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发布时间:2020-05-20 14:26:09

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作者:孙常福

出版社:中国大百科全书出版社

格式: AZW3, DOCX, EPUB, MOBI, PDF, TXT

小小生物真神奇

小小生物真神奇试读:

前言

自然世界丰富多彩,我们吃的、穿的、用的都取之于自然。大自然用水、空气及一切资源养育着我们。自然环境是我们赖以生存的、永远离不开的保障。资源有限,自然有情,我们要爱护环境、关心自然、亲近自然、认识自然。

我们每天享受着大自然所带给我们的一切,然而又有谁能够清楚地知道我们生活在其中的大自然究竟是什么样子?大自然中有着许许多多奇妙的现象,这是大自然的语言,也是大自然的面纱,只有细心的人才能知晓。

在自然世界里,生物多样性的特点决定了自然界充满了许多神奇物种。在全球范围内,奇异植物可谓数不胜数——有一叶障目的“神草”,有会欣赏音乐及跳舞的植物,有能吃昆虫的花草……植物界真是多姿多彩,其中隐藏着无数疑问:葵花为什么总是围着太阳转?仙人掌为什么能在干旱的沙漠里生存?植物有性别之分吗?……

自然界物种千千万万,特别是在浩瀚的海洋中,蕴藏着丰富的生物资源,无奇不有,生动有趣。各种各样的物种或因环境变异,或因基因突变,呈现出缤纷多彩的生命体态。随着人类的探索发现,这些怪异物种逐渐被我们所认识,极大地丰富了人类的知识宝库。

在大自然中,微生物是一大类我们看不见的微小生物,通常要用光学显微镜和电子显微镜才能看清。微生物界是一个比人类世界要丰富得多的微观世界,包括细菌、病毒、真菌等。微生物虽然个体微小、结构简单,却有我们所不具备的强大本领:能够治理环境污染,可以为人类治病,能够制造粮食,甚至还可以提取金属……

人类一直没有停止探索和认识自然的脚步,探险的足迹几乎遍布全球,人们向大自然发起的一次又一次的挑战简直令人叹为观止。有人闯荡杳无人迹的海角天涯;有人九死一生去探索未曾有人涉足的高山大川;更有人因为意外,面临绝境仍矢志不渝。总之,自然无限,探索无尽。

大自然的神奇力量塑造了地球的面貌、主宰着四季的变化,既混沌有序,又相互影响。大自然所隐藏的奥秘无穷无尽,真是无奇不有、怪事迭出、奥妙无穷、神秘莫测。许许多多的难解之谜使我们对自己的生存环境捉摸不透。破解这些谜团,有助于人类社会向更高层次不断迈进。

为了普及科学知识,激励广大读者认识和探索大自然的无穷奥妙,我们根据中外最新研究成果,编写了本套丛书。本丛书主要包括植物、动物、探险、灾难等内容,具有很强的系统性、科学性、可读性和新奇性。

本丛书内容精炼、通俗易懂、图文并茂、形象生动,能够培养人们对科学的兴趣和爱好,是广大读者增长知识、开阔视野、提高素质的良好科普读物。

本领强大的微生物

微生物的大小

微生物早在32亿年前就存在于地球上了。只是由于它们个头小,直到17世纪晚期列文虎克发明了显微镜以后,微生物世界才向人类展示出它们迷人的无穷奥秘。

说它们个头小,一点都没有夸大其词。它们小,小到连肉眼都看不见,因为我们肉眼只能看到1/10毫米以上的东西。而几万万个微生物堆在一起,也只有一粒小米粒那么大,可见它们体积有多么小了。

虽然微生物的体积是如此之小,但还是可以被测量的。当然,测量的工具就不能是现在一般家庭或学生使用的普通尺了。因为这些尺的最小单位是毫米,而用毫米作为微生物的长度单位,未免太“浪费”了。一般来说,微生物的大小我们用微米或者纳米来衡量。

微米到底有多大呢?将1毫米平均分成1000份,其中的一份才是1微米。再将这一丁点儿分成1000份,取其中的一份,才是1纳米。

微生物的本领

别看微生物的个头小,本领可不小。它们也有自己的飞机、轮船。空中纷飞的灰尘是它们无拘无束随风游荡的热气球;丑陋的苍蝇是它们巨大的波音747,光一只苍蝇的脚就能运载好几万个微生物乘客呢;水面上随波逐流的土粒是它们的游艇;漂浮的树叶、小枝是它们的航空母舰。

这些逍遥的家伙,寻个机会就搭乘这些飞机、轮船……到处游览世界名胜,美国的自由女神像、法国的凯旋门、日本的富士山……哪儿没留下它们的“倩影”?

小家伙跑到医院里,看见那儿有好多好多被病痛折磨的病人,善良的它们献出自己的劳动产品——抗生素,医生们笑了,病人们康复了,这些逍遥的小家伙们又开始漫游了。

小家伙还很调皮,它时不时就钻入人体的肠道、血管作起恶来,让人们爱它也不是,恨它也不是。这时人们只有动用全身的免疫系统才能抗击它们。

不要小瞧这些体积小的微生物,人“菌”之战到底鹿死谁手还不得而知呢!有许多次,人类在它们强大的攻势面前都不得不缴械投降,或者只有借助于其他的微生物来对付。

小家伙的本事太大了,它能腐朽木材,仅在英国,每年给木材造成的损失就达三四亿美元!而且,它还能在计算机电子回路的塑料表面繁殖,使整个系统出现故障,造成不可估量的损失!下图:本领强大、无处不在的微生物在显微镜下的身影。

微生物的能量

这么一点点的小个头,怎么会有如此高强的本领呢?究其原因,不外乎以下几条:一是吃得多、吸收得多、转化迅速;二是长得快、繁殖快、能吃苦,不论在多么艰难的环境中它都能随机应变,不仅顽强地活下去,还顽强地养儿育女……归根结底一句话:这小家伙是个“鬼精灵”,鬼就鬼在它的这个“小”字上啦!

为什么这样说呢?其实自然界有一个普遍的规律:任何物体被分割得越小,其单位体积中物体所占有的表面积就越大。

若以人体的面积与体积的比值作为标准“1”的话,与人体等重的大肠杆菌,它的面积与体积的比值为人的30万倍!

这种小体积、大面积的特点造就了世间微小的“巨人”,它使得这个迷你生物更容易与周围环境进行物质交换,更容易与外界进行能量和信息交流,也就使得这个逍遥“小子”能把“秤砣虽小压千斤”这句话诠释得如此生动了。

地球上,出入国家最容易的恐怕就算微生物了,不用办护照、不用买机票,随便寻个人啊、箱子啊,随着他们搭上民航班机就走。要不,干脆腾云驾雾,随着风儿、鸟儿甚至苍蝇,想上哪儿就上哪儿,轻轻松松逛遍美国、加拿大……真是货真价实的“世界公民”!

微生物的生存环境

这个“世界公民”本领可真大,上得了冰山,下得了火海,躲在酒桶里,藏在人的肚肠中,真是无处不在。

不用说别的地方,单是看看我们的手掌,可不是危言耸听,上面密密麻麻地布满了好多好多的微生物。就是在人的粪便中,竟然也有1/3都是微生物的菌体。一个成年人,在24小时内排出的微生物就有400万亿之多,真是一个令人瞠目结舌的数字!

要不,我们再来学学虎克先生,刮一点齿垢,放在显微镜下观察:哇,真是可怕,一点点齿垢里竟然生活着那么多的微生物,有一些像柔软的杆棒,来来往往,以君主的堂皇气派列队而行;还有一些螺旋状的,在水里疾转,像战场上奋勇杀敌的勇士……正是它们中的变形链球菌在我们的牙齿中捣鬼,让我们牙疼难忍!

日常生活中,我们常常将零用钱和纸巾混放在一起,这是非常不卫生的习惯,纸币上有很多的细菌和病菌,据测,一张半新的纸币上就沾有30万~40万个细菌呢!

再看看我们身边的水,浊浪涛涛的黄河水、长江水,阳春三月绵绵的雨丝,炎炎夏日的滂沱大雨……哪一处没有微生物的身影。

清水里,氧气充足,虽然没有什么养料,微生物却能生长繁殖。

浊水里,有丰富的有机物,微生物能尽情享用,大饱口福。

连绵的细雨,澄清了天空,扫净了大地,然而,那涓涓细流汇成了江河湖海,同时也载着浩浩荡荡的微生物奔向四面八方。

粉妆玉砌的冬雪,纯洁无瑕,但那些将化未化的冬雪,正是微生物冬眠的地方。

甚至于我们人类离不开的饮用水中都有它们的存在。我国规定,饮用水的标准是每毫升水中细菌总数不超过100个,每升水中大肠杆菌的数量不能超过3个。自来水公司输送到千家万户的水是经过了很多道处理工序,最后检验合格才允许输出的。

但为什么有时喝了自来水会拉肚子,经检查是水质不符合标准呢?这可不能责怪自来水公司,他们是严格遵守国家规定的,但原因何在呢?我们知道,水是通过管道运输的,高楼层的居民还得利用水箱贮存水,在这一送一贮的过程中,所谓二次污染就发生了。藏在水里的、管道中的、水箱壁上的微生物会很快繁殖起来。这些令人头痛的小家伙,害得我们连澄清透明的自来水都不能喝了。

连澄清透明的水中都包含有如此多的微生物,就不用说平常看起来都脏兮兮的土壤了。土壤是微生物的工厂,那里活动着的微生物,据估计,每一克重的土块竟有数亿个!即使在荒无人烟的沙漠,一克砂土中也有10多万个微生物存在,比我们的某些城市所拥有的人口数还要多!

有人问,空气中有没有它们?做一个小小的实验就可以说明:将一杯经过高温灭菌的肉汤敞口放置,没过多久,通过显微镜观察肉汤汁,发现里面有很多快活的微生物,它们是从空气中飞到肉汤里安家落户的小精灵。

这些微生物坐在尘埃或者液体飞沫上,凭借风力随着空气的流动就可以漫游3000千米之远,飞上20千米之高的空中,它们周游列国,浪迹天涯。

微生物的生存极限

什么地方没有它们呢?我们常常听说高温灭菌、沸水消毒,因为微生物怕热。一般来说,到60℃以上,微生物就渐渐没了生气,到100℃的沸点,大部分微生物就没有生还的希望了。但是,这一常识不断却受到了挑战。

20世纪80年代初,科学家在90℃的高温热水中找到了存活的细菌。那时,人们以为90℃可能就是生命的耐热极限。但后来,德国生物学家在意大利的海底火山口周围发现了生存在110℃热水中的超级嗜热性细菌。

1990年,两名美国科学家在2600米深的海底发现了能喷射出摄氏几百度高温水的涌泉。令人惊奇的是,在如此高温高压的水样里,科学家竟然发现了一些活的微生物——一种以前无人知晓的细菌!

要知道,金属锡在232℃时就会熔化,而这种细菌在232℃居然还能自由自在地生活,看来,此类微生物真是耐得了高温的“英雄”!

在冰天雪地人迹罕至的南极,那些多沙砾的土壤及结冰的水域,竟然也是细菌的大本营,这些无所畏惧、无处不在的世界公民,连严寒也不惧怕!

生物名片

名称:微生物

种类:真核类,原核类,非细胞类

特征:个体微小,结构简单

发现:17世纪中叶

制造美食的微生物

生物名片

名称:曲霉

类别:散囊菌目发菌科

作用:酿酒、制醋曲、生产各种酶制剂

危害:产生有害性曲霉

分布:空气及有机物品上

酿造专家曲霉

在真菌家族中有一位酿造专家,叫曲霉,味道鲜美的腐乳就是靠它研制成功的。

你一定知道,豆腐是制腐乳的原料,由于豆腐中含有的蛋白质不易被水溶解,所以未经加工的豆腐淡而无味。曲霉有一个绝招,它可以分泌出一种能分解蛋白质的酶,把豆腐中丰富的蛋白质分解成各种氨基酸,氨基酸会刺激人舌头上的味蕾,于是人就尝到了鲜味。

曲霉的菌丝有隔膜,属于多细胞霉菌。它的菌落带有各种颜色,如黄色、红色等,黄曲霉、红曲霉、黑曲霉等曲霉菌,就是由菌落的颜色而得名。

说来有趣,我国周朝时候,为了给皇后染制黄色礼服——曲衣,曾专门派人培制黄色曲霉。当然,人们还不知道微生物的大名,更没有菌落这样的概念,古人只是凭直觉,把它们称为五色衣、黄衣等。

正是曲霉具有能分解蛋白质等复杂有机物的绝招,从古至今,它们在酿造业和食品加工方面大显身手。早在两千年以前,我国人民已懂得依靠曲霉来制酱;民间酿酒造醋,常把它请来当主角。我国特有的调味品豆豉,也是曲霉分解黄豆的杰作。现代工业则利用曲霉生产各种酶制剂、有机酸,以及农业上的糖化饲料。

发酵之母酵母菌

酵母菌是微生物王国中的大个子,它们有的呈球形和卵形,还有的长得像柠檬或腊肠。绝大多数的酵母菌以出芽方式进行无性繁殖,样子很像盆栽仙人掌的出芽生长。

松软可口的馒头、香喷喷的大面包都是靠酵母菌的帮助才烤制出来的。假如你消化不良、食欲不振,医生会给你开些酵母片,让酵母菌帮助你把胃里不容易消化的东西统统打扫干净。

酵母菌本领非凡,它们可以把果汁或麦芽汁中的糖类,即葡萄糖在缺氧的情况下,分解成酒精和二氧化碳,使糖变成酒。它能使面粉中游离的糖类发酵,产生二氧化碳气体,在蒸煮过程中,二氧化碳受热膨胀,于是馒头就变得松软,所以被称为发酵之母。

我国是一个酒类生产大国,也是一个酒文化文明古国,在应用酵母菌酿酒的领域里,有着举足轻重的地位。许多独特的酿酒工艺在世界上独领风骚,深受世界各国赞誉,同时也为我国经济繁荣做出了重要贡献。我国酿酒具有悠久的历史,产品种类繁多,如黄酒、白酒、啤酒、果酒等品种。而且形成了各种类型的名酒,如绍兴黄酒、贵州茅台酒、青岛啤酒等。酒的品种不同,酿酒所用的酵母以及酿造工艺也不同,而且同一类型的酒各地也有自己独特的工艺。

生物名片

名称:酵母

类别:内孢霉目酵母科

作用:制造发面食品和酿酒

危害:部分酵母菌危害健康

分布区域:偏酸性的潮湿的含糖环境

酵母菌浑身是宝,它们的菌体中含有一半以上的蛋白质。研究显示,每100千克干酵母所含的蛋白质,相当于500千克大米、217千克大豆或250千克猪肉的蛋白质含量。

第一次世界大战期间,德国科学家研究开发食用酵母,样子像牛肉和猪肉,被称为人造肉。第二次世界大战爆发后,德国再次生产食用酵母,随后,英、美和北欧的很多国家群起仿效。

这种新食品的开发和利用,被认为是第二次世界大战中继发现原子能和青霉素之后的第三个伟大成果。酵母菌还含有多种维生素、矿物质和核酸等。

家禽、家畜吃了用酵母菌发酵的饲料,不但肉长得快,而且抗病力和成活率都会提高。

酵母菌在自然界中分布很广,但它们既怕过冷又怕过热,所以市场上出售的鲜酵母一般要保存在10~25℃之间。

制醋巧手醋酸梭菌

醋是家家必备的调味品。烧鱼时放一点醋,可以去除腥味;有些菜加醋后,风味更加好,还能增进食欲、帮助消化。镇江香醋、山西陈醋都是驰名中外的佳品。

1856年,在法国里尔城的制酒作坊里,发生了淡酒在空气中自然变为醋这一怪现象,由此引发了一场历史性的大争论。当时有的科学家认为,这是由于酒吸收了空气中的氧气而引起的化学变化。而法国微生物学家、化学家巴斯德,令人信服地证明了酒变成醋的原因是由于制醋巧手——醋酸梭菌的缘故。

原来,制醋一般需要三个过程:第一步,曲霉先把大米、小米或高粱等淀粉类原料变成葡萄糖;第二步,由酵母菌把糖变成酒精,如果生产到这一步,人们就可以喝上美酒了;但是,由酒变为醋,还得有第三步,这就要醋酸梭菌来完成。

醋酸梭菌是一种好气性细菌,它们可以从空气中落到低浓度的酒桶里,在空气流通和保持一定温度的条件下,迅速生长繁殖,进行好气呼吸,使酒精氧化,就这样它们一面“喝酒”,一面把酒精变成了味香色美的酸醋。

醋酸梭菌有个很大特点,就是对酒精的氧化不够彻底,往往只氧化到生成有机酸的阶段,所以有机酸便积累起来。人们利用它的这个特点,不仅用来生产醋酸,而且还广泛用于丙酸、丁酸和葡萄糖酸的生产。

醋酸梭菌还能将山梨中含有的山梨醇转化成山梨糖,这是自然界少有然而却是合成维生素C的主要原料。另外,醋酸梭菌还可以用于生产淀粉酶和果胶酶。

醋酸梭菌虽然是制醋巧手,但酿酒师傅可不欢迎它们,因为它们常常跑到酒桶里搞恶作剧,把一桶美酒搞得酸溜溜的。所以,酿酒师傅总是把酒桶盖得严严实实的,不让醋酸梭菌混入酒桶,即使有少量溜进桶里的醋酸梭菌也会因喘不过气来被闷死。

最后,酿酒师傅还要给酒桶加温,残存的醋酸梭菌和其他“捣乱”的微生物会一一被消灭掉,这时,酿酒师傅就放心地等着出美酒了。

微生物与发酵果蔬制品

果蔬发酵制品种类繁多,有各种酸腌菜、酱腌菜、乳酸饮料、果酒、果醋等,主要是以乳酸发酵为主的乳酸发酵果蔬制品和以醋酸发酵为主的醋酸发酵果蔬制品。

试读结束[说明:试读内容隐藏了图片]

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