I batteri consumano materia organica e altri composti e li riciclano in sostanze che possono essere utilizzate da altri organismi. I batteri possono vivere ovunque con l'acqua. Sono più numerosi, possono riprodursi più velocemente e possono sopravvivere a condizioni più dure di qualsiasi altro organismo sulla Terra. La loro enorme biomassa, la versatilità e la capacità di riciclare gli elementi chimici li rendono una componente importante degli ecosistemi. Questo è particolarmente vero in ambienti estremi, dove i batteri svolgono attività normalmente svolte da una serie di organismi.

Digestione batterica

I batteri chemio-eterotrofi generano il carbonio e l'energia di cui hanno bisogno per sopravvivere dalla materia organica . Questi batteri sono decompositori, digeriscono il loro cibo rilasciando enzimi nell'ambiente circostante. Gli enzimi scompongono la materia organica in composti semplici, come glucosio e amminoacidi, che possono essere assorbiti dai batteri. Poiché la digestione avviene al di fuori della cellula batterica, è nota come digestione extracellulare. Altri batteri, chiamati chemoautotrofi, ricavano la loro energia dalle sostanze chimiche inorganiche e dal loro carbonio dall'anidride carbonica o da un composto correlato. I fotoautotrofi ottengono energia dalla luce. Questi batteri non decompongono la materia organica, ma sono importanti per il ciclo dei nutrienti.

Ciclismo del carbonio e dei nutrienti

I batteri sono una componente chiave dei cicli del carbonio e dell'azoto. Come le piante, i fotoautotrofi ei chemoautotrofi trasportano l'anidride carbonica dall'aria e la convertono in carbonio cellulare. Ciò significa che il carbonio diventa fisso o sequestrato nei batteri. I chemioeterotrofi svolgono un ruolo opposto nel ciclo del carbonio, rilasciando anidride carbonica nell'ambiente quando si decompongono la materia organica. I batteri che fissano l'azoto, come i cianobatteri, incorporano l'azoto dall'ambiente in amminoacidi e altri materiali cellulari. Alcuni fissatori di azoto formano relazioni simbiotiche con le piante, fornendo loro azoto e ricevendo carbonio in cambio. I chemioeterotrofi svolgono un ruolo fondamentale nel ciclo dell'azoto perché la digestione extracellulare di materia organica rilascia azoto solubile nell'ambiente, dove può essere assorbita dalle piante e dai batteri che fissano l'azoto.

Biofilm

Microbi sono meglio equipaggiati per abbattere la materia vegetale dura rispetto ad altri tipi di decompositori. I batteri formano colonie, note come biofilm, con altre specie batteriche, funghi e alghe. Vivere in un biofilm fornisce protezione e consente la condivisione di nutrienti e materiale genetico. I biofilm avviano il processo di decomposizione in molti ecosistemi. In torrenti e laghi, molti invertebrati di acqua dolce non possono usare le foglie finché non sono stati "condizionati" dal biofilm. Il condizionamento microbico addolcisce le foglie abbattendo composti chimici complessi, come la lignina e la cellulosa. Questo rende le foglie più facili da digerire per gli invertebrati. I biofilm forniscono lo stesso tipo di servizio negli ecosistemi terrestri.

Condizioni anaerobiche

La maggior parte degli organismi richiede ossigeno per sopravvivere, ma l'ossigeno non è sempre disponibile nell'ambiente. Gli ambienti privi di ossigeno sono noti come anaerobici. Ambienti che possono essere anaerobici comprendono il fondo oceanico, lo strato di lettiera sui pavimenti e il suolo delle foreste. Gli ambienti anaerobici possono essere causati quando l'ossigeno non può muoversi attraverso il materiale, ad esempio in un terreno densamente impacchettato, o quando i microbi consumano ossigeno più velocemente di quanto possa essere sostituito. Fortunatamente, la decomposizione e il ciclo dei nutrienti sono in grado di continuare in assenza di ossigeno. Molti microbi sono in grado di scambiare l'ossigeno con altre sostanze, come gli ioni di nitrato e solfato. Alcuni gruppi come i metanogeni, che producono metano, non possono assolutamente tollerare l'ossigeno.