Бактерии потребляют органические вещества и другие соединения и перерабатывают их в вещества, которые могут использоваться другими организмами. Бактерии могут жить везде, где есть вода. Их больше, они могут размножаться быстрее и могут выжить в более суровых условиях, чем любой другой организм на Земле. Их огромная биомасса, универсальность и способность перерабатывать химические элементы делают их важным компонентом экосистем. Это особенно верно в экстремальных условиях, когда бактерии выполняют работу, обычно выполняемую рядом организмов.
Бактериальное пищеварение
Хемогетеротрофные бактерии получают углерод и энергию, необходимые им для выживания, из органических веществ. Эти бактерии являются разложителями, переваривая пищу, высвобождая ферменты в окружающую среду. Ферменты расщепляют органические вещества на простые соединения, такие как глюкоза и аминокислоты, которые могут поглощаться бактериями. Поскольку пищеварение происходит вне бактериальной клетки, оно известно как внеклеточное пищеварение. Другие бактерии, называемые хемоавтотрофами, получают энергию от неорганических химикатов, а свой углерод - от двуокиси углерода или родственного соединения. Фотоавтотрофы получают энергию от света. Эти бактерии не разлагают органические вещества, но важны для круговорота питательных веществ.
Круговорот углерода и питательных веществ
Бактерии - ключевой компонент углеродного и азотного циклов. Как и растения, фотоавтотрофы и хемоавтотрофы берут углекислый газ из воздуха и превращают его в углерод клетки. Это означает, что углерод фиксируется или улавливается бактериями. Хемогетеротрофы играют противоположную роль в углеродном цикле, выделяя углекислый газ в окружающую среду при разложении органических веществ. Бактерии, фиксирующие азот, такие как цианобактерии, включают азот из окружающей среды в аминокислоты и другой клеточный материал. Некоторые азотфиксаторы образуют симбиотические отношения с растениями, снабжая их азотом и получая взамен углерод. Хемогетеротрофы играют жизненно важную роль в круговороте азота, поскольку внеклеточное переваривание органических веществ высвобождает растворимый азот в окружающую среду, где он может поглощаться растениями и фиксировать азот бактерии.
Биопленка
Микробы лучше приспособлены для разложения твердых веществ растений, чем другие типы разложителей. Бактерии образуют колонии, известные как биопленки, с другими видами бактерий, грибами и водорослями. Жизнь в биопленке обеспечивает защиту и позволяет делиться питательными веществами и генетическим материалом. Биопленки запускают процесс разложения во многих экосистемах. В ручьях и озерах многие пресноводные беспозвоночные не могут использовать листья, пока они не будут «кондиционированы» биопленкой. Микробное кондиционирование смягчает листья, расщепляя сложные химические соединения, такие как лигнин и целлюлоза. Это облегчает переваривание листьев беспозвоночными. Биопленки обеспечивают тот же тип услуг в наземных экосистемах.
Анаэробные условия
Большинству организмов для выживания требуется кислород, но кислород не всегда доступен в окружающей среде. Окружающая среда, в которой отсутствует кислород, называется анаэробной. Среды, которые могут быть анаэробными, включают дно океана, слой опавшей листвы на лесных подстилках и почву. Анаэробная среда может возникать, когда кислород не может проходить через материал, например, в плотно утрамбованной почве, или когда микробы потребляют кислород быстрее, чем его можно заменить. К счастью, разложение и круговорот питательных веществ могут продолжаться и в отсутствие кислорода. Многие микробы способны обменивать кислород на другие вещества, такие как нитрат- и сульфат-ионы. Некоторые группы, такие как метаногены, производящие метан, вообще не переносят кислород.