كيف تعد البكتيريا جزءًا من إعادة التدوير والتحلل البيولوجي؟

تستهلك البكتيريا المواد العضوية والمركبات الأخرى وتعيد تدويرها إلى مواد يمكن أن تستخدمها الكائنات الحية الأخرى. يمكن للبكتيريا أن تعيش في أي مكان به ماء. هم أكثر عددًا ، ويمكنهم التكاثر بشكل أسرع ويمكنهم البقاء على قيد الحياة في ظروف أقسى من أي كائن حي آخر على الأرض. إن كتلتها الحيوية الضخمة وتعدد استخداماتها وقدرتها على إعادة تدوير العناصر الكيميائية تجعلها مكونًا مهمًا في النظم البيئية. هذا صحيح بشكل خاص في البيئات القاسية ، حيث تقوم البكتيريا بعمل تقوم به عادة مجموعة من الكائنات الحية.

مصدر البكتيريا الكيميائية التغذوية الكربون والطاقة التي يحتاجونها للبقاء على قيد الحياة من المواد العضوية. هذه البكتيريا متحللة ، وهضم طعامها عن طريق إطلاق الإنزيمات في البيئة المحيطة بها. تقوم الإنزيمات بتفكيك المادة العضوية إلى مركبات بسيطة ، مثل الجلوكوز والأحماض الأمينية ، والتي يمكن أن تمتصها البكتيريا. نظرًا لأن الهضم يحدث خارج الخلية البكتيرية ، يُعرف باسم الهضم خارج الخلية. تحصل بكتيريا أخرى ، تسمى chemoautotrophs ، على طاقتها من المواد الكيميائية غير العضوية وكربونها من ثاني أكسيد الكربون ، أو من مركب ذي صلة. تحصل الكائنات الضوئية على الطاقة من الضوء. لا تتحلل هذه البكتيريا في المواد العضوية ولكنها مهمة لدورة المغذيات.

تعد البكتيريا مكونًا رئيسيًا في دورات الكربون والنيتروجين. مثل النباتات ، تأخذ الكائنات الضوئية والتغذية الكيميائية ثاني أكسيد الكربون من الهواء وتحوله إلى كربون خلوي. هذا يعني أن الكربون يصبح ثابتًا أو محبوسًا في البكتيريا. تلعب المواد المغايرة الكيميائية دورًا معاكسًا في دورة الكربون ، حيث تطلق ثاني أكسيد الكربون في البيئة عندما تتحلل المادة العضوية. تدمج البكتيريا المثبتة للنيتروجين ، مثل البكتيريا الزرقاء ، النيتروجين من البيئة في الأحماض الأمينية والمواد الخلوية الأخرى. تشكل بعض مثبتات النيتروجين علاقات تكافلية مع النباتات ، وتزودها بالنيتروجين وتتلقى الكربون في المقابل. تلعب المواد الكيميائية المغايرة دورًا حيويًا في دورة النيتروجين بسبب هضم المادة العضوية خارج الخلية يطلق النيتروجين القابل للذوبان في البيئة ، حيث يمكن أن تمتصه النباتات ومثبتات النيتروجين بكتيريا.

الميكروبات مجهزة بشكل أفضل لتفكيك المواد النباتية الصعبة أكثر من الأنواع الأخرى من المُحلِّلات. تشكل البكتيريا مستعمرات تعرف باسم الأغشية الحيوية مع أنواع بكتيرية أخرى وفطريات وطحالب. يوفر العيش في غشاء حيوي الحماية ويسمح بمشاركة العناصر الغذائية والمواد الجينية. تبدأ الأغشية الحيوية عملية التحلل في العديد من النظم البيئية. في الجداول والبحيرات ، لا يمكن للعديد من لافقاريات المياه العذبة استخدام الأوراق حتى يتم "تكييفها" بواسطة الأغشية الحيوية. يعمل التكييف الميكروبي على تنعيم الأوراق عن طريق تكسير المركبات الكيميائية المعقدة ، مثل اللجنين والسليلوز. هذا يسهل على اللافقاريات هضم الأوراق. توفر الأغشية الحيوية نفس نوع الخدمة في النظم البيئية الأرضية.

تتطلب معظم الكائنات الحية الأكسجين للبقاء على قيد الحياة ، لكن الأكسجين ليس متاحًا دائمًا في البيئة. تُعرف البيئات التي تفتقر إلى الأكسجين باللاهوائية. تشمل البيئات التي يمكن أن تكون لاهوائية قاع المحيط وطبقة أوراق الشجر على أرضيات الغابات والتربة. يمكن أن تحدث البيئات اللاهوائية عندما لا يستطيع الأكسجين التحرك عبر المواد ، على سبيل المثال في التربة المكتظة بكثافة ، أو عندما تستهلك الميكروبات الأكسجين بشكل أسرع مما يمكن استبداله. لحسن الحظ ، يمكن أن يستمر التحلل وتدوير المغذيات في غياب الأكسجين. تستطيع العديد من الميكروبات استبدال الأكسجين بمواد أخرى ، مثل أيونات النترات والكبريتات. بعض المجموعات مثل الميثانوجينات ، التي تنتج الميثان ، لا يمكنها تحمل الأكسجين على الإطلاق.