Mikroorganisme merupakan makhluk hidup yang berukuran mikroskopis seperti bakteri, kapang, jamur, virus. Mikroorganisme ada dimana-mana, di sekitar kita, di lingkungan kita, baik dalam ekosistem yang basah maupun kering, mikroorganisme menghuni tanah, air dan atmosfer. Di dalam siklus kehidupan makhluk hidup di bumi, mikroorganisme memiliki peranan penting dalam proses dekomposisi. Mikroorganisme pendekomposisi ini disebut dekomposer. Dekomposisi adalah proses penguraian senyawa organik menjadi anorganik sehingga dapat dikembalikan ke alam dalam bentuk paling sederhana.
Ekosistem sangat memerlukan proses dekomposisi, seandainya proses itu tidak dapat terjadi maka stabilitas ekosistem terganggu. Adanya rantai makanan dalam suatu ekosistem akan diakhiri oleh dekomposer atau pengurai seperti jamur dan bakteri. Proses penguraian bahan organik menjadi anorganik oleh mikroorganisme/mikroba akan membantu tumbuhan atau organisme autotrof lainnya dalam mendapatkan nutrien yang dibutuhkan untuk bertahan hidup, tumbuh dan berkembang biak. Selanjutnya, tumbuh-tumbuhan akan menjadi produsen dan hasil produksinya dikonsumsi oleh konsumen tingkat pertama (herbivora/omnivora), kemudian konsumen tingkat pertama akan menjadi makanan bagi konnsumen tingkat kedua. Konsumen terakhir mati akan dimakan oleh detritus, dan terakhir proses berlanjut oleh dekomposer (mikroorganisme).
Proses dekomposisi yang dilakukan oleh mikroorganisme baik bakteri, kapang, dan jamur berlangsung tidak hanya di darat tapi juga di dalam ekosistem perairan. Bukan hanya di dalam kondisi normal tapi juga tercemar. Terlebih di lingkungan tercemar yang sekarang ada dimana saja akibat banyaknya limbah industri, penggunaan pupuk dan pestisida kimia, sampah rumah tangga, pertambangan mineral, minyak bumi, proyek energi dan sebagainya.
Peran mikroba juga sangat membantu dalam pemulihan lingkungan yang tercemar. Mikroba dapat menjadi agen bioremidiasi. Bioremidiasi merupakan aktivitas penggunaan mikroorganisme untuk mengurangi polutan sekaligus menurunkan tingkat toksisitas dari berbagai senyawa polutan. Mikroorganisme akan melakukan proses tersebut menggunakan enzim-enzim yang diproduksi di dalam sel, menggunakan bahan-bahan yang ada pada substratnya untuk dijadikan modal energi untuk tumbuh dan berkembangbiak. Kemudian mereka akan menghasilkan metabolit-metabolit primer maupun sekunder yang dilepaskan ke lingkungan dan dapat dimanfaatkan oleh lingkungan.
Enzim-enzim di dalam sel mikroba dapat merombak atau mentranformasi dan memodifikasi senyawa yang beracun menjadi tidak beracun. Ini juga satu lagi alasan yang membuat mikroba memiliki peranan yang sangat penting di dalam ekologi. Bahan-bahan beracun yang ada di dalam lingkungan jika sampai dikonsumsi oleh hewan dan manusia dapat mengakibatkan dampak buruk, seperti keracunan, penyakit atau kematian.
Mikroba juga berperan penting dalam siklus biogeokimia.
Siklus biogeokimia merupakan rangkaian perubahan unsur-unsur yang melibatkan faktor biotik dan abiotik dalam suatu ekosistem. Siklus ini merupakan siklus dari unsur-unsur vital yang ada di alam, seperti siklus Karbon (C), Nitrogen (N), Oksigen (O), Hidrogen(H), Sulfur (S), Fosfor (P). Peranan mikroba dalam proses pendauran ini dapat dicontohkan antara lain adanya spesies mikroba seperti Azospirillum sp. yang dapat memfiksasi nitrogen bebas (N2) atmosfer sehingga N2 dapat digunakan untuk sintesis senyawa organik seperti asam amino. Proses reduksi nitrat menjadi gas nitrogen inert yang melengkapi siklus nitrogen dilakukan oleh spesies bakteri seperti Pseudomonas dan Clostridium dalam kondisi anaerobik. Ada pula bakteri pelarut fosfor seperti dari genus Pseudomonas.
Peran mikrooorganisme dalam kestabilan ekologi pada suatu ekosistem juga didapatkan sebagai agen biokontrol. Banyak bakteri seperti Azotobacter, Bacillus, Rhizobium yang termasuk di dalam golongan PGPR (Plant Growth Promoting Rhizobacteria). PGPR merupakan bakteri yang dapat memperngaruhi peningkatan pertumbuhan tanaman inangnya melalui mekanisme langsung maupun tidak langsung. PGPR akan mendukung pertumbuhan tanaman secara langsung melalui cara-cara seperti penambatan nitrogen dari atmosfer, pelarutan mineral pospat, produksi siderofor, dan sintesa hormon pertumbuhan seperti, IAA, asam giberelik, sitokinin dan etilen. Sedangkan mekanisme yang tidak langsung adalah biokontrol patogen tanaman, yaitu perusakan mikroba patogen (hama) melalui produksi antibiotik, enzim litik, hidrogen sianida, katalase dan siderofor atau melalui kompetisi nutrisi maupun ruang. Melalui dua mekanisme tersebut PGPR mampu mempengaruhi ketahanan tanaman secara signifikan serta menyokong pertumbuhan tanaman.
Dengan demikian dapat disimpulkan bahwa mikroorganisme memiliki peranan penting dalam ekologi seperti menjadi dekomposer, agen bioremidiasi, faktor biotik yang bermanfaat dalam siklus biogeokimia dan menjadi agen biokontrol dalam ekosistem. Mikroorganisme juga berperan dalam peningkatan ketahanan tanaman terhadap patogen. Selain itu, mikroorganisme dapat menghasilkan senyawa-senyawa yang berguna bagi peningkatan pertumbuhan dan produktivitas tumbuhan/produsen. Produktivitas dari produsen akan mempengaruhi kualitas dan produktivitas ekosistem.