Wie sind Bakterien ein Teil des Recyclings und des biologischen Abbaus?

Bakterien verbrauchen organisches Material und andere Verbindungen und recyceln sie zu Substanzen, die von anderen Organismen verwendet werden können. Bakterien können überall leben, wo es Wasser gibt. Sie sind zahlreicher, können sich schneller vermehren und können härtere Bedingungen überleben als jeder andere Organismus auf der Erde. Ihre enorme Biomasse, Vielseitigkeit und die Fähigkeit, die chemischen Elemente zu recyceln, machen sie zu einem wichtigen Bestandteil von Ökosystemen. Dies gilt insbesondere in extremen Umgebungen, in denen Bakterien Arbeiten ausführen, die normalerweise von einer Reihe von Organismen ausgeführt werden.

Chemoheterotrophe Bakterien beziehen den Kohlenstoff und die Energie, die sie zum Überleben benötigen, aus organischer Substanz. Diese Bakterien sind Zersetzer, die ihre Nahrung verdauen, indem sie Enzyme in die Umgebung freisetzen. Die Enzyme zerlegen organisches Material in einfache Verbindungen wie Glukose und Aminosäuren, die von den Bakterien aufgenommen werden können. Da die Verdauung außerhalb der Bakterienzelle stattfindet, wird sie als extrazelluläre Verdauung bezeichnet. Andere Bakterien, Chemoautotrophe genannt, beziehen ihre Energie aus anorganischen Chemikalien und ihren Kohlenstoff aus Kohlendioxid oder einer verwandten Verbindung. Photoautotrophe gewinnen Energie aus Licht. Diese Bakterien bauen organisches Material nicht ab, sind aber für den Nährstoffkreislauf wichtig.

Bakterien sind ein wichtiger Bestandteil des Kohlenstoff- und Stickstoffkreislaufs. Wie Pflanzen nehmen Photoautotrophe und Chemoautotrophe Kohlendioxid aus der Luft auf und wandeln es in Zellkohlenstoff um. Dies bedeutet, dass Kohlenstoff in Bakterien fixiert oder sequestriert wird. Chemoheterotrophe spielen eine gegenteilige Rolle im Kohlenstoffkreislauf, indem sie beim Abbau organischer Stoffe Kohlendioxid in die Umwelt freisetzen. Stickstofffixierende Bakterien wie Cyanobakterien bauen Stickstoff aus der Umgebung in Aminosäuren und anderes Zellmaterial ein. Einige Stickstofffixierer gehen symbiotische Beziehungen mit Pflanzen ein, versorgen sie mit Stickstoff und erhalten im Gegenzug Kohlenstoff. Chemoheterotrophe spielen eine wichtige Rolle im Stickstoffkreislauf, da die extrazelluläre Verdauung organischer Stoffe gibt löslichen Stickstoff an die Umwelt ab, wo er von Pflanzen aufgenommen und stickstofffixiert werden kann Bakterien.

Mikroben sind besser dafür gerüstet, zähes Pflanzenmaterial abzubauen als andere Arten von Zersetzern. Bakterien bilden mit anderen Bakterienarten, Pilzen und Algen Kolonien, sogenannte Biofilme. Das Leben in einem Biofilm bietet Schutz und ermöglicht die gemeinsame Nutzung von Nährstoffen und genetischem Material. Biofilme starten in vielen Ökosystemen den Zersetzungsprozess. In Bächen und Seen können viele wirbellose Süßwassertiere die Blätter erst verwenden, wenn sie durch Biofilm „konditioniert“ wurden. Die mikrobielle Konditionierung macht die Blätter weich, indem sie komplexe chemische Verbindungen wie Lignin und Zellulose abbaut. Dies erleichtert die Verdauung der Blätter für Wirbellose. Biofilme bieten die gleiche Art von Dienst in terrestrischen Ökosystemen.

Die meisten Organismen benötigen Sauerstoff zum Überleben, aber Sauerstoff ist in der Umwelt nicht immer verfügbar. Umgebungen mit Sauerstoffmangel werden als anaerob bezeichnet. Umgebungen, die anaerob sein können, umfassen den Meeresboden, die Laubstreuschicht auf Waldböden und den Boden. Anaerobe Umgebungen können entstehen, wenn Sauerstoff sich nicht durch das Material bewegen kann, beispielsweise in dicht gepackten Böden, oder wenn Mikroben Sauerstoff schneller verbrauchen als er ersetzt werden kann. Glücklicherweise können die Zersetzung und der Nährstoffkreislauf in Abwesenheit von Sauerstoff fortgesetzt werden. Viele Mikroben sind in der Lage, Sauerstoff gegen andere Stoffe wie Nitrat- und Sulfationen auszutauschen. Einige Gruppen wie die Methanogene, die Methan produzieren, können Sauerstoff überhaupt nicht vertragen.