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細菌は有機物やその他の化合物を消費し、それらを他の生物が使用できる物質にリサイクルします。バクテリアは、水があればどこにでも生息できます。それらはより多く、より速く繁殖でき、地球上の他のどの生物よりも厳しい条件に耐えることができます。彼らの巨大なバイオマス、汎用性、化学元素をリサイクルする能力は、それらを生態系の重要な要素にします。これは、細菌がさまざまな生物によって通常行われる作業を行う極端な環境で特に当てはまります。
細菌消化
化学従属栄養細菌は、有機物から生き残るために必要な炭素とエネルギーを供給します。これらの細菌は分解酵素であり、周囲の環境に酵素を放出することで食物を消化します。酵素は、有機物をグルコースやアミノ酸などの単純な化合物に分解し、バクテリアに吸収させることができます。消化は細菌細胞の外側で行われるため、細胞外消化として知られています。化学独立栄養菌と呼ばれる他のバクテリアは、無機化学物質からエネルギーを受け取り、二酸化炭素または関連化合物から炭素を受け取ります。光合成独立栄養生物は、光からエネルギーを取得します。これらの細菌は有機物を分解しませんが、栄養循環にとって重要です。
炭素と栄養の循環
細菌は炭素と窒素の循環の重要な要素です。植物のように、光合成独立栄養生物と化学独立栄養生物は、空気から二酸化炭素を取り、それを細胞炭素に変換します。これは、炭素がバクテリア内で固定または隔離されることを意味します。化学従属栄養生物は炭素循環において逆の役割を果たし、有機物を分解すると環境に二酸化炭素を放出します。シアノバクテリアなどの窒素固定細菌は、環境からの窒素をアミノ酸やその他の細胞物質に取り込みます。一部の窒素固定剤は植物と共生関係を形成し、植物に窒素を提供し、見返りに炭素を受け取ります。有機物の細胞外消化により可溶性窒素が環境に放出され、そこで植物や窒素固定細菌が吸収できるため、化学ヘテロトロピーは窒素サイクルで重要な役割を果たします。
バイオフィルム
微生物は、他のタイプの分解器よりも、丈夫な植物を分解するための設備が整っています。細菌は、他の細菌種、菌類、藻類とともに、バイオフィルムとして知られるコロニーを形成します。バイオフィルムに住むことは保護を提供し、栄養素と遺伝物質の共有を可能にします。バイオフィルムは、多くの生態系で分解プロセスを開始します。小川や湖では、多くの淡水無脊椎動物はバイオフィルムによって「調整」されるまで葉を使用できません。微生物のコンディショニングは、リグニンやセルロースなどの複雑な化合物を分解することで葉を柔らかくします。これにより、無脊椎動物が消化しやすくなります。バイオフィルムは、地上生態系で同じタイプのサービスを提供します。
嫌気性条件
ほとんどの生物は生き残るために酸素を必要としますが、酸素は常に環境で利用できるとは限りません。酸素を欠く環境は嫌気性として知られています。嫌気性になる可能性がある環境には、海底、林床の落葉層、土壌が含まれます。嫌気性環境は、たとえば密集した土壌など、酸素が材料を通過できない場合、または微生物が酸素を交換できるよりも早く消費する場合に発生する可能性があります。幸いなことに、酸素の不在下でも分解と栄養循環が継続できます。多くの微生物は、硝酸イオンや硫酸イオンなどの他の物質と酸素を交換できます。メタンを生成するメタン生成菌のようないくつかのグループは、酸素をまったく許容できません。