Микроорганизмы играют неоценимую роль в природе: они разрушают различные мертвые органические остатки растений, животных, в том числе пчел и шелкопрядов, и их продуктов,
— хитина, воска, шелка, коконов. Они возвращают связанные мертвые органические соединения и восстанавливают общий баланс веществ в круговороте природы. Особо важную роль в круговороте веществ играет круговорот азота и углерода. Свободный азот воздуха могут усваивать с помощью фотосинтеза зеленые растения и с помощью хемосинтеза
— азотфиксирующие клубеньковые бактерии. Животные используют готовые органические соединения азота. Они получают его из растений и микроорганизмов в виде аминокислот и других азотистых соединений. Микроорганизмы разрушают трупы животных. Процесс разложения белков и других азотистых соединений носит название гниения. Белковая молекула под действием протеолитических ферментов гнилостных микроорганизмов распадается до альбумоз и пептонов, другие бактерии, усваивающие альбумозы и пептоны, расщепляют их до аминокислот и далее новые микробы — до аммиака, сероводорода, углекислого газа, воды и водорода.
Круговорот углерода также совершается с участием микроорганизмов. Синтезированные растениями из углекислоты сложные органические соединения (углеводы) расщепляются до простых соединений под действием микроорганизмов. Глубокий процесс расщепления углеводов в анаэробных условиях носит название брожения.
Различают брожения: спиртовое, уксуснокислое, молочнокислое, маслянокислое, в зависимости от того, какие образуются конечные продукты. В каждом виде брожения принимают участие определенные микроорганизмы. По окончании одного вида брожения создаются благоприятные условия для развития другого вида брожения. В конечном счете при аэробном и анаэробном процессе микроорганизмы превращают углеводы в воду и углекислоту.