湿地には多くの種類の微生物や植物が生息していることがよくあります。 湿った土壌に見られる理想的な物理的および化学的条件は、最小の微生物から最大の植物まで、多様な生物を生み出しました。 この生物多様性は種間の相互作用を生み出し、それによってエネルギーの流れをより有効に利用し、湿地生態系の自然プロセスに優れた効率をもたらします。 生物活性に基づいて廃水を処理するように設計された湿地は、初期投資コスト、運用コストとメンテナンスコストを削減し、より安定したシステムパフォーマンスをもたらします。

次の記事では、廃水処理に応用される湿地の生態について紹介します。

パート 1: 湿地のバクテリオファージと菌類

湿地と水生生息地は、微生物の成長と繁殖に適した条件を提供します。 微生物の 2 つの重要なグループは、細菌と真菌です。 これらの微生物は、主にさまざまな種類の廃水に含まれる化学成分の同化、変換、再利用における役割により、湿地廃水処理システムにおいて非常に重要な役割を果たしています。 違う排水。

湿地における細菌の分類は複雑で頻繁に変化しますが、一般に認識されている細菌および真菌のグループがこの環境に存在します。 細菌は原核生物に分類されます。 真菌は、核膜によって細胞質から分離された核を持っているため、真核生物に分類されます。

1. 細菌

細菌は、形態、化学的、栄養的、および代謝的特徴に従って分類される単細胞の原核生物です。 Bergey’s Manual では、進化の関係に関連して細菌を 19 のグループに分類しています。 ほとんどの細菌は、球菌、桿菌、スピロヘータ、およびフィラメントの 4 つの形態に従って分類できます。 これらの生物は単独で増殖することも、細胞のグループで増殖することもでき、対になってコロニーの連鎖を形成します。 細菌は通常、細胞が 2 つの等しい娘細胞に分裂する細胞分裂によって繁殖します。

ほとんどの細菌は従属栄養性です。これは、細菌が有機化合物から増殖するために栄養とエネルギーを必要とすることを意味します。 さらに、一部の独立栄養細菌は、無機炭素源 (二酸化炭素など) から有機分子を合成します。

細菌の中には、単独で移動できないものもあれば、鞭毛を使って移動するものもあります。 湿地では、ほとんどの細菌は植物、腐朽した有機物、土壌の固体表面に存在します。

2. キノコ

真菌は、酵母、カビ、果実状の菌類などの真核生物のグループを表します。 すべての菌類は従属栄養性です。つまり、エネルギーを必要とし、有機炭素源を持っています。 菌類の栄養経路のほとんどは腐生性であり、死んだ有機物の分解に基づいています。 菌類は湿地環境に豊富に存在し、水処理において重要な役割を果たしています。

菌類は湿地環境における炭素（細菌と藻類の共生プロセス）やその他の栄養素の再利用を仲介するため、湿地では生態学的に重要です。 微生物の作用により、植生は腐敗し、水生菌類の増殖の媒体となり、予防措置により死んだ有機物が分解されます。

菌類は藻類 (地衣類) や高等植物 (菌根) と共生し、宿主による空気、水、土壌からの栄養素の取り込み効率を高めます。 湿地環境において、有毒金属やその他の化学物質の影響により菌類が抑制されていると仮定します。 その場合、栄養素の分解が減少し、高等植物を処理する藻類の能力が大幅に制限される可能性があります。 湿地では、死んだ植物や腐った植物に菌類が多く見られます。

3. 微生物の生体代謝

細菌によって行われる最も重要な化学変化は、化学反応を触媒する特定のタンパク質である酵素によって制御されます。 程度はさまざまですが、細菌と真菌は、特定の反応を触媒する能力に応じて分類されます。 微生物の代謝には、エネルギーの放出またはエネルギーの化学的貯蔵を使用した有機化合物の合成とともに、複雑な有機化合物をより単純なものに分解するための酵素の使用が含まれます。

微生物の代謝は、適切な酵素の存在だけでなく、温度、溶存酸素（DO）、水素イオン濃度（pH）などの環境条件にも依存します。 さらに、変換による化学基質の濃度は、反応速度の決定に重要な役割を果たします。

4. 微生物の代謝

微生物の代謝中、炭水化物はピルビン酸に分解され、グルコース 1 分子につき 2 分子のピルビン酸と 2 分子のアデノシン三リン酸 (ATP) が生成され、その後ピルビン酸が分解されます。 発酵または呼吸を通じて。

• 酸素のない基質条件でのリン酸化による発酵により、乳酸、エタノール、その他の有機酸などのさまざまな有機最終生成物が形成されます。

• 好気呼吸は、炭水化物が CO2、水、エネルギー (完全に酸化されたグルコース分子ごとに 38 個の ATP 分子) に分解される生化学反応です。 クレブス回路は、二酸化炭素の損失 (脱炭酸) とエネルギー貯蔵 (グルコース 1 分子あたり 2 つの ATP 分子) を引き起こします。 好気呼吸に対する一般的な反応は次のように要約できます。

C₆H₁₂O ₆ + 6H₂O + 6O ₂ +38ADP +38P = 6CO ₂ + 12H₂O + 38ATP

さらに、完全な好気呼吸中に、元のグルコース分子のエネルギーの約 60% が熱として失われます。

• 嫌気呼吸は、遊離酸素の不在下で発生する代替異化プロセスです。 嫌気呼吸では、他のいくつかの無機化合物が最終的な電子受容体として使用されます。 嫌気性呼吸はより少ない量のエネルギーを生成します。 この呼吸形態は、湿地や水生生息地で発生する特定の細菌群にとって重要です。 シュードモナス属およびバチルス属の細菌は、最終的な電子受容体として硝酸態窒素を使用し、脱窒によって亜硝酸塩、亜酸化窒素 (N2O)、または窒素ガス (N2) を生成します。 細菌 Desulfovibrio は、H2S の形成につながる電子受容体として硫酸塩 (SO42-) を使用します。 メタノバクテリアは炭酸塩 (CO32-) を使用してメタンガス (CH4) を生成します。