多種類型微生物-有機物質發酵存在不同發酵途徑
在任何一種環境下,都不可能只存在一種類型的微生物,而共存的
多種類型的微生物之間肯定存在著正面或負面的相互影響。產甲烷
生物反應器這一厭氧生態系統是以其復雜的食物鏈為特點,并且在
食物鏈上不同成分之間存在密切的共生關系。產甲烷菌群也常被作
為一個典型的共生生態系統,在這一生態系統中,生物體以其上一
級消費者的代謝產物為食,而非相互取食。產氫微生物和耗氫微生
物之間的共生關系僅限于一定的氫分壓范圍之內,超過這個范圍,
其中的相互作用體中的某一方就可能會受到熱力學方面的不利影響
而失去共生關系。這種情況可能發生在高負荷的易降解化合物的消
化中,也可能由抑制性化合物的潛在作用引起。消化反應器中,抑
制甲烷產生的化合物通過兩種途徑發揮作用:一是在厭氧降解過程
中微生物直接作用;二是刺激其他微生物大量生長,讓它們同產甲
烷菌或者同在降解反應鏈中處于產甲烷菌之前的微生物形成競爭,
來降低甲烷的產量和造成其他不利影響。
兩種或多種微生物之間的競爭關系是一種不利關系,因為它們
會對彼此的生存和生長造成不利影響。競爭也被認為是生物體之間
較重要的一種關系,是能夠說明導致物種進化的選擇性壓力的主要
依據。
厭氧菌之間的競爭關系可被大致分為動力學競爭和熱力學競爭
動力學競爭指的是,在忽略熱力學競爭可能成為潛在機制的情況下
,通過對微生物的生長進行動力學測量,來檢測其競爭能力。熱力
學競爭是指一種生物體之所以能夠在低于較小底物濃度(閾值濃度)
的條件下生長,是因為在物質轉化的過程中,微生物能夠攝取其他
生物體所產生的更高的能量。
有機物質的厭氧發酵過程存在有不同的發酵途徑,不同途徑的
聯合作用所產生的能量也各不相同。然而,因為厭氧發酵是微生物
細胞為獲得較大的能量和較優的氧化還原平衡而對自身進行的內在
優化,不同途徑所產生的能量其實是等量的。這就造成了這樣的一
個結果:發酵中的競爭性相互影響主要是動力學特點決定的。大多
數對厭氧發酵微生物之間的競爭性的研究主要是針對胃腸道系統的
,所知的研究只有很少針對的是厭氧消化過程。