Hvordan er bakterier en del af genbrug og biologisk nedbrydning?

Bakterier forbruger organisk stof og andre forbindelser og genbruger dem til stoffer, der kan bruges af andre organismer. Bakterier kan leve hvor som helst der har vand. De er mere talrige, kan reproducere hurtigere og kan overleve hårdere forhold end nogen anden organisme på jorden. Deres enorme biomasse, alsidighed og evne til at genbruge de kemiske grundstoffer gør dem til en vigtig komponent i økosystemer. Dette gælder især i ekstreme miljøer, hvor bakterier udfører arbejde, der normalt udføres af en række organismer.

Chemoheterotrophic bakterier kilde kulstof og energi, de har brug for at overleve fra organisk materiale. Disse bakterier er nedbrydere, der fordøjer deres mad ved at frigive enzymer i miljøet omkring dem. Enzymerne nedbryder organisk materiale i enkle forbindelser, såsom glucose og aminosyrer, som kan absorberes af bakterierne. Fordi fordøjelsen finder sted uden for bakteriecellen, er det kendt som ekstracellulær fordøjelse. Andre bakterier, kaldet kemoautotrofer, får deres energi fra uorganiske kemikalier og deres kulstof fra kuldioxid eller en beslægtet forbindelse. Fotoautotrofer får energi fra lys. Disse bakterier nedbrydes ikke organisk materiale, men er vigtige for næringsstofcykling.

Bakterier er en nøglekomponent i kulstof- og nitrogencyklussen. Ligesom planter tager fotoautotrofer og kemoautotrofer kuldioxid fra luften og omdanner det til cellulært kulstof. Dette betyder, at kulstof fastgøres eller sekvestreres i bakterier. Chemoheterotrofer spiller en modsat rolle i kulstofcyklussen og frigiver kuldioxid i miljøet, når de nedbryder organisk materiale. Kvælstoffikserende bakterier, såsom cyanobakterier, inkorporerer kvælstof fra miljøet i aminosyrer og andet cellulært materiale. Nogle kvælstofbindere danner symbiotiske forhold til planter, hvilket giver dem kvælstof og modtager kulstof til gengæld. Chemoheterotrofer spiller en vital rolle i kvælstofcyklussen, fordi ekstracellulær fordøjelse af organisk materiale frigiver opløseligt kvælstof i miljøet, hvor det kan optages af planter og kvælstoffikserende bakterie.

Mikrober er bedre rustet til at nedbryde hårdt plantemateriale end andre typer nedbrydere. Bakterier danner kolonier, kendt som biofilm, med andre bakteriearter, svampe og alger. At leve i en biofilm giver beskyttelse og tillader deling af næringsstoffer og genetisk materiale. Biofilm starter nedbrydningsprocessen i mange økosystemer. I vandløb og søer kan mange ferskvands hvirvelløse dyr ikke bruge blade, før de er blevet "konditioneret" af biofilm. Mikrobiel konditionering blødgør blade ved at nedbryde komplekse kemiske forbindelser, såsom lignin og cellulose. Dette gør det lettere for hvirvelløse dyr at fordøje blade. Biofilm leverer den samme type service i terrestriske økosystemer.

De fleste organismer har brug for ilt for at overleve, men ilt er ikke altid tilgængeligt i miljøet. Miljøer, der mangler ilt, er kendt som anaerobe. Miljøer, der kan være anaerobe, inkluderer havbunden, bladkuldlaget på skovbund og jord. Anaerobe miljøer kan forårsages, når ilt ikke kan bevæge sig gennem materiale, for eksempel i tæt pakket jord, eller når mikrober bruger ilt hurtigere, end det kan udskiftes. Heldigvis er nedbrydning og næringsstofcyklus i stand til at fortsætte i fravær af ilt. Mange mikrober er i stand til at bytte ilt til andre stoffer, såsom nitrat- og sulfationer. Nogle grupper som methanogenerne, der producerer methan, tåler slet ikke ilt.