微生物个体虽小，却在自然界起着巨大的作用，因而促使人们去了解微生物在自然界所占的位置，而要了解这一点，就必须首先了解生态系统。所谓生态系统（ecosystem）是指生物群落与周围环境相互作用的功能系统，也就是地球表面的生物有机体和它所生活的非生物的物理、化学环境之间，以及与其他生物间都在相互作用，相互制约，并不断演变，处于一个具有一定的结构与功能的相对稳定的统一体中。所以在一定程度上，这个系统具有自我调节功能，并主要在生物的参与及作用下，完成了自然界中物质和能量的循环、迁移、转化。
生态系统中生物由下列部分组成：
①生产者
是指能利用光能及化学能等能源，将CO2、无机盐和水等简单无机物制造成复杂有机物的自养生物。其中包括海水和淡水中的单细胞藻类、多细胞藻类、水生植物，陆地上的绿色植物、光合细菌和化能细菌等。
②消费者
即指以自养生物（生产者）或其他生物有机体为食料的生物。生产者为消费者所食，较小的消费者又为较大的消费者所食，这样的每一步骤称为营养级。生产者位于营养级的最低层，人所占的营养级位于最高点。
③分解者
指具有分解动植物遗体、排泄物和大量来自人类活动产生的有机污染物能力的微生物。分解者主要是细菌、真菌等微生物，它们能把复杂的天然有机物（动植物残体）及大量的人工合成有机化合物分解为简单的有机物，最终分解为无机物，归还到环境中。所以分解者的功能是还原作用，故又称为还原者。分解者在地球的物质循环和能量流动中具有重要意义，所有生物的残体都要通过分解者的分解作用，最终形成无机物回归大地，再供绿色植物光合作用之用；进入环境的各类污染物也主要由分解者的作用使之降解转化，并使污染的环境得以净化。
随着工农业生产的发展、人口的增长，人类活动对环境的污染不断增长，尤其是现代大工业的出现，生产发展史上又经历了一次革命，人类物质生活条件大大丰富，人类活动领域空前扩展，与此同时，也带来了新的环境问题，过去长时期中农业生产排放的废料，已逐渐纳入物质生物小循环，而得以迅速净化，重复利用。如今大规模的工业生产，把大量埋于地下的矿藏开采出来投入环境，每年都推出成千上万种人工合成的化合物，工业生产和消费过程中排放的废料、农田中冲淋流失的农药等，大多是自然界的生物所不熟悉的。因此，难于为生物降解、同化或转化，并造成了所谓的环境危机，影响到人类子孙后代的健康，危及工农业生产本身的可持续发展，从而引起了人类的高度重视。科学的进步和发展为保护环境、控制并治理污染提供了技术保证。人们对污染物高效降解菌的筛选驯化、污染物降解途径的研究、基因工程菌技术的进展、污染物工业化处理中涉及的反应器、机械、电力、供气、监测和控制技术的完善、对污染物的物理、化学、生物监测技术的进步等都为环境污染控制打下了坚实的基础。人们设想模仿自然界的污染物（包括生物自身的排泄物、遗体及其它外来污染物）在生态系统中循环迁移转化的规律，通过工程学上的措施，为污染物的分解者――微生物提供合适的环境条件（温度、pH、营养、溶解氧等），以强化微生物对环境污染物的降解和转化，达到消除环境污染的目的。污染控制微生物工程就是在这一需要下诞生并在近年来得到了迅速的发展。
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