酸盐。

在天然水体中，大部分的磷存在于水下的沉积物中。不过，生活在土壤和水体中的一些微生物，通过代谢产生的硝酸、硫酸和有机酸又可将不溶性的磷酸盐溶解，从而使自然界中的磷素循环周而复始的不断进行。

应当指出，如果人类活动将含磷物质大量排放到水环境中，可溶性磷酸盐浓度过高会造成蓝细菌及其它藻类大量增殖，即常说的富营养化作用，从而破坏环境的生态平衡。

四、硫素的循环转化

v硫素的形式：

无机硫: SO42-、S2O3、S 、H2S

植物、藻类、异养型微生物只能直接利用SO42-，其它形态硫需要经过适当转化才能为它们吸收利用。

有机硫: -SH、蛋白质中的含硫氨基酸和硫胺素、生物素

硫是构成生命物质的必须元素，生物体内C:N:S 比率约为 100:10:1，进入土壤的含硫有机物主要是蛋白质，含硫氨基酸可被氨化微生物分解