Les bactéries consomment de la matière organique et d'autres composés et les recyclent en substances pouvant être utilisées par d'autres organismes. Les bactéries peuvent vivre partout où il y a de l'eau. Ils sont plus nombreux, peuvent se reproduire plus rapidement et peuvent survivre à des conditions plus difficiles que tout autre organisme sur Terre. Leur énorme biomasse, leur polyvalence et leur capacité à recycler les éléments chimiques en font un élément important des écosystèmes. Cela est particulièrement vrai dans les environnements extrêmes, où les bactéries effectuent le travail normalement effectué par une gamme d'organismes.
Digestion bactérienne
Les bactéries chimiohétérotrophes tirent le carbone et l'énergie dont elles ont besoin pour survivre de la matière organique. Ces bactéries sont des décomposeurs, digérant leur nourriture en libérant des enzymes dans l'environnement qui les entoure. Les enzymes décomposent la matière organique en composés simples, tels que le glucose et les acides aminés, qui peuvent être absorbés par les bactéries. Parce que la digestion a lieu en dehors de la cellule bactérienne, elle est connue sous le nom de digestion extracellulaire. D'autres bactéries, appelées chimioautotrophes, tirent leur énergie de produits chimiques inorganiques et leur carbone du dioxyde de carbone ou d'un composé apparenté. Les photoautotrophes tirent leur énergie de la lumière. Ces bactéries ne décomposent pas la matière organique mais sont importantes pour le cycle des nutriments.
Cyclisme du carbone et des nutriments
Les bactéries sont un élément clé des cycles du carbone et de l'azote. Comme les plantes, les photoautotrophes et les chimioautotrophes prélèvent le dioxyde de carbone de l'air et le convertissent en carbone cellulaire. Cela signifie que le carbone se fixe ou est séquestré dans les bactéries. Les chimiohétérotrophes jouent un rôle opposé dans le cycle du carbone, libérant du dioxyde de carbone dans l'environnement lorsqu'ils décomposent la matière organique. Les bactéries fixatrices d'azote, telles que les cyanobactéries, incorporent l'azote de l'environnement dans les acides aminés et autres matériaux cellulaires. Certains fixateurs d'azote forment des relations symbiotiques avec les plantes, leur fournissant de l'azote et recevant du carbone en retour. Les chimiohétérotrophes jouent un rôle vital dans le cycle de l'azote car la digestion extracellulaire de la matière organique libère de l'azote soluble dans l'environnement, où il peut être absorbé par les plantes et fixer l'azote bactéries.
Biofilm
Les microbes sont mieux équipés pour décomposer les matières végétales dures que les autres types de décomposeurs. Les bactéries forment des colonies, appelées biofilms, avec d'autres espèces bactériennes, des champignons et des algues. Vivre dans un biofilm offre une protection et permet le partage des nutriments et du matériel génétique. Les biofilms déclenchent le processus de décomposition dans de nombreux écosystèmes. Dans les cours d'eau et les lacs, de nombreux invertébrés d'eau douce ne peuvent utiliser les feuilles tant qu'elles n'ont pas été « conditionnées » par le biofilm. Le conditionnement microbien adoucit les feuilles en décomposant des composés chimiques complexes, tels que la lignine et la cellulose. Cela rend les feuilles plus faciles à digérer pour les invertébrés. Les biofilms rendent le même type de service dans les écosystèmes terrestres.
Conditions anaérobies
La plupart des organismes ont besoin d'oxygène pour survivre, mais l'oxygène n'est pas toujours disponible dans l'environnement. Les environnements qui manquent d'oxygène sont appelés anaérobies. Les environnements qui peuvent être anaérobies comprennent le fond océanique, la couche de litière de feuilles sur les sols forestiers et le sol. Les environnements anaérobies peuvent être causés lorsque l'oxygène ne peut pas se déplacer à travers le matériau, par exemple dans un sol densément tassé, ou lorsque les microbes consomment l'oxygène plus rapidement qu'il ne peut être remplacé. Heureusement, la décomposition et le cycle des nutriments peuvent se poursuivre en l'absence d'oxygène. De nombreux microbes sont capables d'échanger de l'oxygène contre d'autres substances, telles que les ions nitrate et sulfate. Certains groupes comme les méthanogènes, qui produisent du méthane, ne peuvent pas du tout tolérer l'oxygène.