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Les bactéries consomment de la matière organique et d'autres composés et les recyclent en substances pouvant être utilisées par d'autres organismes. Les bactéries peuvent vivre partout où il y a de l'eau. Ils sont plus nombreux, peuvent se reproduire plus rapidement et survivre à des conditions plus difficiles que tout autre organisme sur Terre. Leur biomasse énorme, leur polyvalence et leur capacité à recycler les éléments chimiques en font un élément important des écosystèmes. Cela est particulièrement vrai dans les environnements extrêmes, où les bactéries effectuent des travaux normalement effectués par divers organismes.
Digestion bactérienne
Les bactéries chimio-hétérotrophes génèrent le carbone et l'énergie dont elles ont besoin pour survivre de la matière organique. Ces bactéries sont des décomposeurs, qui digèrent leurs aliments en libérant des enzymes dans l'environnement qui les entoure. Les enzymes décomposent les matières organiques en composés simples, tels que le glucose et les acides aminés, qui peuvent être absorbés par les bactéries. Comme la digestion a lieu en dehors de la cellule bactérienne, on parle de digestion extracellulaire. D'autres bactéries, appelées chimioautotrophes, tirent leur énergie de produits chimiques inorganiques et leur carbone de dioxyde de carbone, ou d'un composé apparenté. Les photoautotrophes tirent leur énergie de la lumière. Ces bactéries ne décomposent pas les matières organiques mais jouent un rôle important dans le cycle des nutriments.
Cycle du carbone et des nutriments
Les bactéries sont un élément clé des cycles du carbone et de l'azote. Comme les plantes, les photoautotrophes et les chimioautotrophes extraient le dioxyde de carbone de l'air et le convertissent en carbone cellulaire. Cela signifie que le carbone se fixe ou est séquestré dans les bactéries. Les chimohétérotrophes jouent un rôle opposé dans le cycle du carbone, libérant du dioxyde de carbone dans l'environnement lorsqu'ils se décomposent en matière organique. Les bactéries fixatrices d'azote, telles que les cyanobactéries, incorporent l'azote de l'environnement dans les acides aminés et autres matériaux cellulaires. Certains fixateurs d'azote établissent des relations symbiotiques avec les plantes, leur fournissant de l'azote et recevant du carbone en retour. Les chimiohétérotrophes jouent un rôle vital dans le cycle de l'azote car la digestion extracellulaire des matières organiques libère de l'azote soluble dans l'environnement, où il peut être absorbé par les plantes et les bactéries fixatrices d'azote.
Biofilm
Les microbes sont mieux équipés que d'autres types de décomposeurs pour décomposer les plantes difficiles. Les bactéries forment des colonies, appelées biofilms, avec d'autres espèces bactériennes, des champignons et des algues. Vivre dans un biofilm offre une protection et permet le partage de nutriments et de matériel génétique. Les biofilms lancent le processus de décomposition dans de nombreux écosystèmes. Dans les cours d'eau et les lacs, de nombreux invertébrés d'eau douce ne peuvent utiliser les feuilles tant qu'elles n'ont pas été «conditionnées» par un biofilm. Le conditionnement microbien ramollit les feuilles en décomposant des composés chimiques complexes, tels que la lignine et la cellulose. Cela facilite la digestion des feuilles par les invertébrés. Les biofilms fournissent le même type de service dans les écosystèmes terrestres.
Conditions anaérobies
La plupart des organismes ont besoin d'oxygène pour survivre, mais l'oxygène n'est pas toujours disponible dans l'environnement. Les environnements qui manquent d'oxygène sont appelés anaérobies. Les environnements pouvant être anaérobies incluent le fond de l'océan, la couche de feuilles mortes sur le sol et la forêt. Les environnements anaérobies peuvent être provoqués par le fait que l'oxygène ne peut pas se déplacer à travers le matériau, par exemple dans un sol très dense, ou par la consommation excessive d'oxygène par les microbes. Heureusement, la décomposition et le cycle des éléments nutritifs peuvent continuer en l'absence d'oxygène. De nombreux microbes peuvent remplacer l'oxygène par d'autres substances, telles que les ions nitrate et sulfate. Certains groupes, comme les méthanogènes, qui produisent du méthane, ne peuvent tolérer l'oxygène du tout.