由于微生物本身结构比较简单，改变环境的能力较弱，面对环境和营养物质的不断改变，微生物生态系统往往不能抗拒，而通过改变自己的群体结构来适应新的环境，形成新的生态系统。这种适应性表现在：一是原有的微生物类群在新的环境或新的营养源下诱导生成新的酶或酶系以适应新的环境或新的营养源；二是原有的不适应新环境或新营养源的微生物类群衰亡的同时，发育出新的能适应新环境或新营养源的微生物类群，即使原来数量很少和竞争力相当弱的类群发育为新环境下的优势种群。这就是自然界中普遍的微生物种群演替现象。

微生物种群的演替现象常发生在复杂有机物的分解过程中和环境因素的改变及环境中出现抗生素物等情况下。当环境中进人新鲜基质时，那些能迅速利用新鲜基质中易分解部分的微生物迅速生长繁殖，成为最先的优势种类，一旦易分解部分被分解利用完后这些种类的微生物便迅速衰落，而代之而起的是那些能分解利用不易被分解利用部分的微生物种群，发育成为优势种类。而那些能分解利用基质中最不易被分解部分的微生物一般总在较后面出现。

不同优势种群的出现常有明显的顺序性。环境条件改变时也会发生微生物种群的演替。例如在甜酒酿制作过程中，前阶段糖化真菌利用容器中的空气旺盛生长把米饭中的淀粉转化为糖类，酵母菌也在有氧的条件迅速生长繁殖，这样消耗了氧气，糖化菌是前阶段的优势菌群。由于氧气的消耗，需氧的糖化真菌衰落而为可不需氧的酵母菌把糖类发酵生成乙醇的生命活动创造了条件，因而在后阶段糖化菌衰落而酵母菌成为优势菌。一类微生物被哪类微生物代替，是由它们所创造的环境条件和物质转化的产物所决定。无论哪一种微生物，只要能适应不断变动的环境和利用较广阔的基质谱，就能以优势存在。

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