微生物与海洋生态可持续发展
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近几年来,随着科学技术的进步和社会经济的发展,人类对海洋环境的影响和改造能力也得到了极大提高。但是由于人们过分强调了人类自身发展需要,忽视了海洋生态系统的自我调节能力,使海洋生态系统受到严重威胁。海洋中大量的微生物在物质循环和生态平衡中起着非常重要的作用,我们便可以利用其分解特性,加强海洋生态环境修复,实现海洋生态的可持续发展。
1 海洋中微生物的发现及生态意义
微生物学作为一门学科至今不过100多年的历史,但随着人们对微生物的不断了解与认识,微生物学不断发展。其中对于海洋微生物的研究受到了人们越来越多的重视,海洋约占地球表面积的71%,其区域环境复杂多变,高盐、高压、低温、低营养和无光照等特殊区域生态环境决定了海洋微生物的特殊性及其对海洋生态的重要性。
1.1 海洋中几类代表性微生物及生态意义
1.1.1 聚球藻(Synechococcus)
聚球藻1979年首次被发现是海洋蓝细菌主要代表性类群,广泛分布于世界各大洋,其主要特征色素为红色的藻红蛋白,光合色素含叶绿素a和光合系统II,能够吸收不能被叶绿素a吸收的光而进行光合作用,为海洋生态系统提供氧气。
1.1.2 海洋原绿球藻(Prochlorococcus marinus)
海洋原绿球藻极小的细胞体积和相对大的表面积使其在竞争营养时非常有利,因而即使在极端贫营养海域也可以大量发展,数量庞大,是迄今发现的光合色素中含有二乙烯基叶绿素的唯一藻类,是能够产氧的地球上最小光合自养原核微生物。
1.1.3 异氧细菌(Heterotrophic bacteria)
异氧细菌作为分解者在分解水域中有机物质并在营养盐和其他无机元素的再利用中起着重要的作用。他们既是分解者,又是生产者,在微型生物食物链、海洋生态系统碳、氮循环中处于关键地位。
1.1.4 古菌(Archaea)
古菌在地球至今已存活了近40亿年,他们承载着地球发展和生命进化过程中重要的作用,海洋中几乎无处没有他生活的踪迹,它们以各种生活和营养方式与其他生物之间发生着某些关系,如附着、寄生、共生等。
2 海洋污染物的生物修复
人类在海洋中投放了大量的有毒有害物质,严重破坏了海洋的生态系统。海洋中的微生物通过一定的化学或物理方法对有毒物质进行降解,对海洋进行生态修复。现阶段海洋的污染物主要有石油烃化合物、重金属、致病微生物、耗氧物质、无机化合物、富营养化物质、热污染、放射性物质这八大类。
2.1 海洋生态的生物修复
生物修复(bioremediation)是利用微生物将污染物降解和转化的过程,把有害的污染物转化为无污染物,重新参与到海洋生态的物质循环中去[3]。土著微生物、外来微生物、基因工程菌都可以用于海洋生态的生物修复,不过土著微生物代谢活性不高,生长速度慢,其数量容易受到污染物的影响,因此,通过大量接种降解污染物的
高效菌,可以提高生物修复的速率。通过运用基因工程,将多种可以降解污染物的基因转入到同一个微生物中或者通过增加细胞内分解污染物的酶基因数量,也能使微生物降解污染物的能力得到很大的提升。
据报道能够降解海洋石油污染物的微生物有200多种,分属于70个属,其中细菌40个属[4]。石油主要通过脱氢作用、羟化作用和氢
过氧化作用来进行分解代谢[5]
。这些反应的产物既可以用于微生物的自身合成,也可以氧化成CO 2和H 2O [6]。
2.2 影响海洋微生物修复的因素
海洋微生物对海洋生态修复的效果也会受到很多方面因素的影响,主要有微生物的营养盐、电子受体、共代谢基质、污染物的物理化学性质这四个方面,如果能够很好地解决这些影响因素,海洋生态的修复就能取得很好的效果。
3 海洋生态可持续发展的意义
人类生存在一个被海洋覆盖的星球,海洋占地球总面积的
71%,全部水源的97%都在海洋之中。海洋与我们人类生活息息相关,海洋中的微生物包括细菌、真菌、放线菌等,提供地球近一半的初级生产力,参与物质和能量循环, 并且为现代工业生产提供了重要的药物资源和酶资源。海洋生态系统在维持全球生态系统稳定起着非常重要的作用,如果忽视了海洋的自我修复能力和海洋的生态平衡,将会威胁全球的生态平衡,保护海洋生态环境,实现海洋生态可持续发展,不仅对我们人类的生存有举足轻重的作用,并且对其他生物的生存也有非常重要的作用。
4 结论
微生物在海洋生态系统可持续发展中有非常重要的作用,通过微生物的生物修复技术来治理海洋环境污染、海洋生态系统功能紊乱,无二次污染、效果显著。但是目前将微生物用于海洋生态的生物修复技术还只是处在试验阶段,各方面的技术条件都不成熟,再加上微生物对外部影响很敏感,生物修复过程很慢,不能够在较短的时间内取得很好的效果,因此,对海洋微生物的功能应继续进行深入研究 ,尽快找到解决方法,从而提升海洋微生物在维持海洋生态可持续发展方面的潜力。参考文献
[1]黄秀梨,辛明秀.微生物学.北京:高等教育出版社,2009,2.[2]刘芳,吴晓磊.指示水体病源污染的微生物及其检测［J］.环境工程学报,2007,1(2):139～144.
[3]李学勇,王宏广.发展生物技术引领生物经济.北京:中国医药科技出版社,2005.
[4]李越中,陈琦.海洋微生物资源多样性[J].生物工程进展,1998,18(4):34-40.
[5]李丽,张利平,张元亮.石油烃类化合物降解菌的研究概况[J].微生物学通报,2001,28(5):89～92.
[6]孔繁翔,尹大强,严国安.环境生物学[M].北京:高等教育出版社,2000.
微生物与海洋生态可持续发展
李琦琦
(西藏大学生命科学系 西藏拉萨 850000)
摘要:微生物个体微小、面积大,适应性强、易变异,吸收多、转化快,种类繁多、分布广泛的特性决定了微生物能在各种环境中生存并发挥作用
[1]
。作为生态环境的指示物种,微生物对生态发展起着非常重要的作用[2]
,本文主要介绍海洋生态系统的功能微生物对海洋生态可持续发展的作用。
关键词:生物修复 海洋微生物 降解 可持续发展中图分类号:Q93-3文献标识码:A 文章编号:1674-2060(2015)07-0190-01