Πώς είναι τα βακτήρια μέρος της ανακύκλωσης και της βιοαποικοδόμησης;

Τα βακτήρια καταναλώνουν οργανική ύλη και άλλες ενώσεις και τα ανακυκλώνουν σε ουσίες που μπορούν να χρησιμοποιηθούν από άλλους οργανισμούς. Τα βακτήρια μπορούν να ζήσουν οπουδήποτε έχει νερό. Είναι πιο πολυάριθμα, μπορούν να αναπαραχθούν ταχύτερα και μπορούν να επιβιώσουν σκληρότερες συνθήκες από οποιονδήποτε άλλο οργανισμό στη Γη. Η τεράστια βιομάζα, η ευελιξία και η ικανότητά τους να ανακυκλώνουν τα χημικά στοιχεία τα καθιστούν σημαντικό συστατικό των οικοσυστημάτων. Αυτό ισχύει ιδιαίτερα σε ακραία περιβάλλοντα, όπου τα βακτήρια εκτελούν εργασίες που συνήθως εκτελούνται από μια σειρά οργανισμών.

Τα χημειοθεροτροφικά βακτήρια πηγάζουν τον άνθρακα και την ενέργεια που χρειάζονται για να επιβιώσουν από την οργανική ύλη. Αυτά τα βακτήρια είναι αποσυνθέτες, χωνεύουν τα τρόφιμά τους απελευθερώνοντας ένζυμα στο περιβάλλον γύρω τους. Τα ένζυμα διασπώνται οργανική ύλη σε απλές ενώσεις, όπως γλυκόζη και αμινοξέα, τα οποία μπορούν να απορροφηθούν από τα βακτήρια. Επειδή η πέψη λαμβάνει χώρα έξω από το βακτηριακό κύτταρο, είναι γνωστό ως εξωκυτταρική πέψη. Άλλα βακτήρια, που ονομάζονται chemoautotrophs, παίρνουν την ενέργειά τους από ανόργανες χημικές ουσίες και τον άνθρακα τους από διοξείδιο του άνθρακα, ή μια σχετική ένωση. Τα φωτοαετροφόρα λαμβάνουν ενέργεια από το φως. Αυτά τα βακτήρια δεν αποσυνθέτουν οργανική ύλη αλλά είναι σημαντικά για την ανακύκλωση θρεπτικών ουσιών.

Τα βακτήρια αποτελούν βασικό συστατικό των κύκλων άνθρακα και αζώτου. Όπως τα φυτά, τα φωτοαετροφόρα και τα χημειοατροτρόπα παίρνουν διοξείδιο του άνθρακα από τον αέρα και το μετατρέπουν σε κυτταρικό άνθρακα. Αυτό σημαίνει ότι ο άνθρακας σταθεροποιείται, ή αποκολλάται, στα βακτήρια. Τα χημειομετροτροφικά παίζουν αντίθετο ρόλο στον κύκλο του άνθρακα, απελευθερώνοντας διοξείδιο του άνθρακα στο περιβάλλον όταν αποσυνθέτουν οργανική ύλη. Τα βακτηρίδια στερέωσης αζώτου, όπως τα κυανοβακτήρια, ενσωματώνουν άζωτο από το περιβάλλον σε αμινοξέα και άλλα κυτταρικά υλικά. Μερικοί σταθεροποιητές αζώτου σχηματίζουν συμβιωτικές σχέσεις με φυτά, παρέχοντάς τους άζωτο και λαμβάνουν άνθρακα σε αντάλλαγμα. Τα χημειοθεροφόρα παίζουν ζωτικό ρόλο στον κύκλο αζώτου επειδή η εξωκυτταρική πέψη της οργανικής ύλης απελευθερώνει διαλυτό άζωτο στο περιβάλλον, όπου μπορεί να απορροφηθεί από φυτά και στερέωση αζώτου βακτήρια.

Τα μικρόβια είναι καλύτερα εξοπλισμένα για τη διάσπαση της σκληρής φυτικής ύλης από άλλους τύπους αποσυνθετών. Τα βακτήρια σχηματίζουν αποικίες, γνωστές ως βιοφίλμ, με άλλα βακτηριακά είδη, μύκητες και φύκια. Η διαβίωση σε βιοφίλμ παρέχει προστασία και επιτρέπει την ανταλλαγή θρεπτικών ουσιών και γενετικού υλικού. Τα βιοφίλμ ξεκινούν τη διαδικασία αποσύνθεσης σε πολλά οικοσυστήματα. Σε ρέματα και λίμνες, πολλά ασπόνδυλα γλυκού νερού δεν μπορούν να χρησιμοποιήσουν φύλλα μέχρι να «ρυθμιστούν» από το βιοφίλμ. Η μικροβιακή ρύθμιση μαλακώνει τα φύλλα διασπώντας σύνθετες χημικές ενώσεις, όπως λιγνίνη και κυτταρίνη. Αυτό διευκολύνει την πέψη των φύλλων για τα ασπόνδυλα. Τα βιοφίλμ παρέχουν τον ίδιο τύπο υπηρεσίας στα επίγεια οικοσυστήματα.

Οι περισσότεροι οργανισμοί χρειάζονται οξυγόνο για να επιβιώσουν, αλλά το οξυγόνο δεν είναι πάντα διαθέσιμο στο περιβάλλον. Περιβάλλοντα που στερούνται οξυγόνου είναι γνωστά ως αναερόβια. Περιβάλλοντα που μπορεί να είναι αναερόβια περιλαμβάνουν τον πυθμένα του ωκεανού, το στρώμα απορριμμάτων φύλλων στα δάπεδα του δάσους και το έδαφος. Τα αναερόβια περιβάλλοντα μπορεί να προκληθούν όταν το οξυγόνο δεν μπορεί να μετακινηθεί μέσω υλικού, για παράδειγμα σε πυκνά γεμάτα εδάφη ή όταν τα μικρόβια καταναλώνουν οξυγόνο γρηγορότερα από ό, τι μπορεί να αντικατασταθεί. Ευτυχώς, η αποσύνθεση και ο κύκλος των θρεπτικών συστατικών είναι σε θέση να συνεχιστούν απουσία οξυγόνου. Πολλά μικρόβια μπορούν να ανταλλάσσουν οξυγόνο για άλλες ουσίες, όπως νιτρικά και θειικά ιόντα. Ορισμένες ομάδες όπως τα μεθανογόνα, που παράγουν μεθάνιο, δεν μπορούν να ανεχθούν καθόλου το οξυγόνο.