Экология микроорганизмов: Конспект лекций № 1-5. Введение в экологию микроорганизмов. Симбиотические взаимоотношения микроорганизмов с животными и человеком, страница 22

Во время безраздельного господствования бактерий на Земле, примитивные бактериоценозы осуществляли все звенья первичного круговорота веществ. Огромную роль в круговороте веществ в природе бактерии и другие микроорганизмы играют и сейчас. В природе происходит постоянный круговорот разнообразных элементов, в котором участвуют как растения и животные, так и микроорганизмы. Разнообразные этапы круговорота элементов осуществляются организмами разного типа. Непрерывное существование каждой отдельной группы организмов зависит от химического превращения элементов, осуществляемого другими группами. Разрыв цикла каждого элемента в какой-либо одной точке прервал бы всякое проявление жизни. Все основные элементы необходимые для жизни (углерод, кислород, азот, сера и фосфор) подвергаются циклическим превращениям. Эти циклы действуют как в планетарном масштабе, так и в конкретных ландшафтах-экосистемах. Биогеохимические циклы также взаимосвязаны друг с другом. Рассматривая круговороты отдельных элементов, мы в первую очередь будем концентрировать внимание на той роли, которую играют микроорганизмы в этих круговоротах.

Участие микроорганизмов в круговороте углерода и кислорода. Центральное место в системе биогеохимических циклов занимает цикл углерода и сопряженный с ним цикл кислорода. Циклические превращения углерода и кислорода осуществляются главным образом в результате двух процессов (Рис. 4). С одной стороны, в результате кислородного фотосинтеза происходит фиксация углекислого газа, и при этом углерод из окисленной формы переходит в восстановленную, в которой он находится в органических соединениях. При этом восстановленная форма кислорода (Н₂О) окисляется до молекулярного кислорода (О₂). С другой стороны, при аэробном дыхании в результате диссимиляционных процессов происходит минерализация органических веществ, при этом поглощается кислород и выделяется углекислый газ. Таким образом, происходит окисление органических веществ до углекислого газа и регенерация восстановленной формы кислорода (Н₂О).

Что касается кислородного фотосинтеза, то основными организмами, проявляющими фотосинтетическую активность на суше, являются семенные растения. Водоросли и цианобактерии вносят лишь небольшой вклад в фотосинтез на суше. Однако считают, что в океанах именно микроскопические фотосинтезирующие организмы играют наиболее важную роль в фотосинтезе.

Океану вообще принадлежит ключевая роль в регуляции и поддержании баланса углекислого газа в атмосфере. В результате химического взаимодействия углекислого газа и воды (карбонат-гидрокарбонатная система) в океанах содержится огромная масса угольной кислоты. Углекислый газ, растворенный в океане, почти в 60 раз превышает массу углекислого газа, находящегося в атмосфере. Фотосинтез и потребление растворенного углекислого газа  происходит в поверхностных слоях воды, куда проникает солнечный свет. Фотосинтезирующие организмы, и главным образом микроорганизмы, а также карбонатная система Мирового океана регулируют концентрацию углекислого газа в атмосфере (на уровне около 0,03%), что способствует сохранению приземной температуры в пределах оптимальных для жизни.

Основная роль сапрофитных микроорганизмов заключается в том, что они обеспечивают минерализацию мертвых остатков, т. е. перевод углерода органических веществ в углекислый газ, пополняя его запасы в воздухе. О важности этого процесса говорит тот факт, что подсчитано, что весь углекислый газ атмосферы в случае отсутствия его пополнения был бы полностью исчерпан при современной скорости фотосинтеза менее чем за 20 лет. Основную массу органического вещества окисляют бактерии и грибы. В общем балансе веществ на Земле бактериям и грибам принадлежит не меньшая роль, чем фотосинтезирующим зеленым растениям, водорослям и цианобактериям.