Un ecosistema próspero funciona como un sistema cerrado, reteniendo nutrientes año tras año. Por el contrario, los paisajes agrícolas, como los campos de maíz, exportan nutrientes esenciales a través de los cultivos cosechados, rompiendo el ciclo. Sin embargo, los bosques tropicales intactos mantienen intacta la mayor parte de su fertilidad porque la madera aprovechada es mínima y la materia orgánica permanece in situ. El desafío es que muchos nutrientes están encerrados en los restos de las plantas y no pueden ser absorbidos directamente por las raíces.
Las bacterias son el grupo de organismos más diverso de la Tierra y prosperan en entornos que van desde aguas termales ácidas hasta respiraderos de aguas profundas pobres en oxígeno. Dentro de esta diversidad, un subconjunto (los descomponedores) desempeña un papel fundamental en el ciclo de los nutrientes al descomponer la materia orgánica muerta y devolver minerales utilizables al suelo.
En los suelos de los jardines, las bacterias descomponedoras transforman los residuos frescos de plantas y animales en humus, una matriz orgánica estable que retiene el carbono y mejora la fertilidad a largo plazo. Los suelos forestales dependen de estos microbios para descomponer la hojarasca leñosa, evitando la acumulación de carbono en el suelo del bosque y manteniendo el equilibrio de CO₂ atmosférico. Además, muchos organismos superiores se alimentan de estas bacterias, recibiendo así los nutrientes reciclados almacenados en su interior.
Más allá de la descomposición, ciertas bacterias convierten activamente el nitrógeno atmosférico (N₂) en formas disponibles para las plantas, como amonio y nitrato, un proceso conocido como fijación biológica de nitrógeno. Los representantes más conocidos pertenecen al género Rhizobium y forman nódulos simbióticos en las raíces de las leguminosas, pero otros géneros (p. ej., Azotobacter, Frankia) realizan funciones similares. Este proceso es vital porque el nitrógeno puede perderse a la atmósfera mediante desnitrificación o volatilización; Los microbios fijadores de nitrógeno lo recuperan y lo reciclan nuevamente en el suelo.
