一、气-水界面上的微生物

气水界面是一种独特生境，常被认为是一种极端环境。其特点是界面上积累大量的营养物和有毒物质，有毒物质主要是非极性有机物(如DDT类农药、石油烃)和金属(如Cd、Cu、Mn、Hg、Pb、Se和Cr)。此外界面上还有高水平的太阳辐射及高的温度、pH值、盐度的波动。气-水界面是水环境的上层，深度为1～10μm(图1-9)。这层水层被称为漂浮层(neuston)。最上层是水气界面，由水脂混合物组成，为水脂层(water lipid layer);其下是积累大量来源于水柱有机物的蛋白质-多糖层(protein-polysaccharide layer)，这样就在气-水界面形成了凝胶状复合物。细菌以可逆但牢固的方式被吸附到这个有机物层，这样我们可以想象漂浮层实际上是生物膜。

大量研究证明漂浮层与浮游生境相比细菌数量较高，但其代谢活性较低。而且界面上的微生物已经发展出独特的代谢、遗传和功能的适应变化，这些变化使它们能存活于这种极端环境中。适应变化包括进化出降解有毒化合物的代谢途径、抗金属毒性的能力，某些微生物还发展出有效的因暴露在紫外辐射下所引起的DNA伤害的DNA修复机理和快速适应环境条件变化的机制。

图1-9　漂浮生物层示意图