Tartalom
A baktériumok szerves anyagokat és más vegyületeket fogyasztanak, és olyan anyagokká dolgozzák fel őket, amelyeket más szervezetek felhasználhatnak. A baktériumok bárhol élhetnek, ahol van víz. Sokkal többek, gyorsabban szaporodnak, és túl nehéz körülmények között is képesek túlélni, mint bármely más Földön élő organizmus. Hatalmas biomassza, sokoldalúság és a kémiai elemek újrahasznosítási képessége teszi őket az ökoszisztémák fontos elemévé. Ez különösen igaz szélsőséges környezetben, ahol a baktériumok általában sokféle organizmus által végzett munkát végeznek.
Bakteriális emésztés
A kemoheterotróf baktériumok a szén és az energia forrását biztosítják, amely a szerves anyagból való túléléshez szükséges. Ezek a baktériumok bomlók, emésztik az ételeiket azáltal, hogy enzimeket engednek a környezetükbe. Az enzimek a szerves anyagot egyszerű vegyületekre bontják, például glükózra és aminosavakra, amelyeket a baktériumok felszívhatnak. Mivel az emésztés a baktériumsejtön kívül zajlik, extracelluláris emésztésnek nevezzük. Más baktériumok, úgynevezett kemoautotrófok, energiájukat szervetlen vegyi anyagokból, szénüket szén-dioxidból vagy egy rokon vegyületből nyerik. A fotoautotrófok energiát nyernek a fényből. Ezek a baktériumok nem bontják le a szerves anyagokat, de fontosak a tápanyagforgás szempontjából.
Szén- és tápanyag-kerékpározás
A baktériumok a szén- és nitrogénciklusok kulcsfontosságú elemei. A növényekhez hasonlóan a fotoautotrófok és a kemoautotrófok is szén-dioxidot vesznek ki a levegőből és celluláris szénré konvertálják. Ez azt jelenti, hogy a szén fixálódik vagy elkülönül a baktériumokban. A kemoheterotrófok ellentétes szerepet játszanak a szén ciklusában, és szén-dioxidot bocsátanak a környezetbe, amikor elbontják a szerves anyagokat. A nitrogént rögzítő baktériumok, például a cianobaktériumok beépítik a környezetből származó nitrogént az aminosavakba és más sejtes anyagba. Egyes nitrogén-rögzítők szimbiotikus kapcsolatokat alakítanak ki a növényekkel, biztosítva növényeknek nitrogént és cserébe visszanyerve a szént. A kemoheterotrófok létfontosságú szerepet játszanak a nitrogénciklusban, mivel a szerves anyag extracelluláris emésztése oldódó nitrogént bocsát ki a környezetbe, ahol növények és nitrogént rögzítő baktériumok felvehetik azt.
A biofilm
A mikrobák jobban felszereltek a kemény növényi anyagok lebontására, mint más típusú bomlók. A baktériumok kolóniákat alkotnak, biofilmek néven ismertek más baktériumfajokkal, gombákkal és algákkal. A biofilmis élés védelmet nyújt, és lehetővé teszi a tápanyagok és a genetikai anyag megosztását. A biofilmek sok ökoszisztémában elindítják a bomlási folyamatot. A patakokban és tavakban sok édesvízi gerinctelen állat nem képes leveleket használni, amíg a biofilm nem kondicionálta őket. A mikrobiális kondicionálás lágyítja a leveleket azáltal, hogy bonyolult kémiai vegyületeket, például lignint és cellulózt bont le. Ez megkönnyíti a gerinctelenek emésztését. A biofilmek ugyanazt a szolgáltatást nyújtják a földi ökoszisztémákban.
Anaerob körülmények
A legtöbb szervezetnek oxigénre van szüksége a túléléshez, de az oxigén nem mindig áll rendelkezésre a környezetben. Az oxigénhiányos környezeteket anaerobnak nevezik. Az anaerob környezetek lehetnek az óceánfenék, az erdő talaján lévő alomréteg és a talaj. Anaerob környezetet okozhat, ha az oxigén nem tud áthaladni az anyagon, például sűrűen csomagolt talajban, vagy amikor a mikrobák gyorsabban fogyasztanak oxigént, mint amennyit pótolni lehet. Szerencsére a bomlás és a tápanyag-ciklus oxigén hiányában folytatódhat. Számos mikroorganizmus képes oxigént cserélni más anyagokra, például nitrát- és szulfát-ionokra. Egyes csoportok, mint például a metanogének, amelyek metánt termelnek, egyáltalán nem tolerálják az oxigént.