微生物是海洋生态系统不可或缺的组成部分。随着采集方法、显微观察方法及分子生物学技术的进步，人类已有能力识别最微小的海洋微型生物。海洋中遍布着大量的细菌与病毒，它们在生态系统中发挥着重要作用。人们很早就知道，海洋中的浮游植物（微藻类）是食物链的基础，它们生长与繁殖的能量与物质来源是太阳光与营养盐，但对于某些细菌等微生物作为基础生产者的重要性才刚认识到。近年，在远洋的深层及贫营养盐海域的表层，人们意外发现了高密度、极微小的能进行光合作用的微型生物，其中包括直径约0.2微米的细菌，较原始的原绿藻类Prochlorococcus，以及与细菌相似、对温度与化学条件有较强耐受力的古细菌（Archaea）。大洋区域的蓝藻等原核藻类也进行着光合作用。另外，原绿藻类往往与海鞘群体共生［15］。
即使在今天，人们对微型生物的物种鉴定也并非易事，对它们的进化过程也几乎一无所知，但对其在生态系统中发挥的多种作用却已研究得相当清楚。例如细菌在碳、氮、硫等元素的循环中发挥了重要作用，在各种海洋环境中都发现了起特定作用的细菌种或种群。它们能将微藻及原生动物富含碳元素的有机分子消化、分解并同化浮游动物粪便内的有机物，转化为自身可利用的营养。营养盐的再生产以这种形式在海洋的所有深度中进行。动物遗骸或大块的有机物沉入海底后被细菌分解，但在再生产较活跃的海洋表层或中层，这些遗骸或有机物在到达海底前就已被完全分解。
活着或死亡的细菌团块都以海雪（sea snow）的形式在海中飘浮。在深海拍摄的照片背景中随处可见到“白色雪花”，这就是细菌团块形成的海雪。
海洋中几乎所有生物都依赖光合作用生成的有机物为基础存在于生物链中，但也有少数特别的生物能利用简单的化学反应（化能合成作用）产生的能量来维持生命。光合自养生物除了一般的藻类以外，还包括前述原始的蓝藻及原绿藻等，它们大多在海中浮游生活，也有些与海洋动物共生。(www.xing528.com)
微型生物的同化与分解功能与物种多样性相关。未来人类也许能发现更多功能群，并将研究清楚生物大小与其生态功能的关系。物质循环在食物链中的流向是由基础生产者的体形大小所决定的。它们中较大的个体为浮游动物所食，快速转换为捕食者的能量，并沿食物链逐级转换为更大型动物的能量。微型生物等体形较小的个体，首先进入与营养盐生产及再循环相关的食物链中。它们形成较大的有机物团块，或在大型动物的体表聚集成块，为微小的原生动物所食，原生动物进一步被更大的动物捕食后才进入食物链（图5）［16］。
图5 海洋生物的食物链与微型生物食物链
虚线指代谢过程中释放出的溶解状态的有机碳。溶解状态的有机碳是从属营养细菌的碳元素来源。海洋中还存在与大型生物食物链（从浮游植物到食鱼性鱼类）不同的微型生物食物链，即从从属营养细菌到原生动物，再到大型浮游生物
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