着研究的不断深入，微生物在全球物质能量循环中起到的作用被越来越多地认识到，对微生物生态学的研究将对气候、环境研究起到至关重要的作用。微生物生态学的核心问题包括：由于环境中只有很小比例的微生物能够在培养基中分离，目前分子生物学方法被普遍採用，即分子生态学。随着卫星遥感技术的发展，人造卫星照片可以帮助监测全球性的微生物发展变化，提供更准确的信息，如水华的产生。