कैसे बैक्टीरिया पुनर्चक्रण और बायोडिग्रेडिंग का हिस्सा हैं?

बैक्टीरिया कार्बनिक पदार्थों और अन्य यौगिकों का उपभोग करते हैं और उन्हें उन पदार्थों में पुनर्चक्रित करते हैं जिनका उपयोग अन्य जीवों द्वारा किया जा सकता है। बैक्टीरिया कहीं भी रह सकते हैं जहां पानी हो। वे अधिक संख्या में हैं, तेजी से प्रजनन कर सकते हैं और पृथ्वी पर किसी भी अन्य जीव की तुलना में कठोर परिस्थितियों में जीवित रह सकते हैं। उनके विशाल बायोमास, बहुमुखी प्रतिभा और रासायनिक तत्वों को पुन: चक्रित करने की क्षमता उन्हें पारिस्थितिक तंत्र का एक महत्वपूर्ण घटक बनाती है। यह चरम वातावरण में विशेष रूप से सच है, जहां बैक्टीरिया सामान्य रूप से कई जीवों द्वारा किए गए कार्य को अंजाम देते हैं।

कीमोहेटरोट्रॉफ़िक बैक्टीरिया कार्बन और ऊर्जा का स्रोत हैं जो उन्हें कार्बनिक पदार्थों से जीवित रहने के लिए आवश्यक हैं। ये बैक्टीरिया डीकंपोजर होते हैं, जो अपने आसपास के वातावरण में एंजाइम जारी करके अपने भोजन को पचाते हैं। एंजाइम कार्बनिक पदार्थों को ग्लूकोज और अमीनो एसिड जैसे सरल यौगिकों में तोड़ते हैं, जिन्हें बैक्टीरिया द्वारा अवशोषित किया जा सकता है। चूंकि पाचन जीवाणु कोशिका के बाहर होता है, इसलिए इसे बाह्य पाचन के रूप में जाना जाता है। अन्य बैक्टीरिया, जिन्हें कीमोऑटोट्रॉफ़ कहा जाता है, अपनी ऊर्जा अकार्बनिक रसायनों से और उनके कार्बन कार्बन डाइऑक्साइड, या एक संबंधित यौगिक से प्राप्त करते हैं। फोटोऑटोट्रॉफ़ प्रकाश से ऊर्जा प्राप्त करते हैं। ये जीवाणु कार्बनिक पदार्थों को विघटित नहीं करते हैं लेकिन पोषक चक्रण के लिए महत्वपूर्ण हैं।

बैक्टीरिया कार्बन और नाइट्रोजन चक्र का एक प्रमुख घटक हैं। पौधों की तरह, फोटोऑटोट्रॉफ़्स और केमोऑटोट्रॉफ़्स हवा से कार्बन डाइऑक्साइड लेते हैं और इसे सेलुलर कार्बन में परिवर्तित करते हैं। इसका मतलब है कि बैक्टीरिया में कार्बन स्थिर हो जाता है, या अनुक्रमित हो जाता है। केमोहेटरोट्रॉफ़ कार्बन चक्र में एक विपरीत भूमिका निभाते हैं, जब वे कार्बनिक पदार्थों को विघटित करते हैं तो कार्बन डाइऑक्साइड को पर्यावरण में छोड़ते हैं। नाइट्रोजन-फिक्सिंग बैक्टीरिया, जैसे कि साइनोबैक्टीरिया, पर्यावरण से नाइट्रोजन को अमीनो एसिड और अन्य सेलुलर सामग्री में शामिल करते हैं। कुछ नाइट्रोजन फिक्सर पौधों के साथ सहजीवी संबंध बनाते हैं, उन्हें नाइट्रोजन प्रदान करते हैं और बदले में कार्बन प्राप्त करते हैं। कीमोथेरोट्रॉफ़ नाइट्रोजन चक्र में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं क्योंकि कार्बनिक पदार्थों का बाह्य पाचन पर्यावरण में घुलनशील नाइट्रोजन छोड़ता है, जहां इसे पौधों और नाइट्रोजन-फिक्सिंग द्वारा लिया जा सकता है बैक्टीरिया।

अन्य प्रकार के डीकंपोजर की तुलना में सूक्ष्मजीव कठोर पौधों को तोड़ने के लिए बेहतर ढंग से सुसज्जित हैं। बैक्टीरिया अन्य जीवाणु प्रजातियों, कवक और शैवाल के साथ, कॉलोनियों का निर्माण करते हैं, जिन्हें बायोफिल्म के रूप में जाना जाता है। बायोफिल्म में रहना सुरक्षा प्रदान करता है और पोषक तत्वों और आनुवंशिक सामग्री को साझा करने की अनुमति देता है। बायोफिल्म कई पारिस्थितिक तंत्रों में अपघटन प्रक्रिया शुरू करते हैं। धाराओं और झीलों में, कई मीठे पानी के अकशेरूकीय तब तक पत्तियों का उपयोग नहीं कर सकते जब तक कि उन्हें बायोफिल्म द्वारा "वातानुकूलित" नहीं किया जाता। माइक्रोबियल कंडीशनिंग लिग्निन और सेल्युलोज जैसे जटिल रासायनिक यौगिकों को तोड़कर पत्तियों को नरम करती है। इससे अकशेरुकी जीवों के लिए पत्तियों को पचाना आसान हो जाता है। बायोफिल्म स्थलीय पारिस्थितिक तंत्र में एक ही प्रकार की सेवा प्रदान करते हैं।

अधिकांश जीवों को जीवित रहने के लिए ऑक्सीजन की आवश्यकता होती है, लेकिन वातावरण में ऑक्सीजन हमेशा उपलब्ध नहीं होती है। ऐसे वातावरण जिनमें ऑक्सीजन की कमी होती है, अवायवीय कहलाते हैं। वातावरण जो अवायवीय हो सकते हैं उनमें समुद्र तल, जंगल के फर्श और मिट्टी पर पत्ती कूड़े की परत शामिल है। अवायवीय वातावरण तब हो सकता है जब ऑक्सीजन सामग्री के माध्यम से नहीं चल सकता है, उदाहरण के लिए घनी पैक वाली मिट्टी में, या जब रोगाणु ऑक्सीजन को तेजी से खपत करते हैं, तो इसे प्रतिस्थापित किया जा सकता है। सौभाग्य से, ऑक्सीजन की अनुपस्थिति में अपघटन और पोषक तत्व चक्रण जारी रखने में सक्षम हैं। कई रोगाणु अन्य पदार्थों, जैसे नाइट्रेट और सल्फेट आयनों के लिए ऑक्सीजन की अदला-बदली करने में सक्षम हैं। मिथेनोजेन जैसे कुछ समूह, जो मीथेन का उत्पादन करते हैं, ऑक्सीजन को बिल्कुल भी सहन नहीं कर सकते हैं।