第四章 生物圈中形形色色的生物及其生活環境

　　地球表面可分為陸地與水域，由於南北緯度的差異，接受日光能的不同，及垂直高度的不同，再加上水氣的分布不平均，於是形成各種生態系，孕育出形形色色的生物。

4-1 微生物的世界

微生物的身體都十分微細，通常需借助光學顯微鏡或電子顯微鏡才能觀察的到。包括病毒、細菌、單細胞藻類、原生動物（如草履蟲、變形蟲）和部分真菌類（如黴菌、酵母菌、）。雖然極小，具有很強的適應力，所以分布極廣。

　　因為微生物無所不在，而且會造成食物的腐壞，因此人們便針對微生物的特性（水是維持生命所必須的物質，黴菌等微生物也不例外。），發明了許多方法以保存食物。
人類很早就知道利用陽光曝曬來製造蝦米、魷魚乾、蘿蔔乾等食物。現代人為求方便常食用的乾燥速食麵，也是利用脫水原理製成的。　

　　一般生物細胞最適溫度為20~45℃之間，微生物種類繁多，各有不同的最適溫度，在4℃到65℃之間，都是適合微生物生長和繁殖的溫度範圍。有些特殊的微生物,如溫泉細菌,因其細胞中含有特殊物質,可在90℃的高溫中生存.另有些細菌可在零下14℃的低溫下休眠,不會死亡

多數的微生物需要氧氣才能行呼吸作用來分解有機物以合成ATP，獲得生活的能量,但有一部分細菌（如破傷風桿菌，對氧氣很敏感）只能生存於無氧的環境裡, 像是深層的土壤中或醱酵的堆肥裡，在有氧的環境裡反而無法生存。另有些細菌（如大腸桿菌）在有氧或無氧的環境中,都能正常生存。

A.煙草鑲嵌病毒	B.大腸菌
C.黑黴	E.酵母菌
D.單細胞藻類 　　(a)鼓藻　　(b)盤星藻　 　　(c)矽藻　　(d)新月藻

4-1.1 微生物歧異度與其生活的環境

　　微生物除病毒外都有細胞的構造。病毒並不具細胞的基本構造，既不能自由活動，也不能獨立行使代謝功能，只能寄生在特定的寄主細胞內生存。有些病毒能控制寄主細胞的遺傳物質，利用所生產的養分大量繁殖，並使寄主引起各種疾病，例如流行性感冒、肝炎、日本腦炎、登革熱、小兒麻痺症、愛滋病及口蹄疫等。

而具細胞結構的微生物中又分為：
(1)原核生物如細菌、藍綠藻等，不具核膜，其DNA裸露在細胞質中；
(2)真核生物其DNA有核膜包圍，具有真正的細胞核,如單細胞藻類、原生動物、真菌等。

　　自然界中微生物分布極廣，由於土壤能提供微生物生長繁殖的各種物化因子，所以土壤中存在很多的微生物，其中以細菌最多，真菌次之。這些微生物有助於土壤中有機物質的分解及腐植質的形成。固氮微生物對土壤中氮肥的增加很重要。

常見的原生動物

　　淡水水域中微生物，以細菌、綠藻和矽藻及變形蟲、鞭毛蟲、纖毛蟲等原生動物為主。這些微生物為淡水生態系中的分解者及初級消費者，也是水體淨化的因素之一。

　　浮游藻類如矽藻為海洋生態系中最主要的生產者。造礁珊瑚與藻類共生，製造出巨大的珊瑚礁。

　　空氣中微生物較少。多風乾燥的季節空氣中的含菌量較高，雨後則較少。空氣中微生物含量的多寡是大氣污染的指標之一。

4-1.2 微生物與疾病

寄生在活體身上，在活體上繁殖，並利用寄主做為養分來源，因而使寄主產生疾病的微生物稱為病源體。

　　植物的病害大多由真菌寄生所引起，常造成糧食減產。另有些真菌，例如皮膚黴菌，寄生於人體表面，引起發癢、發炎或潰爛﹔香港腳就是真菌引起的一種皮膚病。

　　有些原生動物，可直接破壞人體組織而引起疾病，例如瘧疾原蟲破壞紅血球，引起疾病﹔阿米巴原蟲進入人體後破壞小腸的上皮細胞，引起嚴重腹瀉，稱為阿米巴痢疾；而昏睡病是由睡眠病原蟲侵入中樞神經系統所引起。

　　寄生在動物體中能引起禽畜傳染病的微生物也很多，如炭疽桿菌、口蹄病毒等。

　　 近海水域有時受污染,魚貝類可能感染霍亂弧菌,或蓄積大量甲藻,導致食物中毒事件的發生如西施舌中毒事件。

　　引起人類疾病的病源體主要有病毒、細菌、真菌、原生動物等。這些病源體藉著空氣、飲食、接觸或並沒來傳播，進入人體後以分泌毒素或破壞細胞等方式，危害人體正常生理功能而引起疾病。如真菌引起的香港腳和灰指甲；細菌引起霍亂、百日咳、破傷風等；病毒引起狂犬病、小兒麻痺症、登革熱、B型肝炎、後天倖免疫不全症候群（AIDS）等。

AIDS（俗稱愛滋病）：於1970年代晚期發現.1983年發現病原體是一種病毒（HIV）,病人幾乎完全沒有免疫能力,所以很容易感染一般人不易感染的疾病.這種病毒可經由血液等傳染,特定感染人類某些免疫細胞,引起愛滋病.

845~1860年歐洲流行「馬鈴薯腐疫病」,造成的飢荒引起人口大量死亡,導致超過150 萬的歐洲人,移居北美洲大陸及其他地方.

口蹄疫口蹄疫是由病毒藉空氣或直接接觸的方式傳染,此種病毒是科學家發現的第一個動物病毒,具專一性,只會傳染給偶蹄類動物.台灣地區於86年3月間發生大流行,養豬業受到重創.

4-1.3 微生物在生態系中的角色和對人類的貢獻

　　微生物在生態系中的角色主要為

1. 分解者：生物藉著分解其他生物體的有機物而獲取能量，在生態系「元素循環1和「能量流轉」的過程中，擔任分解者，為生命世界與無生命世界的橋樑。

2. 生產者：單細胞藻類（如矽藻）是水域的基礎生產者。此外它們和其他生物間的共生關係，也極為重要，如豆科植物和根瘤菌。

　　人類常利用微生物的各種特性來改善生活，例如：

1. 食品工業上：利用酵母菌來烘焙麵包、釀酒；用麴菌來釀製醬油。

2. 醫療上：由青黴菌等真菌產生抗生素來治病。

3. 基因工程和生化藥物上：人類生長素、胰島素的製造等。

1928年，英人弗萊明（Alexander Fleming）無意間發現細菌培養皿內被黴菌污染了，黴菌周圍沒有細菌生長，弗萊明因此認為此黴菌分泌了某種物質，抑制細菌的生長。十年之內，弗萊明純化Penicillium notatum 所產生的物質，稱為青黴素（penicillin），它可用來治療被細菌感染的疾病 。今日則是利用P. crhysogenum 淬取青黴素，是被使用最廣泛的抗生素。