Hur är bakterier en del av återvinning och biologisk nedbrytning?

Bakterier konsumerar organiskt material och andra föreningar och återvinner dem till ämnen som kan användas av andra organismer. Bakterier kan leva var som helst som har vatten. De är fler, kan reproducera sig snabbare och kan överleva hårdare förhållanden än någon annan organism på jorden. Deras enorma biomassa, mångsidighet och förmåga att återvinna de kemiska elementen gör dem till en viktig komponent i ekosystemen. Detta gäller särskilt i extrema miljöer, där bakterier utför arbete som normalt utförs av en rad organismer.

Kemoheterotrofa bakterier ger koldioxid och energi som de behöver för att överleva från organiskt material. Dessa bakterier är nedbrytare och smälter maten genom att släppa ut enzymer i omgivningen. Enzymerna bryter ner organiskt material till enkla föreningar, såsom glukos och aminosyror, som kan absorberas av bakterierna. Eftersom matsmältningen sker utanför bakteriecellen kallas den extracellulär matsmältning. Andra bakterier, som kallas kemoautotrofer, hämtar sin energi från oorganiska kemikalier och deras kol från koldioxid eller en relaterad förening. Fotoautotrofer får energi från ljus. Dessa bakterier sönderdelar inte organiskt material men är viktiga för näringsämnescykling.

Bakterier är en nyckelkomponent i kol- och kvävecyklerna. Precis som växter tar fotoautotrofer och kemoautotrofer koldioxid från luften och omvandlar det till cellulärt kol. Detta innebär att kol fixeras eller sekvestreras i bakterier. Chemoheterotrofer spelar en motsatt roll i kolcykeln och släpper ut koldioxid i miljön när de sönderdelar organiskt material. Kvävebindande bakterier, såsom cyanobakterier, införlivar kväve från miljön i aminosyror och annat cellulärt material. Vissa kvävefixeringsmedel bildar symbiotiska förhållanden med växter, förser dem med kväve och får kol i utbyte. Chemoheterotrofer spelar en viktig roll i kvävecykeln eftersom extracellulär nedbrytning av organiskt material släpper ut lösligt kväve i miljön, där det kan tas upp av växter och kvävefixering bakterie.

Mikrober är bättre rustade för att bryta ner tufft växtmaterial än andra typer av sönderdelare. Bakterier bildar kolonier, kända som biofilmer, med andra bakteriearter, svampar och alger. Att leva i en biofilm ger skydd och tillåter delning av näringsämnen och genetiskt material. Biofilmer startar nedbrytningsprocessen i många ekosystem. I strömmar och sjöar kan många ryggradslösa djur inte använda blad förrän de har "konditionerats" av biofilm. Mikrobiell konditionering mjukar löv genom att bryta ner komplexa kemiska föreningar, såsom lignin och cellulosa. Detta gör det lättare för ryggradslösa djur att smälta. Biofilm tillhandahåller samma typ av tjänster i markbundna ekosystem.

De flesta organismer kräver syre för att överleva, men syre är inte alltid tillgängligt i miljön. Miljöer som saknar syre kallas anaeroba. Miljöer som kan vara anaeroba inkluderar havsbotten, lövskiktet på skogsgolv och mark. Anaeroba miljöer kan orsakas när syre inte kan röra sig genom material, till exempel i tät packad jord, eller när mikrober konsumerar syre snabbare än det kan bytas ut. Lyckligtvis kan nedbrytning och näringscykling fortsätta i frånvaro av syre. Många mikrober kan byta syre mot andra ämnen, såsom nitrat- och sulfatjoner. Vissa grupper som metanogenerna, som producerar metan, tål inte alls syre.