微生物参与碳循环的转化，主要是通过它们对各种含碳化合物，特别是含碳无氮有机物的作用而进行，其主要是常见的发酵和氧化作用。

水环境表层有氧区氧化作用，底层无氧区无氧发酵作用使含碳物质转化为二氧化碳供植物光合作用利用。

养殖水体中的氮能促进或限制水产养殖生态系统中物质能量的转化，也是浮游植物生长限制性营养元素之一。

1.氨化作用含氮有机物经微生物分解而产氨的过程。氨化微生物很多，包括细菌、放线菌和真菌等。

2.硝化作用即氨经过亚硝酸的中间阶段而氧化为硝酸的过程。硝化细菌等。

3.反硝化作用即硝酸盐还原为较简单的氮化物的过程。反硝化细菌等菌种。

4.固氮作用即使游离分子氮活化而形成氮化物的作用。养殖水体中的某些微生物  具有一些特殊的酶系统，能把一般生物不能利用的氮转化为生物能利用的化合物形式，许多放线菌、真菌和藻类具有这种功能。固氮菌等。

磷作为浮游植物生长的限制性营养元素，其对水体初级生产力的限制作用往往比氮更强。

磷以3种形式存在于养殖环境中：溶解无机磷、溶解有机磷和颗粒磷，3种形式的转化在微生物的作用下构成磷的一个重要的复杂动态循环。解磷菌。

硫以3种形式存在于养殖环境中：氧化态-II（硫化物、硫化氢等)，氧化态，氧化态+硫酸盐。

许多微生物可用硫酸盐作为硫的唯一来源，以氧化态把它转变成为有机的硫氢基化合物。

微生物在水产养殖水环境的修复中，碳循环中微生物分解有机物释放二氧化碳，经植物的光合作用合成复杂的有机物，为底栖动物、鱼虾蟹类提供和多糖类物质；

氮循环中微生物通过氨化作用、硝化作用、反硝化作用和固氮作用把含氮物质变为有机氮，为水产养殖提供饵料和肥料等蛋白质物质，生成硝酸盐为藻类所利用，从而降低水体中的氨气、氨氮与亚硝酸氮，起到了净化作用；

磷循环中微生物使水中的溶解态的磷被悬浮颗粒吸咐形成颗粒态磷，经凝絮作用转为沉淀，有效地降低了水体的磷元素，同时也为动物提供了其需要的磷元素；

硫循环中在微生物的作用下产生硫酸盐和硫化氢等，其中硫化氢对许多需氧微生物有毒作用，同时硫化氢与金属生成沉淀，降低了有害的硫化氢，硫酸盐可为动物提供需要的含硫氨基酸等。