微生物生态学过程（第二版）——Processes in Microbial Ecology（second
edition）
作者：David L.Kirchman
出版：Oxford University Press
索书号：Q938/K58(2)/2018/Y
ISBN:
9780198789413
藏书地点： 武大外教中心
微生物构成了一个看不见的世界，至少肉眼是看不见的一种微环境。在这本书中，我们将探索这个世界，研究居住在其中的生物，以及他们所做的事情。我们会发现，微生物在看不见的世界中所经过的过程会影响我们的可见世界。这些过程包括了生物圈中几乎所有的化学反应，这些化学反应构成了碳、氮和所有其他元素的基本循环。这些过程还包括生物体之间的相互作用，既包括微生物之间的相互作用，也包括微生物与大型生物体之间的相互作用。本章将介绍自然界中常见的微生物种类，以及在研究中使用的一些基本术语。本章还将讨论为什么我们应该关注自然界中的微生物，这个问题的答案会让你对微生物生态学和这本书有所了解。
微生物生态学是研究自然环境中微生物之间的相互作用及其在生物地球化学循环、食物网动态和生命进化中相互作用的学科。微生物是生物圈中数量最多的生物，在元素循环和生物地球化学反应中介导许多关键反应。由于微生物是碳循环和相关过程的重要参与者，因此微生物生态学对于理解生物圈在全球变暖中的作用以及自然生态系统对气候变化的是否有反应等方面，是一门至关重要的科学。这本新教科书讨论了病毒、细菌、真菌、原生动物和其他原生生物，在淡水、海洋和陆地生态系统中如何参与的过程。它侧重于生物地球化学过程，从初级生产和碳固定到细胞生物量，然后探索碳如何在富氧和缺氧环境中降解。这些生物地球化学过程受到生态相互作用的影响，包括限制养分的竞争、病毒裂解和各种原生生物在土壤和水生栖息地的捕食。这本书巧妙地将微米级的过程与全球范围内发生的事件联系起来，包括碳循环及其与气候变化问题的联系。最后一章专门讨论微生物和较大的有机体之间的共生关系和其他关系。微生物不仅对生物地球化学循环有着巨大的影响，而且对包括智人在内的更为复杂的生命形态的生态和进化也有着巨大的影响。
本章将通过讨论细菌、真菌和原生生物的组成来继续介绍微生物。我们将看到一些例子，说明如何帮助我们理解自然环境中的微生物过程。在这里，“成分”实际上包括微生物中发现的一切，从元素到复杂的宏观分子结构。这些信息将在以后的章节中用于理解微生物的生态学，并解释特定微生物在生物地球化学循环中的作用。微生物学家通常从大分子的角度来讨论微生物的组成，如蛋白质、 RNA和DNA。微生物生态学家和生物地球化学家通常认为生物是由元素构成的，最显著的是碳(C)、氮(N)和磷(P)，以及元素的比例，如碳氮比。这两种方法都被用来完整地描述微生物细胞的组成。这里提供的一些信息来自基础微生物学和实验室培养微生物的实验。虽然我们可以从这些实验中得知很多东西，但我们会发现实验室培养的微生物与自然环境中的微生物的作用是不同的。这些差异为微生物如何在自然界中生存和繁衍的不同提供了线索。
我们对大型生物生存和相互作用的许多方面都很熟悉。我们习惯于看到陆地上的鹿和水中的鱼，在雨水充足的地方种群繁衍比较繁荣，在长着仙人掌的地方则几乎看不到。我们熟悉的这些环境因素，也会影响微生物和微生物过程。因此，描述宏观生物效应的机制和方程同样适用于微生物。然而，在微米尺度上，生命的其他特性是独一无二的。对于这些特性，我们基于宏观生命的直觉被打破了，我们需要新的方式来思考微生物如何与它们的环境相互作用。
这章将讨论在自然环境中发现的微生物类型以及这些微生物群落的多样性和“结构”。“群落结构”一词是指生物的名称、系统发育关系和环境的丰度。探索群落结构的一个动机是深入了解微生物在地球生物化学过程中的功能。如果结构和功能之间没有联系，或者只有微弱的联系，我们也应该知道地球上最丰富的生物——微生物的名字。本章涵盖的主题是现代微生物生态学的一大部分。这一章的重点是细菌和古菌，还有一些关于真菌的观察。
关于自然环境中存在的微生物类型的问题通常通过检查rRNA基因来解决，如第4章所讨论的。然而，当微生物生态学家对特定的生物化学过程感兴趣时，他们往往会转向一些功能不常见的基因。这些基因中有一种“功能基因”，编码了被研究过程中的关键酶。在提供信息的同时，这种功能性基因方法也存在一些问题。当对这些基因进行单独检测时，使用针对基因保守区域的引物，通过基于PCR的方法检索这些基因。任何与引物不同的基因都不会被取样。通常，在一个过程中几个基因是重要的，这意味着必须使用几个引物集，并运行几个PCR反应。此外，功能基因往往不能用来推断是哪个微生物进行这一过程，原因将在本书中讨论。
这一章专门讨论生物圈中最重要的过程。初级生产是生态系统中能源和物质流动的第一步。初级生产者合成的有机物质支持生物圈中的所有食物链，并为碳和所有其他元素的循环奠定基础。食物网动态和生物地球化学循环取决于初级生产者的数量、生物量以及二氧化碳吸收和生物量产量。在这一章中，我们主要讨论由光能驱动的最重要的初级生产形式。另一种由化学能驱动的形式，对于支持某些栖息地(如热液喷口)是必不可少的，但是这种是更为罕见，而且只占全球初级生产的一小部分。
这本书讨论了病毒、细菌、真菌、原生动物和其他原生生物在淡水、海洋和陆地生态系统中的微生物主要活动过程，着重于生物地球化学过程，从初级生产和最初碳固定到细胞内开始。然后讨论了在富氧和缺氧环境中碳是如何被降解的。这些生物地球化学过程受到生态相互作用的影响，包括限制养分的竞争、病毒裂解和各种原生生物在土壤和水生栖息地的捕食。该书将微米级的过程与全球范围内发生的事件联系起来，包括碳循环及其与气候变化问题的联系，并以一章专门讨论微生物与大型有机体之间的共生关系和其他关系作为结尾。微生物不仅对生物地球化学循环有重大影响，而且对包括智人在内的大型生物的生态和进化也有重大影响。
微生物如何与它们的环境和同类相互作用，在很大程度上取决于它们的机械特性、它们在游泳时产生的水动力特征以及它们环境中的流体流动。鞭毛用于推进微生物与周围流动之间丰富的流体结构相互作用，对真核和原核微生物都有广泛的影响。在这里，讨论了对微生物生态学理解的一些最新进展，这些进展依赖于在精确控制的流体环境中，直接观察单个细胞及其游动的附属物运动，并以适当的时间尺度对它们进行成像的能力。我们回顾一个鞭毛屈曲稳定性服务基本功能细菌的活性，我们展示的流体流动特征微生物栖息地可以强烈影响细菌的迁移和空间分布。这里涉及的主题说明了采用物理实验方法和概念框架来理解微生物生命的内在潜力。
《微生物生态学过程（第二版）》一书于2018年由Oxford University Press出版，作者是David L.Kirchman。
《微生物生态学过程（第二版）》一书中，与第一版一样，这本书的目标读者是对学习自然环境中微生物的一些基础知识以及它们所进行的过程。重点是地球上生物的化学和生态过程，因为微生物所起的重要作用使微生物生态学成为今天如此重要的一个领域，这本书从所有的栖息地，包括陆地和水生，从深层生物圈到开阔的海洋，都举了例子，覆盖所有微生物和病毒。读者将了解微生物世界的多样性，以及微生物生态学家在不同的栖息地研究不同的微生物和过程所探索的问题。尽管存在这种多样性，水生和陆地环境中的微生物有共同的原则。专家研究人员介绍了微生物生态学过程，讨论的主题主要包括五个部分
《微生物生态学过程（第二版）》一书从各个方面讲解了微生物生态学过程，旨在为想要进一步研究微生物生态学的研究人员提供简明易懂的介绍以及方法技术指导。自从这本书的第一版出版以来，对微生物生态学的重视有了显著的提高。该领域进一步解决一些最紧迫的科学问题和当今社会面临的最严重的环境问题。随着这个领域在过去的十年里稳步前进，这本书也需要修改避免被落下。
《微生物生态学过程（第二版）》一书作为微生物生态学专业研究读物，观点新颖独到，内容饱满详实、语言浅显易懂，除此之外，还包括一些其他的特点：
1、本书分为几个部分，是一本应用性很强的书籍，对于想要学习研究微生物生态学的研究人员来说是一本很有意义的指导书籍。
2、每个部分都分为很多的小章节，每个章节都是由相关领域的专业人士所撰写，因此，本书讲解既详细又专业，我们能够从中了解到微生物生态学相关的专业知识以及最新的前沿进展。
总的说来，《微生物生态学过程（第二版）》一书为想要了解微生物生态学过程研究方法的人员提供了清晰的导读路径，作为微生物生态学领域的一本前沿研究图书，是一本值得为想要涉足该领域的人员推荐的专业书籍。
本书目录：
第一章介绍
1、什么是微生物?
2、为什么要研究微生物生态学?
微生物引起宏观生物体的疾病，包括人类
微生物帮助我们生产食物和其他有用的产品
微生物降解和解毒污染物
微生物是探索生态学原理和进化的模型
今天生活的微生物是地球上早期生命的模型，也许还有其他星球上的生命
微生物介导影响全球气候的生物地球化学过程
微生物无处不在，几乎无所不能
3、我们如何研究自然界中的微生物?
4、按系统发育分离微生物:生命的三个领域
5、将微生物分成相同功能的组合
6、结构与功能相结合
7、总结
第二章 元素、生化药品和微生物结构
1、微生物元素组成
2、生物地球化学循环和研究中的元素比例
3、微生物的碳氮磷比
4、微生物的生化组成
5、元素比例和生化成分的变化
6、微生物细胞的结构
微生物膜和主动运输
真核生物和原核生物的细胞壁
7、作为生物标志物的微生物细胞成分
8、细胞外结构
细胞外聚合物的微生物
鞭毛和纤毛;菌毛和菌毛
9、总结
第三章微生物的物理化学环境
1、
一些重要的物理化学性质
水
温度
pH值
盐与渗透平衡
氧和氧化还原电位
光
压力
2、
小的后果
3、
微生物在天然水生栖息地
生活能动性
水环境中亚微米和微米尺度的斑块性
4、
土壤微生物的生活
土壤含水量
生物膜环境下土壤温度与含水量的相互作用
5、总结
第四章自然环境中微生物的群落结构
1、基因分类学与系统发育:以16S RNA为基础的方法介绍
2、物种问题
3、多样性模式
4、细菌群落是多样的
细菌群落是多样的但很不平衡
未培养的细菌与容易培养的细菌不一样
不同的细菌存在于土壤、淡水和海洋中
少数细菌分布广泛
5、
非极端环境中的古菌
6、
将微生物群落集合在一起的生态过程
是确定性的，还是随机性？
任何地方都会发生吗?
7、
什么控制着多样性水平和细菌群落结构?
氧，温度，盐度和pH值
水分和土壤微生物群落
有机物质和无机营养素捕食和病毒裂解
8、
真菌群落结构社区结构
9、
理解过程总结的相关性
第五章 微生物基因组和元组学
1、什么是基因组学和环境基因组学?
2、将基因组序列转化为基因组信息
3、培养微生物的经验
相似的rRNA基因，不同的基因组
核心基因组和泛古体
基因组大小
真核生物与原核生物基因组的水平
基因转移细菌
4、基因组和生长策略特定
基因组特征和生长
流线型的基因组
寡养型和共养型细菌基因组
5、未培养微生物的基因组:宏基因组学
元基因组学方法和连接结构与功能
单细胞基因组学
6、环境转录组学和宏蛋白质组学
环境转录组学和宏蛋白质组学
真核生物中寡养菌和共养菌的转录反应
第六章微生物初级生产和光养
1、初级生产和光合作用的基础知识
光和藻类色素
二氧化碳固定酶
2、初级生产、总生产和净生产
3、陆生高等植物和水生微生物的初级生产
4、春季开花，浮游植物生长受到控制
5、浮游植物的主要类群
硅藻
生物泵
6、囊藻属和二甲基硫化物
蓝藻和丝状重氮营养菌
7、开花后:限制营养的竞争
8、蓝藻球虫的初级生产
9、厌氧光合作用存在
10、无柄藻类和微生物垫
11、总结
第七章 有机物降解
1、在这个星球上，谁的呼吸作用最大?
2、碎屑和碎屑食物网
3、DOM和微生物循环
4、细菌生长效率和碳利用效率
5、有机物降解的机理
水解高分子量有机化合物
低分子量有机化合物的吸收:相对于储层大小的周转率
6、对氮和磷的吸收或矿化?
7、降解木质素和其他高等植物化合物
8、有机化合物之间的相互作用
保护和激发通过吸附或聚集来保护
启动效应
9、光异养:来自有机物质和光的能量
10、微生物对古代有机碳和SOM形成的贡献
11、降解和微生物多样性
12、总结
第八章 微生物生长、生物量生产和控制
1、微生物是活的还是死的?
细菌在水和土壤中的活动状态
单个细菌分类群的活性状态
2、介绍生长和生物量生产
实验室培养:分批培养
实验室生长:连续培养
维护能源
3、自然界的生长速率和生物量
生产浮游植物、细菌和真菌的增长率
微生物分类单元的生长速率
在深层生物圈中生长
4、是什么使异养微生物在自然界中生长?
温度对生长的影响和碳循环
pH的影响
土壤水分
有机碳的限制
无机养分限制
控制因素之间的相互制约和相互作用
5、生物之间的合作
6、总结
第九章 捕食和原生生物
1、细菌在水生栖息地
2、土壤中细菌和真菌的捕食者
3、原生放牧的沉积物机制
4、放牧影响因素
猎物数量和捕食者
猎物循环捕食者和猎物的大小关系
化学识别及成分
5、大型原生生物的食草：纤毛虫和鞭毛虫
纤毛虫是细菌和真菌的捕食者
异养腰鞭毛虫
6、混合营养型原生生物和内共生原生生物
群落结构
真核生物的进化探索
原生生物群落结构和原生生物群落与过程联系起来
7、总结
第十章病毒生态学
1、
病毒是什么?
2、
自然环境中的病毒数量
通过空斑试验计数病毒
用显微镜计数病毒
自然界中病毒和细菌的比例
3、
病毒复制
4、
温带病毒和溶源性病毒在自然界
5、
宿主范围
6、
病毒的产生、损失和细菌的死亡
感染细胞百分比
病毒还原法
病毒和食草动物对细菌死亡的贡献
7、
病毒不是食草动物
病毒分流和DOM产生
病毒及其宿主的种群动态
8、
病毒介导的遗传交换
9、
宏基因组的病毒
病毒的多样性
核心，非核心和辅助代谢基因
10、病毒的其他生物形式
真菌病毒:真菌
病毒感染藻类和变形虫的病毒
11、总结
第十一章 缺氧环境中的过程
1、
厌氧呼吸入门
2、
微生物按照氧化还原电位的顺序使用电子受体
3、
有机碳被不同的电子受体
氧化集中和供应的限制
物理状态和化学形态的影响
4、
厌氧食物链
发酵
缩醛生成、种间氢转移、同步化
硫循环和硫酸盐
还原硫酸盐还原的电子给体
5、
还原硫化合物的氧化和硫循环的其余部
无营养的硫氧化
无氧光合作用中的硫化物
氧化硫氧化剂的碳源
6、
甲烷和甲烷生成
7、
甲烷营养
有氧甲烷降解
厌氧甲烷氧化
8、
厌氧微生物真核生物
9、
总结
第十二章 氮循环
1、
固氮作用
固氮酶，N2-固定酶
解决氧气问题
自然条件N2固定
固着N的限制
2、
固定氨同化、再生
3、
通量氨氧化和硝化
好氧氨被细菌氧化
古细菌氧化氨
好氧氨氧化的控制
4、
硝化的第二步:亚硝酸盐氧化
5、
完全硝化作用
6、
异化还原
7、
反硝化厌氧氨氧化
8、
反硝化和厌氧氨氧化
9、
一氧化二氮的来源和汇
由细菌和古生菌产生
N2O消耗
10、全球平衡，局部失衡
11、概述
第十三章介绍地球微生物学
1、
细胞表面电荷和金属吸附
2、
生物矿化的微生物
铁矿物和微生物
铁氧化细菌形成的氧化铁矿物
磁铁矿和趋磁细菌
锰结核和锰氧化细菌
碳酸盐矿物
磷矿产资源
3、
风化和矿物被微生物溶解
酸和碱的溶解
低分子量和高分子量螯合剂溶解
地衣分解
4、
深层生物圈和化石燃料
地球微生物学石油微生物
微生物和石油泄漏:深水地平线
5、
总结
第十四章 共生与微生物
1、
无处不在的共生和例外
2、
共生体将不可食用的有机物质转化为宿主
瘤胃微生物群的食物
白蚁和细菌共生
3、
共生体提供膳食补充:蚜虫-布赫纳共生体
4、
光或还原性硫支持的共生关系
珊瑚礁:在微生物的帮助下建造的巨大建筑
海洋无脊椎动物的化学合成
5、
共生体共生微生物为植物提供无机营养
6、
无营养作用:发光乌贼和群体感应细菌
7、
结束语
8、
总结