A baktériumok szerves anyagokat és más vegyületeket fogyasztanak, és újrafeldolgozzák azokat olyan anyagokká, amelyeket más organizmusok felhasználhatnak. A baktériumok bárhol élhetnek, ahol van víz. Sokkal több, gyorsabban képes szaporodni és nehezebb körülmények között képes túlélni, mint a Föld bármely más szervezete. Hatalmas biomasszájuk, sokoldalúságuk és a kémiai elemek újrafeldolgozásának képessége miatt az ökoszisztémák fontos alkotóelemei. Ez különösen igaz extrém környezetekben, ahol a baktériumok általában egy sor organizmus által végzett munkát végeznek.
Baktériumok emésztése
A kemoheterotróf baktériumok szerves anyagokból nyerik a túléléshez szükséges szenet és energiát. Ezek a baktériumok lebontók, emésztik az ételüket azáltal, hogy enzimeket juttatnak a körülöttük lévő környezetbe. Az enzimek a szerves anyagokat egyszerű vegyületekre bontják, például glükózra és aminosavakra, amelyeket a baktériumok felszívhatnak. Mivel az emésztés a baktériumsejten kívül zajlik, extracelluláris emésztésnek nevezik. Más baktériumok, az úgynevezett kemoautotrófok, energiájukat szervetlen vegyi anyagokból, szénüket pedig szén-dioxidból vagy rokon vegyületekből nyerik. A fotoautotrófok energiát nyernek a fényből. Ezek a baktériumok nem bontják le a szerves anyagokat, de fontosak a tápanyagok körforgása szempontjából.
Szén- és tápanyag-kerékpározás
A baktériumok a szén- és nitrogénciklus kulcsfontosságú elemei. A növényekhez hasonlóan a fotoautotrófok és a kemoautotrófok is kiveszik a levegőből a szén-dioxidot, és átalakítják sejtté. Ez azt jelenti, hogy a szén a baktériumokban rögzül vagy elkülönül. A kemoheterotrófok ellentétes szerepet játszanak a szén körforgásában, amikor a szerves anyag lebontása során szén-dioxid kerül a környezetbe. A nitrogént rögzítő baktériumok, mint például a cianobaktériumok, a környezetből származó nitrogént beépítik az aminosavakba és más sejtanyagba. Egyes nitrogén-rögzítők szimbiotikus kapcsolatokat alakítanak ki a növényekkel, nitrogénnel látják el őket, és cserébe szenet kapnak. A kemoheterotrófok létfontosságú szerepet játszanak a nitrogén körforgásában, mivel a szerves anyag extracelluláris emésztése oldható nitrogént bocsát ki a környezetbe, ahol növények felvehetik és nitrogénmegkötők baktériumok.
Biofilm
A mikrobák jobban felszereltek a kemény növényi anyagok lebontására, mint más típusú bontók. A baktériumok biofilmeként ismert telepeket alkotnak más baktériumfajokkal, gombákkal és algákkal. A biofilmben való élet védelmet nyújt, és lehetővé teszi a tápanyagok és a genetikai anyagok megosztását. A biofilmek sok ökoszisztémában elindítják a bomlási folyamatot. Patakokban és tavakban sok édesvízi gerinctelen nem használhatja a leveleket, amíg a biofilm „kondicionálta” őket. A mikrobiális kondicionálás összetett kémiai vegyületek, például lignin és cellulóz lebontásával lágyítja a leveleket. Ez megkönnyíti a gerinctelen levelek emészthetőségét. A biofilm azonos típusú szolgáltatást nyújt a földi ökoszisztémákban.
Anaerob körülmények
A legtöbb szervezetnek oxigénre van szüksége a túléléshez, de az oxigén nem mindig elérhető a környezetben. Az oxigénhiányos környezeteket anaerobnak nevezik. Az anaerob hatású környezetek közé tartozik az óceán feneke, az erdő talaján lévő levélalom réteg és a talaj. Anaerob környezet akkor keletkezhet, ha az oxigén nem tud átmenni az anyagon, például sűrűn telített talajban, vagy amikor a mikrobák gyorsabban fogyasztanak oxigént, mint amennyit pótolni lehet. Szerencsére a bomlás és a tápanyagok körforgása oxigén hiányában folytatódhat. Sok mikroba képes oxigént cserélni más anyagokra, például nitrát- és szulfátionokra. Egyes csoportok, mint a metánt termelő metanogének, egyáltalán nem tolerálják az oxigént.
