باکتری تجزیهکننده: مأموران پنهان بازیافت طبیعت
باکتری تجزیهکننده چیست و چه میکند؟
یک سیب را تصور کنید که پس از گاز زدن، بخشی از آن روی زمین در جنگل میافتد. پس از چند هفته، این تکه سیب نرم، تیره و تقریباً ناپدید میشود. این اتفاق جادویی نیست، بلکه کار باکتریهای تجزیهکننده است. این باکتریها نوعی میکروارگانیسم² هستند که از مواد آلی مرده مانند بقایای گیاهان، جانوران یا زبالههای آشپزخانه به عنوان غذا استفاده میکنند و آنها را به مواد سادهتر و غیرآلی تجزیه میکنند .
فرآیند تجزیه در واقع یک واکنش شیمیایی است که با کمک این باکتریها رخ میدهد. این باکتریها با ترشح آنزیمهای مخصوص، مولکولهای پیچیدهی مواد آلی را میشکنند. محصول نهایی این کار، موادی مانند آب، دیاکسید کربن ($CO_2$) و مواد معدنی است که یا وارد هوا میشوند یا به خاک برمیگردند و به عنوان غذا در اختیار گیاهان قرار میگیرند . به زبان ساده:
بدون این باکتریها، کرهی زمین به زودی زیر انبوهی از زبالهها و اجساد مدفون میشد و چرخهی حیات متوقف میگشت. آنها جاروبکنندههای اصلی طبیعت هستند .
انواع باکتریهای تجزیهکننده: هوازی در مقابل بیهوازی
باکتریهای تجزیهکننده بر اساس نیازشان به اکسیژن به دو دستهی اصلی تقسیم میشوند که هر کدام در شرایط خاصی فعالیت میکنند .
| ویژگی | باکتریهای هوازی | باکتریهای بیهوازی |
|---|---|---|
| نیاز به اکسیژن | برای تنفس و تجزیه به اکسیژن نیاز دارند. | در نبود اکسیژن فعالیت میکنند. |
| محل فعالیت | لایههای سطحی خاک، آبهای جاری، تودهی کمپوست. | عمق خاک، کف دریاچهها و مردابها، داخل لولههای فاضلاب مسدود. |
| سرعت تجزیه | سریعتر و با بازدهی بیشتر. | کندتر. |
| محصولات نهایی | عمدتاً دیاکسیدکربن، آب و گرما. | گاز متان ($CH_4$)، گازهای بدبو مانند سولفید هیدروژن، و اسیدهای آلی. |
| یک مثال ملموس | بوی مطبوع خاک جنگل پس از باران، ناشی از فعالیت این باکتریهاست. | بوی تخم مرغ گندیده از چاه فاضلاب، به دلیل تولید گاز سولفید هیدروژن است. |
در طبیعت، اغلب هر دو نوع باکتری در کنار هم و در لایههای مختلف یک تودهی آلی (مثل یک توده کمپوست) کار میکنند. باکتریهای هوازی در سطح که اکسیژن بیشتری هست فعالیت میکنند و باکتریهای بیهوازی در عمق که اکسیژن نیست به کار خود ادامه میدهند .
قهرمانان پاکسازی: از فاضلاب تا آلودگی نفتی
انسان از توانایی شگفتانگیز این باکتریها در صنعت و حفاظت از محیط زیست استفادههای هوشمندانهای میکند. این کاربردها فقط محدود به تجزیهی زبالههای خانگی نیست.
• تصفیهی فاضلاب: یکی از مهمترین کاربردها است. در تصفیهخانههای فاضلاب، باکتریهای هوازی ویژهای به فاضلاب اضافه میشوند. این باکتریها مواد آلی و آلودهکنندههای موجود در فاضلاب (مانند بقایای غذا، چربی و فضولات) را میخورند و تجزیه میکنند. محصول نهایی، آبی نسبتاً تمیز و لجنی است که خود میتواند به عنوان کود استفاده شود .
• پاکسازی آلودگیهای نفتی: نشت نفت در دریا یا خاک یک فاجعهی زیستمحیطی است. دانشمندان باکتریهایی را کشف و پرورش دادهاند که میتوانند نفت و ترکیبات سمی آن را به عنوان غذا مصرف کنند! برای مثال، پژوهشها نشان داده باکتریهایی مانند سودوموناس³ و آرتروباکتر⁴ که در خاکهای آلوده به نفت وجود دارند، میتوانند درصد زیادی از هیدروکربنهای نفتی را در مدت زمان کوتاهی تجزیه کنند . این روش که پاکسازی زیستی⁵ نام دارد، روشی مقرون به صرفه و دوستدار طبیعت برای مقابله با این آلودگیهاست.
• تولید کمپوست (کود آلی): وقتی شما پوست میوه، تفاله چای و ضایعات سبزیجات را در یک سطل مخصوص در باغچه میریزید، در حال ایجاد یک کارخانهی کوچک باکتریایی هستید. باکتریهای تجزیهکننده، این مواد را به کودی غنی و سیاهرنگ به نام کمپوست تبدیل میکنند که بهترین غذا برای گیاهان است .
پرسشهای مهم و اشتباهات رایج
خیر. این یک اشتباه رایج است. در حالی که برخی باکتریها باعث بیماری میشوند، اما اکثر باکتریها بیضرر یا حتی مانند باکتریهای تجزیهکننده، بسیار مفید هستند. بدن انسان نیز میزبان میلیاردها باکتری مفید است که به هضم غذا و محافظت در برابر بیماریها کمک میکنند .
خیر. حتی اگر مادهای به سرعت تجزیه شود، رها کردن آن در جنگل یا کنار ساحل آلودگی بصری ایجاد میکند و ممکن است برای حیوانات خطرناک باشد. همچنین، تجزیه در هر مکانی ممکن است مدت زیادی طول بکشد. بهترین راه، جمعآوری پسماندها و انداختن آنها در سطلهای زباله یا بهتر از آن، تبدیل آنها به کمپوست در خانه است .
پلاستیکهای معمولی به دلیل ساختار شیمیایی بسیار پیچیده و مقاوم، برای باکتریهای معمولی غیرقابل تجزیه هستند و صدها سال در طبیعت باقی میمانند. اما دانشمندان در حال تحقیق بر روی باکتریها و آنزیمهای خاصی هستند که توانایی شکستن برخی پلیمرهای پلاستیکی را داشته باشند. همچنین پلاستیکهای «زیستتخریبپذیر» وجود دارند که از مواد گیاهی ساخته شده و توسط برخی میکروارگانیسمها در شرایط صنعتی تجزیه میشوند .
پاورقی
¹ باکتری تجزیهکننده (Decomposer Bacteria): باکتریهایی که مواد آلی مرده یا زائد را تجزیه کرده و به مواد معدنی ساده تبدیل میکنند.
² میکروارگانیسم (Microorganism): موجودات زندهی بسیار کوچکی که تنها با میکروسکوپ دیده میشوند.
³ سودوموناس (Pseudomonas): سردهای از باکتریهای رایج در خاک و آب که توانایی تجزیهی طیف وسیعی از مواد آلی و آلایندهها را دارند .
⁴ آرتروباکتر (Arthrobacter): سردهای از باکتریهای خاکزی که در تجزیهی ترکیبات سختتجزیهپذیر مانند برخی آلایندهها نقش دارند .
⁵ پاکسازی زیستی (Bioremediation): فناوری استفاده از موجودات زنده (مانند باکتریها) برای پاکسازی خاک، آب و هوا از آلایندهها .
