Mikroorganismen ähneln komplexeren Organismen darin, dass sie eine Vielzahl von Materialien aus ihrer Umgebung benötigen, um zu funktionieren und zwei Hauptziele zu erreichen – genug Energie bereitzustellen, um ihre Prozesse zu verwalten und Bausteine zu extrahieren, um sich selbst zu reparieren, oder zeugen. Mikroorganismen gedeihen nicht nur in bestimmten Umgebungen, sondern auch in bestimmten Umgebungen. Diese Umgebungen variieren so sehr wie die Organismen selbst, und sogar die Menge und Verteilung der Elemente in einer bestimmten Umgebung kann sehr wichtig sein. Wissenschaftler verwenden diese Informationen, um Mikroorganismen in Labors für Experimente zu züchten.
Nährstoffe
Alle Mikroorganismen brauchen Nahrung. Die Nahrungsquellen können variieren, aber die Organismen gewinnen Kohlenstoff und Stickstoff hauptsächlich aus Substanzen wie Proteinen, Fetten und Kohlenhydraten. Einige Mikroorganismen suchen und absorbieren solche Partikel. Andere können chemische Reaktionen mit umgebenden Elementen wie Kohlendioxid durchführen, um etwas zu gewinnen sie brauchen, während wieder andere durch Photosynthese ihren eigenen Einfachzucker herstellen können, ähnlich wie Pflanzen. Stickstoff, der zur Synthese von Proteinen verwendet wird, kann der umgebenden Atmosphäre oder anderen organischen Stoffen entnommen werden.
Temperatur
Generell gilt: Je höher die Temperatur, desto leichter können Mikroorganismen bis zu einem bestimmten Punkt wachsen. Sowohl sehr hohe als auch sehr niedrige Temperaturen behindern die Enzymprozesse, auf die Mikroorganismen angewiesen sind überleben, aber einzelne Arten von Mikroorganismen haben sich so entwickelt, dass sie unterschiedliche Konzentrationen von bevorzugen Temperatur. Wissenschaftler teilen sie normalerweise in drei verschiedene Gruppen ein: Psychrophile, Mesophile und Thermophile. Psychrophile bevorzugen Temperaturen von 0 bis 5 Grad Celsius; Mesophile mögen es in der Mitte, 20-45 Grad Celsius; und Thermophile mögen es heiß und gedeihen bei Temperaturen um oder über 55 Grad.
pH-Werte
Mikroorganismen bevorzugen auch einen bestimmten pH-Wert in der Substanz oder Umgebung, in der sie wachsen, dh sie bevorzugen es, in ihrer Umgebung besondere saure Eigenschaften zu haben. Die meisten Mikroorganismen, einschließlich der meisten menschlichen Krankheitserreger, sind Neutriphile, Organismen, die einen neutralen pH-Wert bevorzugen. Manche mögen hohe pH-Werte, aber meistens brechen die Enzyme des Organismus ab, wenn die Bedingungen zu sauer sind.
Feuchtigkeit
Der freie Wasserfluss ist für Mikroorganismen für den Stoffaustausch ihrer Zellen und für ihre Stoffwechselprozesse lebensnotwendig. Alle Mikroorganismen benötigen ein gewisses Maß an Wasser, aber einige können unter Bedingungen mit geringer Feuchtigkeit überleben, indem sie das gesamte Wasser, das sie finden, konservieren und in einer feuchtigkeitsreichen Umgebung bleiben. Generell gilt jedoch: Je mehr Feuchtigkeit, desto mehr Mikroorganismen werden gefunden.
Elemente vorhanden
Neben Wasser benötigen Mikroorganismen normalerweise das Vorhandensein bestimmter Elemente in der Luft – Gase, die sie aufnehmen, um die benötigten Nährstoffe zu produzieren. Stickstoff ist ein notwendiges Element, ebenso wie Sauerstoff. Es gibt viele Mikroorganismen, die zum Überleben eine sauerstoffreiche Umgebung benötigen, aber andere gedeihen tatsächlich in einer sauerstoffarmen Umgebung. Zwischen diesen beiden Extremen gibt es eine große Vielfalt, die mehr oder weniger Sauerstoff bevorzugt und die unabhängig von der vorhandenen Sauerstoffmenge gleichermaßen gedeihen kann.