როგორ არის ბაქტერიები გადამუშავებისა და ბიოდეგრადირების ნაწილი?

ბაქტერიები მოიხმარენ ორგანულ ნივთიერებებს და სხვა ნაერთებს და ახდენენ მათ გადამუშავებას ნივთიერებებად, რომელთა გამოყენება სხვა ორგანიზმებისთვისაა შესაძლებელი. ბაქტერიას შეუძლია იცხოვროს იქ, სადაც წყალია. ისინი უფრო მრავალრიცხოვანია, უფრო სწრაფად შეუძლიათ გამრავლება და უფრო მკაცრი პირობების გადარჩენა შეუძლიათ, ვიდრე ნებისმიერი სხვა ორგანიზმი დედამიწაზე. მათი უზარმაზარი ბიომასა, მრავალფეროვნება და ქიმიური ელემენტების გადამუშავების უნარი მათ ეკოსისტემების მნიშვნელოვან კომპონენტად აქცევს. ეს განსაკუთრებით ეხება ექსტრემალურ გარემოში, სადაც ბაქტერიები ასრულებენ ჩვეულებრივ ორგანიზმთა მიერ შესრულებულ სამუშაოს.

ქიმიოტეროტროფული ბაქტერიები ნახშირბადს და ენერგიას აწვდიან, რაც მათ ორგანული ნივთიერებებისგან გადარჩენისთვის სჭირდებათ. ეს ბაქტერიები გახრწნებია, საჭმლის მონელებას იწვევენ გარშემომყოფ გარემოში ფერმენტების გამოყოფით. ფერმენტები იშლება ორგანული ნივთიერებების მარტივ ნაერთებად, მაგალითად, გლუკოზა და ამინომჟავები, რომლებიც შეიძლება შეიწოვება ბაქტერიების მიერ. იმის გამო, რომ მონელება ხდება ბაქტერიული უჯრედის გარეთ, იგი ცნობილია როგორც უჯრედშიგა მონელება. სხვა ბაქტერიები, რომლებსაც ქემოავტოტროფებს უწოდებენ, ენერგიას არაორგანული ქიმიკატებისგან იღებენ, ნახშირბადს ნახშირორჟანგიდან ან მასთან დაკავშირებული ნაერთიდან. ფოტოატოტროფები ენერგიას სინათლისგან იღებენ. ეს ბაქტერიები არ იშლება ორგანული ნივთიერებები, მაგრამ მნიშვნელოვანია საკვების ციკლისთვის.

ბაქტერიები ნახშირბადის და აზოტის ციკლის ძირითადი კომპონენტია. მცენარეების მსგავსად, ფოტოავტოტროფები და ქიმიოტროტროპები ჰაერიდან იღებენ ნახშირორჟანგს და გარდაქმნიან უჯრედულ ნახშირბად. ეს ნიშნავს, რომ ნახშირბადი ფიქსირდება, ან ილექება ბაქტერიებში. ნახშირბადის ციკლში საპირისპირო როლს ასრულებენ ქიმიოჰეტეროტროფები, რომლებიც ორგანულ ნივთიერებებს დაშლისას გამოყოფენ გარემოში ნახშირორჟანგს. აზოტის დამაფიქსირებელი ბაქტერიები, როგორიცაა ციანობაქტერია, აზოტს აერთიანებს გარემოდან ამინომჟავებსა და სხვა უჯრედულ მასალაში. აზოტის ზოგიერთი დამაფიქსირებელი აყალიბებს სიმბიოზურ ურთიერთობას მცენარეებთან, უზრუნველყოფს მათ აზოტს და სანაცვლოდ ნახშირბადს იღებს. ქიმიოჰეტეროტროფები მნიშვნელოვან როლს ასრულებენ აზოტის ციკლში, რადგან ორგანული ნივთიერებების გარეუჯრედულ მონელებას გამოყოფს ხსნად აზოტს გარემოში, სადაც ის შეიძლება იქნას მიღებული მცენარეებისა და აზოტის დამაფიქსირებლად ბაქტერიები.

მიკრობები უკეთესად არიან აღჭურვილნი მკაცრი მცენარეული ნივთიერებების დასაშლელად, ვიდრე სხვა სახის გამშლელები. ბაქტერიები ქმნიან კოლონიებს, ცნობილ ბიოფილმებს, სხვა ბაქტერიულ სახეობებთან, სოკოებთან და წყალმცენარეებთან ერთად. ბიოფილმში ცხოვრება უზრუნველყოფს დაცვას და საშუალებას იძლევა საკვები ნივთიერებების და გენეტიკური მასალების გაზიარება. ბიოფილმები იწყებენ დაშლის პროცესს მრავალ ეკოსისტემაში. ნაკადებსა და ტბებში ბევრი მტკნარი წყლის უხერხემლო ცხოველს არ შეუძლია გამოიყენოს ფოთლები, სანამ ბიოფილმით არ იქნება "კონდიცირებული". მიკრობული კონდიცირება არბილებს ფოთლებს რთული ქიმიური ნაერთების, მაგალითად, ლიგინისა და ცელულოზის დაშლით. ეს უხერხემლოებს ფოთლების მონელებას უადვილებს. ბიოფილმები უზრუნველყოფს იგივე ტიპის მომსახურებას ხმელეთის ეკოსისტემებში.

ორგანიზმების უმეტესობას ჟანგბადი სჭირდება გადარჩენისთვის, მაგრამ ჟანგბადი ყოველთვის არ არის ხელმისაწვდომი გარემოში. გარემო, რომელსაც ჟანგბადი არ გააჩნია, ცნობილია, როგორც ანაერობული. ანაერობული გარემო შეიძლება მოიცავდეს ოკეანის ფსკერს, ფოთლების ნარჩენების ფენას ტყის იატაკებზე და ნიადაგს. ანაერობული გარემო შეიძლება გამოიწვიოს მაშინ, როდესაც ჟანგბადი ვერ გადაადგილდება მასალაში, მაგალითად, მჭიდროდ შეფუთულ ნიადაგში, ან როდესაც მიკრობები უფრო სწრაფად მოიხმარენ ჟანგბადს, ვიდრე მისი შეცვლაა შესაძლებელი. საბედნიეროდ, დაშლა და საკვები ნივთიერებების ციკლირება შეუძლია ჟანგბადის არარსებობის პირობებში. ბევრ მიკრობს შეუძლია ჟანგბადის შეცვლა სხვა ნივთიერებებში, მაგალითად ნიტრატისა და სულფატის იონებში. ზოგიერთ ჯგუფს, როგორიცაა მეთანოგენები, რომლებიც წარმოქმნიან მეთანს, საერთოდ ვერ იტანენ ჟანგბადს.