Экология микроорганизмов: Конспект лекций № 1-5. Введение в экологию микроорганизмов. Симбиотические взаимоотношения микроорганизмов с животными и человеком, страница 23

Таким образом, циклические превращения углерода и кислорода облигатно связаны между собой посредством кислородного фотосинтеза, с одной стороны, и аэробного дыхания - с другой. Следует иметь в виду, что это только упрощенная схема. Незначительный вклад в фиксацию углекислого газа вносят, например, хемолитоавтотрофные и некоторые другие бактерии. Понятно, что существенное влияние на баланс углерода и кислорода в среде оказывают разнообразные физико-химические процессы, связанные, например, с извержением вулканов, или хозяйственной деятельностью человека, в частности со сжиганием топливных материалов для промышленных целей. Ясно, что в результате физико-химических процессов горения образуется большое количество углекислого газа.

Минерализация органических остатков до углекислого газа и воды происходит в аэробных условиях, тогда как в анаэробных условиях природные биополимеры могут частично трансформироваться в восстановленные соединения углерода или разлагаться до углекислого газа и метана. Метанообразование и метанопотребление играют важную роль в круговороте углерода. В анаэробных условиях метан образуется бактериями метаногенами. Количество метана образуемого метаногенами достигает 1 млрд. тонн в год. В аэробных условиях метан потребляется метанотрофными бактериями. Попадая в атмосферу, метан способствует развитию "парникового эффекта", ведущего к глобальному потеплению климата. Метанотрофные бактерии уменьшают количество метана, попадающего в атмосферу, и таким образом препятствуют развитию «парникового эффекта». Поэтому экологическая роль метанотрофных бактерий представляется очень важной.

Участие микроорганизмов в круговороте азота. Азот также как углерод и кислород является важнейшим элементом органической жизни. Основными микробиологическими процессами, связанными с превращением азотистых веществ, являются аммонификация, нитрификация, денитрификация и фиксация молекулярного азота (Рис. 5). Рассмотрим общую схему биологического круговорота азота. Считают, что этапом, ограничивающим скорость круговорота азота, является процесс азотфиксации. Это в основном биологический процесс, и единственными организмами, способными его осуществлять, являются бактерии. Способность к азотфиксации широко распространена среди бактерий. Биологическая фиксация азота  в природе осуществляется частично свободноживущими, а частично симбиотическими азотфиксирующими бактериями. К азотфиксаторам относятся как аэробные, так и анаэробные бактерии. К какой бы группе не относился азотфиксатор, конечным продуктом азотфиксации всегда являются азотсодержащие органические вещества. Эти азотсодержащие органические вещества могут либо находится в составе клеток микроорганизмов, либо, при симбиотической азотфиксации, они находятся в составе растений, а при поедании растений животными попадают в тело животных.

Останки животных, погибшие растения и их части, клетки микроорганизмов, а также прижизненные выделения различных организмов постоянно пополняют запасы органического азота почвы и водоемов. Эти вещества используются многими видами бактерий и грибов, как в качестве энергетического субстрата, так и в конструктивном обмене. Микробиологическое превращение азотсодержащих  органических соединений (белка, мочевины, нуклеиновых кислот, хитина и других веществ) сопровождается освобождением аммиака, вследствие чего данный процесс получил название аммонификации. Его называют также гниением. Аммонификация – один из важнейших процессов, определяющих плодородие почвы, поскольку при этом азот из недоступной  для растений формы переходит в аммиак. В разложении белков участвуют многочисленные грибы, бактерии, в том числе представители родов Bacillus, Pseudomonas, Proteus и др.