微生物核心物种计算方法

A. 高中生物种群密度调查方法都有些什么

调查种群密度用：标志重捕法，样方法，去除取样法，直接计数法

1、标志重捕法（调查取样法、估算法）：

①、在被调查种群的活动范围内，捕获一部分个体，做上标记后再放回原来的环境，经过一段时间后再进行重捕，根据重捕到的动物中标记个体数占总个体数的比例，估算种群密度。

②、种群数量＝第一次捕获并标志数×第二次捕获数÷第二次捕获中有标志数

2、样方法：

①、在被调查种群的分布范围内，随机选取若干个样方，通过计算每个样方内个体数，求得每个样方的种群密度，以所有样方种群密度的平均值作为该种群密度的估算值。

②、常用取样方法：五点取样法、等距离取样法。

3、去除取样法

在一个封闭的种群里，随着连续的捕捉，种群数量逐渐减少，同等的捕捉力量所获取的个体数逐渐降低，逐次捕捉的累积数就逐渐增大。当单位努力的捕捉数等于零时，捕获累积数就是种群数量的估计值。

4、直接计数法

通过显微镜利用血球计数板进行较大单细胞微生物计数的操作方法，这是一种常用的徽生物计数方法，此种方法简便、快速、直观。

(1)微生物核心物种计算方法扩展阅读：

种群密度调查则是构建种群数量变化模型的基础，其方法有两种：一种是直接逐个计数法，适用分布范围小、个体较大的种群，统计的结果完全符合实际值，是一种精准的方法。

但在一般情况下，由于种群个体数繁多，其大小不一，再加之因动物的穴居、隐藏和飞翔等原因，逐一计数是很困难的，这时常常只计数种群的一小部分，用来估计整个种群的种群密度，这种方法称为取样调查法（估算法），这就是经常用到的另一种方法。

影响因素：

1 种群增长率

出生率、死亡率以及迁入率、迁出率决定种群大小和种群密度。年龄增长型的种群密度会越来越大；性别比例失调，繁殖率低，种群密度将降低；若出生率大于死亡率，种群密度将增大

2 密度制约

一旦种群大小超过了环境的容纳量，其个体数必将逐渐减少，要么出生率有所回落，要么死亡率有所升高，其中主要受食物资源与天敌种群因素制约。

3 随机性

在自然状态下，动植物及微生物种群总是受到随机过程的干扰。包括环境随机性与灾难性随机性，以相同的方式作用于所有个体，与种群大小及其他参数无关，任何环境因素都会对种群参数产生不可预测的影响，其中主要是气候因素和领地面积。

B. 微生物如何界定物种

1。16S相似度。16S指的是核糖体小亚基的RNA组分，也就是16S rRNA。长度大约1500nt，不同物种略有差异。这里需要测全长的16S，一般用27F和1492R这对引物。扩出来之后送一代测序，然后去数据库比对，也就是BLAST。一般认为相似度超过97%的话，就是同一个物种；低于97%的话就是不同物种。这只能用来做初步判断，因为变形菌门可能相似度达到99%的仍然可能是不同的种（忘了是哪篇文献了，似乎是讨论97%阈值的）。但是这个指标可以简单的帮我们确定这个菌是哪个属，或者哪个科。定属还是靠谱的。

2。形态学观察。比如这个菌的形状、大小、鞭毛情况等等。还包括最适生长条件的确定。

3。磷脂脂肪酸鉴定，这个具有属特异性。

4。呼吸醌。看一下占优势的呼吸醌是哪种。这个有种特异性。

5。分子杂交。测定基因组序列，草图就行，然后跟近源物种去比较。相似度超过70%是一个种，低于70%是不同物种。阈值的数值记不清了，大概是65-70%吧。

6。碳源利用情况。看一下能利用哪些碳源。95种碳源的测试。

7。API试剂盒鉴定，生理生化鉴定的一方面。

8。GC含量。

9。革兰氏染色。

确定了新种之后，需要命名。命名用的是现代拉丁文或者希腊文，因为拉丁文已经是死文字了，语义不会再变化。生物的拉丁名都是有意义的，比如Arthiobotrys oligospora，这是一种真菌，中文名寡孢节丛孢。是节丛孢属的。种名oligo表示稀少的，spora表示孢子。属名我不会拆词，但是节肢动物的名字是Arthropoda，所以可以看出属名是带“节”的，表示分节。Pseudomonas aeruginosa，铜绿假单胞菌。pseudo是假的，伪的，monas表示单一的，单个的，aeruginosa表示铜绿，也就是铜锈。需要注意拉丁文和希腊文是分阴阳性的，这个在解释命名的时候都会有。

C. 微生物可以分成哪“三行八大类”啊详细点！谢谢啊!

微生物是指那些肉眼看不到而需要借助显微镜观察的微小生物，主要包括原核微生物（如细菌）、真核微生物（如真菌、藻类和原虫）和无细胞生物（如病毒）三大类。

微生物按结构、组成可分为三大类,即原核细菌型微生物(细菌、支原体、立克次体、衣原体、螺旋体、放线菌)、真核细菌型微生物(真菌)和非细菌型微生物(病毒)。

微生物分类是按微生物的亲缘关系相似程度把微生物归入各分类单元或分类群(taxon)，以得到一个反映微生物进化的自然分类系统、可供鉴定用的检索表以及可给出符合逻辑的名称的命名系统。所以微生物分类的具体任务就是分类（classification）、鉴定（identification）与命名（nomenclature）。
微生物形体微小与发生变异等特点微生物分类带来了许多困难。加之，由于微生物的进化关系一般较难搞清楚，因此在微生物分类中或多或少地掺杂有人为和主观的因素。正因为这样，数值分类和遗传分类等一些比较客现、可信度较高的分类法，在微生物分类中已得到越来越广泛的应用，尤其是遗传分类法。。
进行微生物分类鉴定前，首先必须获得该微生物的纯培养物，然后根据一系列分类特征进行鉴定。一般是先根据形态特征鉴别其属于哪一个大类（细菌、放线菌、酵母菌或霉菌）；再根据其生理生化特征、生态特征、免疫特征和遗传特征等，借助于检索表或鉴定手册来依次确定是属于哪个目、科、属、种；最后与该种的模式种（type species）加以比较并命名。

第一节 微生物的分类单元

与其他生物的分类一样，微生物分类的基本单元也是种（species）。微生物种是显示高度相似性、亲缘关系极其接近、与其他种有明显差异的一群菌株的总称。所以微生物学中的种带有抽象的种群概念，但在具体分类之前，常用一个被指定的、能代表这个种群的模式菌株或典型菌株（typestrain）作为该种的模式种来定种。模式种往往是定为一个新属的第一个种或第一批种之一，也可以是在某一已知属内任意指定的种。
一、种以上的分类单元
种以上的分类单元自上而下依次分力 7个等级，它们是：
界（Kingdom） 门（Phylum或 Division） 纲（Class）
目（Order） 科（Family） 属（Genus） 种（Species）
一个或多个种构成一属，一个或多个属构成一科，等等。
必要时，还可在上述分类单元之间设中间类群。例如在门与纲之间可设超纲（Superclass）；在纲与目之间可设亚纲（Subdclass）、超目（Superorder）；在目与科之间可设亚目（Suborder）、超科（Superfamily）；在科与属之间可设亚科（SubfamiIy）、族（Tribe）、亚族（Subtribe）等。 二、种以下的分类单元 鉴定微生物种时，只有在所有鉴别特征都与已知的模式种相同的情况下才能定为同种。而实际上，由于变异的绝对性，被鉴定的微生物总是在某个或某些特征上与模式种有明显而稳定的差异。这样，在微生物种以下就必须再分为亚种、变种、型或菌株等的级别了。 （一）亚种
亚种（subspecies，subsp，ssp．）是种的进一步细分的单元，一般是指在某一个特征上与模式种有明显而稳定差异的菌种，如金黄色葡萄球菌的厌氧亚种（Staphylococcus aureus subsp.anaerbius）。 （二）型
型（type）是同一细菌种内显示很小生物化学与生物学差异的菌株，常用于细菌（尤其是致病菌）中紧密相关菌株的区分。所以可以认为，型是细菌亚种的再细分。根抿抗原性的差异，可以分为不同的血清型（serotype），如肺炎双球菌的Ⅰ、II、III……型；根据对噬菌体敏感性的区别，可以分成许多不同的噬菌体型（phagetype），如带有 Vi抗原（一种表面抗原）的伤寒沙门氏菌（Salmonella typhi）可被 Vi噬菌体分为 80多个噬菌体型。此外，还有形态型、生理型、生态型、化学型、溶菌型、与致病型等。不过，目前在这些表示型的术语中常用变型（var．）、作为型的代用后缀。如生物变型（biovar）、形态交型（morphovar）以及血清变型（serovar）等。 （三）菌株
菌株（strain）又称品系。一个菌株是指由一个单细胞繁衍而来的克隆（clone）或无性繁殖系中的一个微生物或微生物群体。所以一个微生物可以有许许多多菌株，它们在遗传上是相似或一致的。同一种微生物的不同菌株虽然在作为分类鉴定的一些主要性状上是相同的，但是在次要性状（如生化性状、代谢产物和产量性状）上可以有或大或小的差异。正因为同一种微生物可以有许多菌株，所以菌株常用字母和或编号来表示。例如Escherichia coli（大肠杆菌） K12和 B分别表示大肠杆菌 K12菌株和 B菌株；Bacillus subtilis(枯草杆菌）ASl．398表示产蛋白酶高的枯草杆菌菌株，而Bacillus subtilisBF7658则表示产a淀粉酶高的枯草杆菌；Corynebacterium pekinense（北京棒杆菌）ASl.299表示高产谷氨酸的北京棒杆菌菌株。在上述表示菌株的符号中，有的是随意的，有的为收藏该模式菌株的菌种保藏机构的缩写。例如 AS为中国科学院（Academia Sinica）的缩写。国外着名菌种保藏机构有美国模式培养物保藏所 （American Type Culture Collection）其缩易力 ATCC。
在种以下的分类单元中除以上列出的之外，还有一些非正式的、涵义不太明确因而一般不常使用的名称，如类群（group）、小种（race）相（phase）以及态（state）等。
第二节 微生物的命名

微生物的名字有俗名（common name）和学名（scientific name）两种。俗名是通俗的名字，如结核分支杆菌俗称结核杆菌，铜绿假单胞菌俗称绿脓杆菌，粗糙豚孢菌的俗名为红色面包霉等等。俗称简洁易懂，记忆方便，但是它的涵义往往不够确切，而且还有使用范围和地区性等方面的限制，为此，每一微生物都需要有一个名副其实的、因际公认并通用的名字，这便是学名。学名是微生物的科学名称，它是按照有关微生物分尖的国际委员会拟定的法则命名的。学名由拉丁词、希腊词或拉丁化的外来词组成。学名的命名常用双名法。 采用双名法命名时，学名由属名和种名构成，用斜体表示。属名在前，而且第一个字母要大写。种名在后，全部小写。学名后还要附上首个命名者的名字和命名的年份，但这些都用正体宇。如金黄色葡萄球菌（俗称“金葡菌”）Staphylococcus aureus Rosenbach 1884 。 不过在一般情况下使用时，后面的正体字部分可以省略。 随着分类学的不断深入，常会发生种转属的情况。例如 Weldin在1927年把原来的猪霍乱杆茵(Bacillus cholerae-suis Smith1894)这个种由杆菌属转入沙门氏菌属，定名为猪霍乱沙门氏菌(Salmonella choleeraesuis)，这时就要将原命名人的名字置于括号内，放在学名之后，并在括号后再附以现命名者的名字和年份，这样就成了((Salmonella choleeraesuis Smith)Weldinl927。
如果是新种，则要在新种学名之后加“sp.nov．”(其中sp．为物种species的缩写；nov．为novel的缩写，新的意思)。例如Methanobrevibacterium espanolae sp.nov(埃斯帕诺拉甲烷杆菌，新种)。
有时在对某个或某些分离物进行分类鉴定时，属名已肯定，但种名由于种种原因而一时尚难确定，这时就可用在属名后暂加“sp．”或“spp．”的方式来解决。例如Methanobrevibacter sp．是表示一个尚未确定其种名的甲烷短杆菌物种，意为“一种甲烷短杆菌”；则Methanobrevibacter spp.表示若干未定种名的甲烷短杆菌物种，其中的spp．是物种复数的简写。

第三节 微生物的分类依据和方法

微生物的分类依据主要有：形态特征、生理生化特征、生态特征、抗原特征、遗传特征和化学分类特征等。现以细菌的分类依据为主来说明。
一、常规分类法
常规分类是根据微生物形态、生理生化、生态和抗原等表型特征进行分类的方法，这是微生物分类鉴定中通常采用的方法。
(一)形态特征
1．个体形态特征
细菌的个体形态特征包括，细菌细胞的形状、大小和排列方式；染色反应(革兰氏染色和抗酸染色)；运动性；鞭毛的着生位置与数目；是否产芽孢，芽孢的形状、大小与着生位置；细胞贮藏物(种类、数目和分布情况等)；对于有些细菌还要根据荚膜、菌毛、菌鞘、附器、气泡和色素等作为分类依据。在放线菌与丝状真菌中，菌丝体特征(菌丝长短、粗细、分支状况、疏密、有无横隔、断裂与否和颜色等)；无性和有性繁殖阶段的特征以及繁殖器官的形态与结构；孢子的种类、形态、大小、数目、着生状态、颜色与表面纹饰等都是重要的分类依据。对于病毒则为病毒粒子的大小、形态或对称性、有无包膜、寄主范围、核酸类型和相对分子质量、有无包含体以及基因组的组分(单组分基因组、双组分基因组或多组分基因组)等。
2．群体形态特征
(1)平板上的菌落特征 包括形状、大小、边缘、表面及质地(光滑、粗糙、湿润、干燥、光泽、暗淡、皱褶、细小颗粒状与凹凸不平等)、隆起程度、易挑取性或粘稠度、透明度与色泽等。
(2)液体培养特征 包括生长量、生长类型与分布、混浊度、表面生长状态、沉淀物、气味和颜色等。
此外，还有斜面培养特征和穿刺培养特征等。
(二)生理生化特征
1．对营养或生长基质的要求
对营养或生长基质的要求包括所能利用别碳源、能源、氮源、无机盐以及生长因子等。
2．代谢反应
代谢反应包括反应类型、代谢产物和酶。经常测定的有：水解大分子的能力，如淀粉水解、油脂水解、明胶液化和酪素水解等试验；分解糖或醇类产酸和(或)气体；其他产物的种类与数量，如糖或醇类发酵试验、甲基红试验、V．P．试验；分解蛋白陈中氨基酸(如色氯酸或含硫氮基酸)的能力，如吲哚试验和H2S试验。此外，还有硝酸盐还原试验、柠檬酸盐或丙酸盐利用试验和丙二酸盐利用试验等。用作分类特征的酶主要有：氧化酶、过氧化氢酶、凝固酶、腮酶、氨基酸脱羧酶、精氨酸双水解酶、苯丙氨酸脱氨酶等。产色素、抗生素等次级代谢产物也常是某些微生物的分类依据。
3．抗逆性
对噬菌体、抗生素、染料和化学药品等抗微生物因子(antimicrobial agent)的反应也是分类鉴定的依据。例如噬菌体与宿主细菌的关系有高度特异性，即一种噬菌体只能裂解一种(或属)或者与该种(或属)相近的细菌，故可用于未知菌的鉴定和分型。噬菌体分型(phage typing)已用于许多放线菌的分型。 (三)生态特征 生态特征包括微生物的天然生境以及与微生物生活关连的环境因子(氧、温度、pH、盐度以及与其他生物之间的相互关系)。
（四）抗原特征 抗原特征即免疫关系。在有些多样化的微生物类群中，单纯按照形态和生理生化等特征难以区分诸多亲缘关系相近的成员，但它们在抗原结构或血清学上有明显差异，所以可借助于灵敏高和特异性强的免疫血清反应在种内进一步区分为许多不同的型或菌株。用免疫分类鉴定的抗原主要有表面抗原，如伤大肠杆菌的K抗原；菌体抗原如胞壁脂多糖或O抗原等。 二、遗传特征分类法
基本表型特征的微生物分类是不够精确的，而遗传特征客观地反映了微生物的亲缘关系，所以遗传特征是微生物分类鉴定中一个可靠的特征。尤其在正式定为新属或新种时一定要有其遗传特征的描述。
遗传分类法是指根据核酸分析得到的遗传相关性所做的分类。因为遗传分类法是以决定生物表型特征的遗传物质——核酸作为比较的准绳，所以它是一种最客观和可信度最高的分类方法。
(一)DNA(G+C)mol％值
DNA(G+C)mol％值是微生物(除少数以RNA为遗传物质的病毒)的一个基本遗传特征，它通常以DNA中鸟嘌呤(G)加胞嘧啶（C）的摩尔(mol)数的百分比，即(G+C)mol％来表
示：
(G+C)(mol)
(G+C)mol％＝——————————×100％
(A+T)十(G+C)(mol)
微生物DNA GC值的变化范围较广。原核微生物DNA(G+C)mol％为20—80。真核微生物DNA(G+C)mol％为30—60，但对于一定的微生物来说，其DNA(G+C)mol％值是恒定的。一般而言，亲缘关系密切和表型又高度相似的微生物常有相似的(G+C)mol％值。例如普通变形菌与奇异变形菌的(G+C)mol％都接近于39。不过也有不少例外情况。例如普通变形菌与嗜热碱甲烷杆菌这两种亲缘关系极远而表型也截然不同的微生物的(G+C)mol％都接近39即为一例。因此，同样重要的一点是，(G+C)mol％相同或相近的微生物并非必然亲缘关系密切，也就是说，并非一定就是相同或相近的种属。这是因为(G+C)mol％值只是指DNA中4种碱基的含量，并未涉及到它们的排列顺序，因而完全不同的微生物也可能有相近的(G+C)mol％。但是，(G+C)mol％值有明显差异的微生物肯定不会属于同一个种。所以根据DNA(G+C)mol％实际上只能排除GC比不同的微生物属于同一种的可能性，而不能肯定(G+C)mol％相同的微生物同属一个种。一个种内各菌株间的(G+C)mol％值可因所用测定方法的不同和测定误差等而有差异。一般认为，(G+C)mol％值相差超过5％时就不可能是属于同一个种；相差超过10％时，可考虑是不同属。
DNA(G+C)mol％可以用化学方法测定，也可以用物理方法测定，目前普遍采用物理方法测定。DNA(G+C)mol％的化学测定是先用酸水解DNA，用纸层析分离核苛酸碱基，然后洗脱和定量单个碱基。物理方法有熔解温度(Tm)法和CsCl密度梯度离心。
三、化学特征分类法
化学分类法是应用电泳、色谱和质谱等分析技术，根据微生物细胞组分、代谢产物的组成与图谱等化学分类特征进行分类的方法。现已证明，蛋白质或糖类代谢产物的气-液相色谱分析在梭菌、拟杆菌以及其他一些细菌的分类鉴定中非常有用。近年来，以微生物细胞化学成分为特征的化学分类已成了微生物分类的一个重要方面。
四、数值分类法
数值分类是根据数值分析，借助计算机将拟分类的微生物按其性状的相似程度归类的方法。
（一）数值分类原则
主要分类的原则是：①根据尽可能多的性状分类，以揭示单位间的真实关系；②分类时视每个性状为同等重要，以避免分类者的主观偏见，使结果比较客观、明确而且可以重复；③按性状的相似度归为等同分类单元或分类群的表现群或表元。
（二）数值分类程序
①分类单元与性状的选择；②性状编码；③相似度的计算；④系统聚类；⑤聚类结果的表示；⑥菌株鉴定。

D. 生物多样性的计算方法是

生物多样性测定主要有三个空间尺度：α多样性，β多样性，γ多样性。α多样性主要关注局域均匀生境下的物种数目，因此也被称为生境内的多样性（within-habitatdiversity）。β多样性指沿环境梯度不同生境群落之间物种组成的的相异性或物种沿环境梯度的更替速率也被称为生境间的多样性（between-habitatdiversity），控制β多样性的主要生态因子有土壤、地貌及干扰等。γ多样性描述区域或大陆尺度的多样性，是指区域或大陆尺度的物种数量，也被称为区域多样性（regionaldiversity）。控制γ多样性的生态过程主要为水热动态，气候和物种形成及演化的历史。

E. 怎么分析微生物群落结构和多样性

微生物群落的种群多样性一直是微生物生态学和环境学科研究的重点。近几年来，微生物群落结构成为研究的热点。首先，群落结构决定了生态功能的特性和强弱。其次，群落结构的高稳定性是实现生态功能的重要因素。再次，群落结构变化是标记环境变化的重要方面。因此，通过对目标环境微生物群落的种群结构和多样性进行解析并研究其动态变化，可以为优化群落结构、调节群落功能和发现新的重要微生物功能类群提供可靠的依据。
从年代上来看，微生物群落结构和多样性解析技术的发展可以分为三个阶段。20世纪70年代以前主要依赖传统的培养分离方法，依靠形态学、培养特征、生理生化特性的比较进行分类鉴定和计数，对环境微生物群落结构及多样性的认识是不全面和有选择性的，方法的分辨水平低。在70和80年代，研究人员通过对微生物化学成分的分析总结出了一些规律性的结论，从而建立了一些微生物分类和定量的方法即生物标记物方法，对环境微生物群落结构及多样性的认识进入到较客观的层次上。在80和90年代，现代分子生物学技术以DNA为目标物，通过rRNA基因测序技术和基因指纹图谱等方法，比较精确地揭示了微生物种类和遗传的多样性，并给出了关于群落结构的直观信息。
1 传统培养分离方法
传统培养分离方法是最早的认识微生物群落结构和多样性的方法，自1880年发明以来一直到
现在仍被广泛使用。传统培养分离方法是将定量样品接种于培养基中，在一定的温度下培养一定的时间，然后对生长的菌落计数和计算含量，并通过在显微镜下观察其形态构造，结合培养分离过程生理生化特性的观察鉴定种属分类特性。培养分离方法采用配比简单的营养基质和固定的培养温度，还忽略了气候变化和生物相互作用的影响，这种人工环境与原生境的偏差使得可培养的种类大大减少(仅占环境微生物总数的0.1%～10%[1])。而且，此方法繁琐耗时，不能用于监测种群结构的动态变化。
2 群落水平生理学指纹方法(CLPP)
通常认为微生物所含的酶与其丰度或活性是密切相关的。酶分子对于所催化的生化反应特异性很高，不同的酶参与不同的生化反应。如果某一微生物群落中含有特定的酶可催化利用某特定的基质，则这种酶-底物可作为此群落的生物标记分子之一，标记了某种群的存在。由Garlan和Mills[2]于1991年提出的群落水平生理学指纹方法(CLPP)是通过检测微生物样品对底物利用模式来反映种群组成的酶活性分析方法。具体而言，CLPP分析方法就是通过检测微生物样品对多种不同的单一碳源基质的利用能力，来确定那些基质可以作为能源，从而产生对基质利用的生理代谢指纹。由BIOLOG公司开发的BIOLOG氧化还原技术，使得CLPP方法快速方便。商业供应的BIOLOG微平板分两种：GN和MT，二者都含有96个微井，每一
128 生态环境 第14卷第1期（2005年1月）

微井平板的干膜上都含有培养基和氧化还原染料四唑[3]。其中，BIOLOG的GN微平板含有95种不同碳源和一个无碳源的对照井，而MT微平板只含有培养基和氧化还原染料，允许自由地检测不同的碳源基质[3]。检测的方法是：将处理的微生物样品加入每一个微井中，在一定的温度下温育一定的时间(一般为12 h)，在温育过程中，氧化还原染料被呼吸路径产生的NADH还原，颜色变化的速率取决于呼吸速率，最终检测一定波长下的吸光率进行能源碳的利用种类及其利用程度的分析[4]。
BIOLOG方法能够有效地评价土壤和其它环境区系的微生物群落结构[3~6]。其优点是操作相对简单快速，而且少数碳源即能区别碳素利用模式的差别[5]。然而，BIOLOG体系仅能鉴定快速生长的微生物，而且，测试盘内近中性的缓冲体系、高浓度的碳源及有生物毒性的指示剂红四氮唑(TTC)使得测试结果的误差进一步增大。姚槐应[5]的研究表明，应根据测试对象的特点（例如pH，碳源利用类型及利用能力）改进BIOLOG体系，并且，有必要研究更好的指示剂来取代TTC。
3 生物标记物方法
生物标记物(Biomakers)通常是微生物细胞的生化组成成分，其总量通常与相应生物量呈正相关。由于特定结构的标记物标志着特定类型的微生物，因此一些生物标记物的组成模式(种类、数量和相对比例)可作为指纹估价微生物群落结构。由于分类的依据是从混合微生物群落中提取的生化组成成分，潜在地包括所有的物种，因而具有一定的客观性。并且分析简便快速，适于定性甚至半定量地检测微生物体系的动态变化。20世纪80年代以来常用于研究微生物群落结构的生物标记物方法包括：醌指纹法(Quinones Profiling)、脂肪酸谱图法(PLFAs和WCFA-FAMEs)。测定时，首先使用合适的提取剂提取环境微生物样品中的这些化合物并加以纯化，然后用合适的溶剂制成合适的样品用GC或LC检测，最后用统计方法对得到的生物标记物谱图进行定性定量分析。
3.1 醌指纹法(Quinones Profiling)
呼吸醌广泛存在于微生物的细胞膜中，是细胞膜的组成成分，在电子传递链中起重要作用[7]。醌的含量与土壤和活性污泥的生物量呈良好的线性关系的研究表明，醌含量可用作微生物量的标记[8]。有两类主要的呼吸醌：泛醌(ubiquinone, UQ)即辅酶Q和甲基萘醌(menaquinone,MK)即维生素K[9]。醌可以按分子结构在类(UQ和MK)的基础上依据侧链含异戊二烯单元的数目和侧链上使双键饱和的
氢原子数进一步区分。研究表明，每一种微生物都含有一种占优势的醌[7]，而且，不同的微生物含有不同种类和分子结构的醌[9]。因此，醌的多样性可定量表征微生物的多样性，醌谱图（即醌指纹）的变化可表征群落结构的变化。
用醌指纹法描述微生物群落的参数[7]有：(1)醌的类型和不同类型的醌的数目；(2)占优势的醌及其摩尔分数含量；(3)总的泛醌和总的甲基萘醌的摩尔分数之比；(4)醌的多样性和均匀性；(5)醌的总量等。对两个不同的群落，由上述分析所得数据可以计算出另一个参数____非相似性指数(D)，用于定量比较两个群落结构的差异。
醌指纹法具有简单快速的特点，近几年来广泛用于各种环境微生物样品(如土壤，活性污泥和其它水生环境群落)的分析。
考察了醌指纹法分析活性污泥群落的分析精度，证明此方法是一种可靠的分析方法。然而，醌指纹法也存在一定的局限性，它不能反映具体哪个属或哪个种的变化。 3.2 脂肪酸谱图法(PLFAs、WCFA-FAMEs和其它方法)
从微生物细胞提取的脂肪类生化组分是重要的生物量标记物，例如，极脂(磷脂)、中性脂类(甘油二酯)可分别作为活性和非活性生物量的标记物[10]。更重要的是，提取脂类的分解产物____具有不同分子结构的混合的长链脂肪酸，隐含了微生物的类型信息，其组成模式可作为种群组成的标记。多种脂肪酸谱图法广泛用于土壤、堆肥和水环境微生物群落结构的分型和动态监测[11~13]。
常用的脂肪酸谱图法可分为两种：磷脂脂肪酸(PLFAs)谱图法和全细胞脂肪酸甲酯(WCFA-FAMEs)谱图法[14]。二者分析的对象实质上都是脂肪酸甲酯，不同之处在于提取脂肪酸的来源不同。磷脂脂肪酸(PLFAs)谱图法提取的脂肪酸主要来源于微生物细胞膜磷脂即来源于活细胞，全细胞脂肪酸甲酯(WCFA-FAMEs)谱图法提取的脂肪酸来源于环境微生物样品中的所有可甲基化的脂类即来源于所有的细胞（包括活细胞和死细胞）。因此，磷脂脂肪酸(PLFAs)谱图法的优点在于准确，可靠；全细胞脂肪酸甲酯(WCFA-FAMEs)谱图法的优点在于提取简捷，所需样品量少。对多个环境微生物样品分析而言，先用WCFA-FAMEs谱图法预先筛选再用PLFAs法进行分析是提高效率的较佳选择。
脂肪酸谱图分析包括两种形式：一种是脂肪酸，采用GC分析仪达到分离不同结构的分子的目的；另一种是脂肪酸甲基化产物____脂肪酸甲酯，采用GC-MS分析仪进行不同分子的分离和鉴定。

F. 如何计算单倍性在居群水平和物种水平的多样性

物种多样性
这是生物多样性的核心.物种（species）是生物分类的基本单位.对于什么是物种一直是分类学家和系统进化学家所讨论的问题.迈尔(1953）认为：物种是能够（或可能）相互配育的、拥有自然种群的类群,这些类群与其他类群存在着生殖隔离.中国学者陈世骧(1978）所下的定义为：物种是繁殖单元,由又连续又间断的居群组成；物种是进化的单元,是生物系统线上的基本环节,是分类的基本单元.在分类学上,确定一个物种必须同时考虑形态的、地理的、遗传学的特征.也就是说,作为一个物种必须同时具备如下条件：①具有相对稳定的而一致的形态学特征,以便与其他物种相区别； ②以种群的形式生活在一定的空间内,占据着一定的地理分布区,并在该区域内生存和繁衍后代； ③每个物种具有特定的遗传基因库,同种的不同个体之间可以互相配对和繁殖后代,不同种的个体之间存在着生殖隔离,不能配育或即使杂交也不同产生有繁殖能力的后代.
物种多样性是指地球上动物、植物、微生物等生物种类的丰富程度.物种多样性包括两个方面,其一是指一定区域内的物种丰富程度,可称为区域物种多样性；其二是指生态学方面的物种分布的均匀程度,可称为生态多样性或群落物种多样性（蒋志刚等,1997）.物种多样性是衡量一定地区生物资源丰富程度的一个客观指标.
在阐述一个国家或地区生物多样性丰富程度时,最常用的指标是区域物种多样性.区域物种多样性的测量有以下三个指标：①物种总数,即特定区域内所拥有的特定类群的物种数目 ；②物种密度,指单位面积内的特定类群的物种数目； ③特有种比例,指在一定区域内某个特定类群特有种占该地区物种总数的比例.

G. 微生物群落中关键物种的区分和鉴定有哪些方法

微生物群落中关键物种的区分和鉴定有哪些方法
微生物群落的种群多样性一直是微生物生态学和环境学科研究的重点。近几年来，微生物群落结构成为研究的热点。首先，群落结构决定了生态功能的特性和强弱。其次，群落结构的高稳定性是实现生态功能的重要因素。再次，群落结构变化是标记环境变化的重要方面。因此，通过对目标环境微生物群落的种群结构和多样性进行解析并研究其动态变化，可以为优化群落结构、调节群落功能和发现新的重要微生物功能类群提供可靠的依据。
从年代上来看，微生物群落结构和多样性解析技术的发展可以分为三个阶段。20世纪70年代以前主要依赖传统的培养分离方法，依靠形态学、培养特征、生理生化特性的比较进行分类鉴定和计数，对环境微生物群落结构及多样性的认识是不全面和有选择性的，方法的分辨水平低。在70和80年代，研究人员通过对微生物化学成分的分析总结出了一些规律性的结论，从而建立了一些微生物分类和定量的方法即生物标记物方法，对环境微生物群落结构及多样性的认识进入到较客观的层次上。在80和90年代，现代分子生物学技术以DNA为目标物，通过rRNA基因测序技术和基因指纹图谱等方法，比较精确地揭示了微生物种类和遗传的多样性，并给出了关于群落结构的直观信息。

H. 生物的数量

地球上到底有多少种生物一直是科学家们争论不休的话题。美国印第安纳大学研究人员说，地球上的物种数量高达万亿，是以前估算数值的10万倍。换句话说，当前，人们对地球上物种的认知只有十万分之一。

2011年，美国和加拿大科学家曾联合发布研究成果称，按数学方法估算，地球上物种的数量约为870万种，最高超不过1000万种。但印第安纳大学教授杰伊·伦农说，先前的这些估算方法忽视了微生物的存在，而且使用的计算方法也不够准确。

他在《国家科学院学报》上写道：微生物太小，肉眼不可见，其中包括单细胞有机体、细菌、古细菌和某些真菌。1克土壤中就能含有1万种生物。研究人员从全球3.5万个地点统计到了560万微生物和非微生物物种，利用数学方法推算出1万亿这个数字。