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海洋微生物为了生存，不得不适应复杂多变的海洋环境，因而它具备一些独特的特性。
1．嗜盐性
这是所有海洋微生物几乎都具备的特点。真正的海洋微生物要想生长，就离不开海水。海水中含有丰富的无机盐类和微量元素。钠为海洋微生物生长与代谢所必需，此外，钾、镁、钙、磷、硫或其他微量元素也是某些海洋微生物维持生命必不可少的。
2．嗜冷性
海洋中大多数领域的温度都在5℃以下，绝大多数海洋微生物都在低温中生长，如果温度超过37℃，就会停止生长或死亡。生活在低温环境下且最高生长温度不超过20℃，最适宜温度在15℃，在0℃可生长繁殖的微生物，就称为嗜冷微生物。嗜冷菌在极地、深海或高纬度的海域中较常见。其细胞膜构造具有适应低温的特点。那种严格依赖低温才能生存的嗜冷菌对热反应极为敏感，即使处于中温也会阻碍它的生长与代谢。
3．嗜压性
深海微生物的嗜压性是其他微生物所不具备的。浅海的微生物通常只能忍耐较低的压力，而深海的嗜压细菌则具有在高压环境下生长的能力，能在高压环境中保持其酶系统的稳定性。海洋中静水压力因水深而有所不同，水深每增加10米，静水压力递增1个标准大气压。海洋底部的静水压力可超过1000大气压。在深海水域中，约一半以上的海洋环境处在100～1100大气压的压力之中。海洋的这种压力使浅海和陆源细菌失去在深海中生长的机会。
4．低营养性
海水中所含的营养物质非常稀少，部分海洋细菌要求在营养贫乏的培养基上生长。在营养较丰富的培养基上，有些细菌于第一次形成菌落后即迅速死亡，有些则根本无法形成菌落。这类海洋细菌在形成菌落过程中因其自身代谢产物积聚过多而中毒致死。这种现象说明用常规的平板法来分离海洋微生物，并不是一种较理想的方法。
5．趋化性
虽然海水中的营养物质较稀少，但海洋环境中各种固体表面或不同性质的界面上仍有一些丰富的营养物吸附积聚在上面。绝大多数海洋细菌都有一定的运动能力，其中某些细菌还能够沿着某种化合物浓度梯度进行移动，这种特点就称为趋化性。某些靠依附在海洋植物体表生长的细菌称为植物附生细菌。海洋微生物附着在海洋中生物和非生物固体的表面，形成薄膜，为其他生物的附着提供条件，进一步形成稳定的附着生物区系。
6．多形性
通过显微镜观察细菌，有时候会发现，在同一株细菌纯培养中会出现多种形态，如球形、椭圆形、杆状或各种不规则形态的细胞。这种多形现象在海洋革兰氏阴性杆菌中的表现尤为普遍。看来，微生物是为了适应复杂的海洋环境，而逐渐形成了这种特征。
7．发光性
在海洋细菌中，具有发光特征的种类并不多。海洋发光细菌发光强度的大小，除了种的自身特性外，在很大程度上取决于各种外界条件的综合作用，如海洋环境要素、水中污染状况等。细菌发光现象对理化因子反应敏感，因此利用发光细菌来检验水域污染状况，通常会收到不错的效果。
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