Khái niệm chung về sinh thái học vi sinh vật

Khái niệm chung Sinh thái học vi sinh vật Khái niệm chung Sinh thái học vi sinh vật Bởi: Nguyễn Lân Dũng buivietha chungchithanh Nội dung nghiên cứu Sinh thái học vi sinh vật Môn sinh thái học (Ecology) từ ngày đời đến có 140 năm lịch sử Từ năm 60 kỷ 20, song hành với tăng trưởng kinh tế, xuất khủng hoảng dân số, tài nguyên, môi trường, lương thực lượng, vấn đề môi trường tòan cầu tầng ozone bị phá hủy, hiệu ứng nhà kính, mưa acid, tượng El-Nino, thay đổi khí hậu toàn cầu ngày trầm trọng Tất tạo thách thách thức nghiêm trọng sinh tồn loài người Muốn giải vấn đề nan giải nói trên, phải nhờ cậy vào việc ứng dụng kiến thức sinh thái học Cũng thời gian nói trên, Sinh thái học giao thoa với ngành khoa học khác để hình thành nên nhiều phân ngành Sinh thái học vi sinh vật (Microbial Ecology) phân ngành Phạm trù nghiên cứu Sinh thái học vi sinh vật bao gồm việc nghiên cứu phân bố, thành phần, đặc điểm sinh lý - sinh hóa không gian xác định vi sinh vật, mối quan hệ chúng với nhau, chức mối quan hệ chúng với môi trường Nếu chia theo nhiệm vụ nghiên cứu cụ thể Sinh thái học vi sinh vật nghiên cứu sinh trưởng, phát triển, sinh sản, chế phản ứng sinh lý nhóm loài vi sinh vật cụ thể điều kiện khác môi trường (nhiệt độ, độ ẩm, độ mặn, pH, oxy thành phần chất dinh dưỡng ); Sinh thái học vi sinh vật nghiên cứu mối tương tác nhóm loài vi sinh vật (quan hệ cộng sinh, quan hệ có lợi, quan hệ có hại, cạnh tranh), mối quan hệ vi sinh vật nhóm loài sinh vật khác (động vật, thực vật); Sinh thái học vi sinh vật nghiên cứu đặc trưng, thay thế, chức nhóm loài vi sinh vật; nghiên cứu ứng dụng liên quan đến chế ô nhiễm cách xử lý ô nhiễm nước, nghiên cứu Vi sinh vật điều kiện hệ thống hàng không vũ trụ khép kín điều kiện sống cực đoan (rất lạnh, nóng, mặn, ngọt, khô ) 1/3 Khái niệm chung Sinh thái học vi sinh vật Căn vào đối tượng nghiên cứu chia thành: Sinh thái học vi sinh vật thủy vực (biển, cửa sông hệ thống nước ngọt), Sinh thái học vi sinh vật đất, Sinh thái học vi sinh vật hệ rễ trồng, Sinh thái học vi sinh vật đồng cỏ, Sinh thái học vi sinh vật lên men, Sinh thái học vi sinh vật xử lý nước, Sinh thái học vi sinh vật đường tiêu hóa động vật thực nghiệm y học, Sinh thái học vi sinh vật công nghiệp công nghiệp thực phẩm dược phẩm Cùng với phát triển nhanh chóng công nghiệp nông nghiệp đại phát triển vượt bậc phương tiện nghiên cứu sinh học, kỹ thuật việc cải tiến công nghệ vật liệu, Sinh thái học vi sinh vật có phát triển vượt bậc Do tình trạng ô nhiễm môi trường ngày trầm trọng nhu cầu công nghệ xử lý ô nhiễm, người ta quan tâm tới mối quan hệ vi sinh vật chất gây ô nhiễm môi trường, tìm hiểu mối quan hệ đặc biệt vi sinh vật chất gây ô nhiễm môi trường, tìm kiếm lòai vi sinh vật đặc biệt có khả phân giải chất gây ô nhiễm, đặc tính sinh học, nhu cầu sinh thái đặc biệt chúng, tìm hiểu mối tương quan vi sinh vật chất lượng môi trường Những điều trở thành nội dung chủ yếu Sinh thái học vi sinh vật đại Sinh thái học vi sinh vật ứng dụng thành công lĩnh vực xử lý nước thải nông nghiệp, nước thải công nghiệp ( phân giải kim lọai nặng dầu mỏ) Nguyên lý ý nghĩa sinh thái học vi sinh vật Sự đời Sinh thái học vi sinh vật gắn liền với quan sát thực tế loài người sống ngày Ví dụ khống chế điều kiện lên men rượu từ thời xưa thực chất kết quan sát tổng kết yếu tố sinh thái tác động đến hoạt động vi sinh vật Cùng với đà phát triển nhảy vọt công nghiệp đại, tình trạng ô nhiễm môi trường ngày trầm trọng, từ thúc đẩy việc nghiên cứu Sinh thái học vi sinh vật công nghiệp xử lý ô nhiễm, việc đổi kỹ thuật xử lý nước phương tiện kiểm nghiệm chất lượng nước Nghiên cứu ứng dụng Sinh thái học vi sinh vật thành trọng điểm nghiên cứu khoa học Trong y học đại người ta ngày coi trọng mối quan hệ bệnh tật giới hạn khả chống chịu thể, bao gồm điều tiết cân vi sinh thái trao đổi chất, hạn chế việc phát sinh bệnh tật Trong đời sống ngày thấy tầm quan trọng có mặt Sinh thái học vi sinh vật Nguồn gốc Sinh thái học vi sinh vật không khác nhiều so với Sinh thái học nói chung, việc hình thành khoa Sinh thái học vi sinh vật muộn nhiều Tuy nhiên phát triển Sinh thái học vi sinh vật song hành với suốt lịch trình phát triển Sinh thái học Từ kỷ 19 Louis Pasteur phát thấy vai trò quan trọng vi sinh vật trình lên men lactic, đồng thời quan tâm đến điều kiện cần thiết cho lên men Các học giả Nga làm sáng tỏ tầm quan trọng vi sinh vật đất; từ thập kỷ 20-50 kỷ trước xuất sách chuyên ngành Vi sinh vật học đât, trình bày tỷ mỷ cách phân lập vi sinh vật đất 2/3 Khái niệm chung Sinh thái học vi sinh vật (vi khuẩn nitratee hóa) vi sinh vật tự dưỡng Học giả Hà Lan phân lập vi khuẩn cố định đạm tự dưỡng, đồng thời nêu lên vấn đề cần lưu ý ứng dụng nguyên lý Sinh thái học để nghiên cứu vi sinh vật đất Waksman nghiên cứu mối quan hệ đât vi sinh vật đất Những năm cuối thập kỷ 50, người ta nghiên cứu nhiều lĩnh vực Vi sinh vật hải dương, Vi sinh vật môi trường Bước sang thập kỷ 60, Sinh thái học vi sinh vật thức đời Đầu thập kỷ 70, Ủy ban Quốc tế Sinh thái học vi sinh vật (International Comission of Microbial Ecology) đươc thành lập Những tác phẩm liên quan đến Sinh thái học vi sinh vật xuất ngày nhiều Các loại hình sinh thái vi sinh vật Sinh thái học vi sinh vật nhấn mạnh đến thể vi sinh vật môi trường, thể vi sinh vật liên quan đến virus, vi khuẩn, xạ khuẩn, nấm, vikhuẩn lam, phần nguyên sinh động vật, vi tảo Những sinh vật có chủng loại nhiều, phân bố rộng, phương thức sống đa dạng Môi trường không gian mà vi sinh vật sinh tồn Tùy theo đặc điểm sống vi sinh vật chia thành môi trường lớn theo nghĩa rộng vi môi trường theo nghĩa hẹp Vi sinh vật sinh vật khác nhóm loài môi trường lớn, mặt khác, thể vi sinh vật cực nhỏ, nên môi trường lớn có không gian nhỏ (microenvironment) Các nhóm loài định đặc điểm nhóm loài so với Sinh thái học vĩ mô có khác biệt rõ ràng Ví dụ ngăn dầy động vật nhai lại có chức khác nhau, nên có nhóm loài vi sinh vật với đặc điểm khác Các vi sinh vật sống bám đáy nước vừa phải thích nghi với giá thể (môi trường lớn), vừa phải thích nghi lẫn (vi môi trường) Nói chung vi môi trường không gian lý tưởng để vi sinh vật định sinh sống, vi môi trường định có khu hệ vi sinh vật (microflora) định Một khái niệm quan trọng khác tiểu sinh cảnh (niche) Khái niệm nhấn mạnh vị trí vai trò sinh vật hệ sinh thái Sự lý giải Sinh thái học đại tiểu sinh cảnh trạng thái thực tế sinh vật không gian N chiều, nói chung việc diễn tả trực quan tiểu sinh cảnh nhấn mạnh tiểu sinh cảnh dinh dưỡng tiểu sinh cảnh không gian Thông thường Sinh thái học vi sinh vật chia theo chức thực tế vi sinh vật, chẳng hạn Sinh thái học vi sinh vật xử lý nước, Sinh thái học vi sinh vật đường tiêu hóa, Sinh thái học vi sinh vật hệ rễ trồng, Sinh thái học vi sinh vật môi trường khép kín hàng không vủ trụ v.v… 3/3 ... Sinh thái học vi sinh vật hệ rễ trồng, Sinh thái học vi sinh vật đồng cỏ, Sinh thái học vi sinh vật lên men, Sinh thái học vi sinh vật xử lý nước, Sinh thái học vi sinh vật đường tiêu hóa động vật. .. thái học vi sinh vật chia theo chức thực tế vi sinh vật, chẳng hạn Sinh thái học vi sinh vật xử lý nước, Sinh thái học vi sinh vật đường tiêu hóa, Sinh thái học vi sinh vật hệ rễ trồng, Sinh thái. .. Sinh thái học vi sinh vật Nguồn gốc Sinh thái học vi sinh vật không khác nhiều so với Sinh thái học nói chung, vi c hình thành khoa Sinh thái học vi sinh vật muộn nhiều Tuy nhiên phát triển Sinh