Cum fac bacteriile o parte a reciclării și biodegradării?

Bacteriile consumă materie organică și alți compuși și le reciclează în substanțe care pot fi utilizate de alte organisme. Bacteriile pot trăi oriunde are apă. Sunt mai numeroși, se pot reproduce mai repede și pot supraviețui condițiilor mai dure decât orice alt organism de pe Pământ. Biomasa lor imensă, versatilitatea și capacitatea de a recicla elementele chimice le fac o componentă importantă a ecosistemelor. Acest lucru este valabil mai ales în mediile extreme, în care bacteriile desfășoară o activitate normală realizată de o serie de organisme.

Bacteriile chemoheterotrofe sursă carbonul și energia de care au nevoie pentru a supraviețui din materia organică. Aceste bacterii sunt descompunătoare, digerându-și alimentele prin eliberarea enzimelor în mediul din jurul lor. Enzimele descompun materia organică în compuși simpli, cum ar fi glucoza și aminoacizii, care pot fi absorbiți de bacterii. Deoarece digestia are loc în afara celulei bacteriene, este cunoscută sub numele de digestie extracelulară. Alte bacterii, numite chemoautotrofe, își obțin energia din substanțe chimice anorganice și carbonul din dioxid de carbon sau dintr-un compus înrudit. Fotoautotrofii obțin energie din lumină. Aceste bacterii nu descompun materia organică, dar sunt importante pentru ciclul nutrienților.

Bacteriile sunt o componentă cheie a ciclurilor de carbon și azot. La fel ca plantele, fotoautotrofele și chemoautotrofele iau dioxid de carbon din aer și îl transformă în carbon celular. Aceasta înseamnă că carbonul devine fix sau sechestrat în bacterii. Chemoheterotrofii joacă un rol opus în ciclul carbonului, eliberând dioxid de carbon în mediu atunci când descompun materia organică. Bacteriile care fixează azotul, cum ar fi cianobacteriile, încorporează azotul din mediu în aminoacizi și alte materiale celulare. Unii fixatori de azot formează relații simbiotice cu plantele, asigurându-le azot și primind carbon în schimb. Chemoheterotrofii joacă un rol vital în ciclul azotului, deoarece digestia extracelulară a materiei organice eliberează azot solubil în mediu, unde poate fi preluat de plante și fixat de azot bacterii.

Microbii sunt mai bine echipați pentru a descompune materia vegetală dură decât alte tipuri de descompunători. Bacteriile formează colonii, cunoscute sub numele de biofilme, cu alte specii bacteriene, ciuperci și alge. Locuirea într-un biofilm oferă protecție și permite partajarea nutrienților și a materialului genetic. Biofilmele încep procesul de descompunere în multe ecosisteme. În cursuri și lacuri, multe nevertebrate de apă dulce nu pot folosi frunze până când nu au fost „condiționate” de biofilm. Condiționarea microbiană înmoaie frunzele prin descompunerea compușilor chimici complecși, cum ar fi lignina și celuloza. Acest lucru facilitează digerarea frunzelor pentru nevertebrate. Biofilmele oferă același tip de serviciu în ecosistemele terestre.

Majoritatea organismelor necesită oxigen pentru a supraviețui, dar oxigenul nu este întotdeauna disponibil în mediu. Mediile în care nu există oxigen sunt cunoscute sub numele de anaerobe. Mediile care pot fi anaerobe includ fundul oceanului, stratul de gunoi de frunze de pe podeaua pădurilor și solul. Mediile anaerobe pot fi cauzate atunci când oxigenul nu se poate mișca prin material, de exemplu în solul dens, sau când microbii consumă oxigen mai repede decât poate fi înlocuit. Din fericire, descompunerea și ciclul nutrienților pot continua în absența oxigenului. Mulți microbi sunt capabili să schimbe oxigenul cu alte substanțe, cum ar fi ionii de azotat și sulfat. Unele grupuri, cum ar fi metanogenii, care produc metan, nu pot tolera deloc oxigenul.