与陆地相比，海洋环境具有高盐、高压、低温和稀营养的特征。海洋微生物长期适应复杂的海洋环境，因而有其独具的特性。
作为分解者，海洋微生物促进了物质循环，在海洋沉积成岩及海底成油成气过程中，都起了重要作用。还有一小部分化能自养海洋微生物，是深海生物群落中的生产者。海洋细菌可以污损水工构筑物，在特定条件下其代谢产物如氨及硫化氢也可毒化养殖环境，从而造成养殖业的经济损失。海洋微生物中有些可以拮抗陆源致病菌，有些能够降解多种类型的污染物，还有的可能提供新抗生素以及其他药物资源。因而，随着研究技术的进步，海洋微生物日益受到重视。
海洋堪称世界上最庞大的恒化器，能承受巨大的冲击（如污染）而仍保持其生产力；微生物在其中是不可缺少的活跃因素。自人类开发利用海洋以来，竞争性的捕捞和航海活动、大工业兴起带来的污染以及海洋养殖场的无限扩大等，使海洋生态系统的动态平衡遭受严重破坏。海洋微生物对环境变化反应灵敏，适应力强，繁殖速度快，可迅速形成异常环境微生物区系，积极参与氧化还原活动，调整与促进新动态平衡的形成。从暂时或局部的效果来看，其活动结果可能兼有利与弊，但从长远或全局的效果来看，微生物的活动始终是海洋生态系统中最积极的一环。
在海洋动植物体表或动物消化道内往往形成特异的微生物区系。例如，弧菌等是海洋动物消化道中常见的细菌，分解几丁质的微生物往往是肉食性海洋动物消化道微生物区系的成员，利用多糖的细菌常是某些海藻上的优势菌群。微生物代谢的中间产物如抗生素、维生素、氨基酸或毒素等是促进或限制某些海洋生物生存与生长的因素。某些浮游生物与微生物之间存在着相互依存的营养关系。例如，细菌为浮游藻类提供维生素等营养物质，浮游藻类分泌乙醇酸等作为某些细菌的能源与碳源。
此外，海洋微生物可以参与降解多种海洋污染物，有助于海水的自净化和维持海洋生态系统的稳定。
海洋弧菌
飞鱼冲浪
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白鲸遨游
海洋化能自养细菌
一些海洋细菌能进行光合作用，而海洋化能自养细菌可通过对氨、亚硝酸盐、甲烷、氢气和硫化氢的氧化获取能量而增殖。例如，在深海热液生态系统中，某些硫细菌是利用硫化氢作为能源而增殖的生产者。不论异养还是自养微生物，其自身的增殖都为海洋游泳动物、浮游动物以及底栖动物等提供直接的营养来源。这在食物链上有助于初级或高层次的物质生产。
想一想：在深海热液生态系统中硫细菌是如何承担初级生产的“责任”的？
贝氏硫细菌
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