Kā baktērijas ir pārstrādes un bioloģiskās noārdīšanās sastāvdaļa?

Baktērijas patērē organiskās vielas un citus savienojumus un pārstrādā tos vielās, kuras var izmantot citi organismi. Baktērijas var dzīvot visur, kur ir ūdens. Viņu ir daudz, tie var vairoties ātrāk un var izdzīvot smagākos apstākļos nekā jebkurš cits organisms uz Zemes. Viņu milzīgā biomasa, daudzpusība un spēja pārstrādāt ķīmiskos elementus padara tos par svarīgu ekosistēmu sastāvdaļu. Tas jo īpaši attiecas uz ekstremālām vidēm, kur baktērijas veic darbu, ko parasti veic dažādi organismi.

Ķīmijeterotrofiskās baktērijas no organiskās vielas iegūst oglekli un enerģiju, kas tām nepieciešama izdzīvošanai. Šīs baktērijas ir sadalītāji, sagremojot pārtiku, izdalot fermentus apkārtējā vidē. Fermenti sadala organisko vielu vienkāršos savienojumos, piemēram, glikozē un aminoskābēs, kuras baktērijas var absorbēt. Tā kā gremošana notiek ārpus baktēriju šūnas, to sauc par ārpusšūnu gremošanu. Citas baktērijas, ko sauc par kemoautotrofiem, enerģiju iegūst no neorganiskām ķīmiskām vielām, bet oglekli no oglekļa dioksīda vai ar to saistītu savienojumu. Fotoautotrofi enerģiju iegūst no gaismas. Šīs baktērijas nesadalās organiskās vielas, bet ir svarīgas uzturvielu apritē.

Baktērijas ir oglekļa un slāpekļa ciklu galvenā sastāvdaļa. Tāpat kā augi, fotoautotrofi un ķīmijautotrofi no gaisa paņem oglekļa dioksīdu un pārvērš to šūnu ogleklī. Tas nozīmē, ka ogleklis baktērijās tiek fiksēts vai piesaistīts. Ķīmijeterotrofiem ir pretēja loma oglekļa ciklā, sadalot organisko vielu, vidē izdalās oglekļa dioksīds. Slāpekli fiksējošās baktērijas, piemēram, cianobaktērijas, no apkārtējās vides slāpekli iekļauj aminoskābēs un citā šūnu materiālā. Daži slāpekļa fiksatori veido simbiotiskas attiecības ar augiem, nodrošinot tos ar slāpekli un pretī saņemot oglekli. Chemoheterotrofiem ir būtiska loma slāpekļa ciklā, jo ārpusšūnu organiskā viela tiek sagremota izdala šķīstošo slāpekli vidē, kur to var uzņemt augi un fiksēt slāpekli baktērijas.

Mikrobi ir labāk aprīkoti, lai noārdītu stingras augu vielas, nekā cita veida sadalītāji. Baktērijas veido kolonijas, kas pazīstamas kā biofilmas, kopā ar citām baktēriju sugām, sēnēm un aļģēm. Dzīve biofilmā nodrošina aizsardzību un ļauj koplietot barības vielas un ģenētisko materiālu. Biofilmas sāk sadalīšanās procesu daudzās ekosistēmās. Straumēs un ezeros daudzi saldūdens bezmugurkaulnieki nevar izmantot lapas, kamēr tās nav “kondicionējušas” bioplēves. Mikrobu kondicionēšana mīkstina lapas, sadalot sarežģītus ķīmiskos savienojumus, piemēram, lignīnu un celulozi. Tas padara lapas bezmugurkaulniekiem vieglāk sagremojamas. Biofilmas nodrošina tāda paša veida pakalpojumus zemes ekosistēmās.

Lielākajai daļai organismu izdzīvošanai nepieciešams skābeklis, taču vidē skābeklis ne vienmēr ir pieejams. Vides, kurās trūkst skābekļa, sauc par anaerobām. Vides, kas var būt anaerobas, ietver okeāna dibenu, lapu pakaišu slāni meža grīdās un augsni. Anaerobo vidi var izraisīt gadījumi, kad skābeklis nevar pārvietoties pa materiālu, piemēram, blīvi iesaiņotā augsnē, vai kad mikrobi patērē skābekli ātrāk, nekā to var aizstāt. Par laimi, sadalīšanās un barības vielu cikliskums var turpināties bez skābekļa. Daudzi mikrobi spēj apmainīt skābekli pret citām vielām, piemēram, nitrāta un sulfāta joniem. Dažas grupas, piemēram, metanogēni, kas ražo metānu, nemaz nepieļauj skābekli.