W jaki sposób bakterie są częścią recyklingu i biodegradacji?

Bakterie zużywają materię organiczną i inne związki i przetwarzają je na substancje, które mogą być wykorzystane przez inne organizmy. Bakterie mogą żyć wszędzie, gdzie jest woda. Są liczniejsze, szybciej się rozmnażają i mogą przetrwać w trudniejszych warunkach niż jakikolwiek inny organizm na Ziemi. Ich ogromna biomasa, wszechstronność i zdolność do recyklingu pierwiastków chemicznych sprawiają, że są ważnym składnikiem ekosystemów. Dotyczy to szczególnie ekstremalnych środowisk, w których bakterie wykonują pracę normalnie wykonywaną przez szereg organizmów.

Bakterie chemoheterotroficzne pozyskują węgiel i energię, których potrzebują do przetrwania, z materii organicznej. Bakterie te rozkładają się, trawią pokarm poprzez uwalnianie enzymów do otaczającego ich środowiska. Enzymy rozkładają materię organiczną na proste związki, takie jak glukoza i aminokwasy, które mogą być wchłonięte przez bakterie. Ponieważ trawienie odbywa się poza komórką bakteryjną, nazywane jest trawieniem zewnątrzkomórkowym. Inne bakterie, zwane chemoautotrofami, czerpią energię z nieorganicznych substancji chemicznych, a węgiel z dwutlenku węgla lub pokrewnego związku. Fotoautotrofy pozyskują energię ze światła. Bakterie te nie rozkładają materii organicznej, ale są ważne dla obiegu składników odżywczych.

Bakterie są kluczowym elementem obiegu węgla i azotu. Podobnie jak rośliny, fotoautotrofy i chemoautotrofy pobierają dwutlenek węgla z powietrza i przekształcają go w węgiel komórkowy. Oznacza to, że węgiel zostaje utrwalony lub sekwestrowany w bakteriach. Chemoheterotrofy odgrywają odwrotną rolę w obiegu węgla, uwalniając dwutlenek węgla do środowiska podczas rozkładu materii organicznej. Bakterie wiążące azot, takie jak cyjanobakterie, włączają azot ze środowiska do aminokwasów i innego materiału komórkowego. Niektóre utrwalacze azotu tworzą symbiotyczne relacje z roślinami, dostarczając im w zamian azot i otrzymując węgiel. Chemoheterotrofy odgrywają istotną rolę w cyklu azotowym, ponieważ pozakomórkowe trawienie materii organicznej uwalnia rozpuszczalny azot do środowiska, gdzie może być pobierany przez rośliny i wiążący azot nitrogen bakteria.

Mikroby są lepiej wyposażone do rozkładania twardej materii roślinnej niż inne rodzaje rozkładających. Bakterie tworzą kolonie, zwane biofilmami, z innymi gatunkami bakterii, grzybami i algami. Życie w biofilmie zapewnia ochronę i umożliwia dzielenie się składnikami odżywczymi i materiałem genetycznym. Biofilmy rozpoczynają proces rozkładu w wielu ekosystemach. W strumieniach i jeziorach wiele bezkręgowców słodkowodnych nie może używać liści, dopóki nie zostaną „uzdatnione” przez biofilm. Kondycjonowanie mikrobiologiczne zmiękcza liście, rozkładając złożone związki chemiczne, takie jak lignina i celuloza. To sprawia, że ​​liście są łatwiejsze do strawienia dla bezkręgowców. Biofilmy zapewniają ten sam rodzaj usług w ekosystemach lądowych.

Większość organizmów do przeżycia potrzebuje tlenu, ale tlen nie zawsze jest dostępny w środowisku. Środowiska pozbawione tlenu nazywane są beztlenowymi. Środowiska, które mogą być beztlenowe, obejmują dno oceanu, warstwę ściółki liściowej na dnie lasów i glebę. Środowisko beztlenowe może powstać, gdy tlen nie może przejść przez materiał, na przykład w gęsto upakowanej glebie, lub gdy drobnoustroje zużywają tlen szybciej niż można go zastąpić. Na szczęście rozkład i obieg składników odżywczych mogą być kontynuowane przy braku tlenu. Wiele drobnoustrojów potrafi zamienić tlen na inne substancje, takie jak jony azotanowe i siarczanowe. Niektóre grupy, takie jak metanogeny, które produkują metan, w ogóle nie tolerują tlenu.