Trong ao nuôi tôm cá, các thành phần sinh vật tồn tại và có mối quan hệ mật thiết với nhau, tác động lẫn nhau và có mối liên quan chặt chẽ với môi trường tạo nên một hệ sinh thái của ao nuôi. Chính vì vậy, khi có thành phần trong môi trường ao nuôi bị biến động sẽ ảnh hưởng đến môi trường chung và tác động xấu đến các sinh vật khác.
Tìm hiểu về hệ sinh thái trong ao nuôi tôm mục tiêu là đánh giá mối quan hệ giữa các thành phần sinh vật với nhau và với môi trường trong ao nuôi thâm canh, các yếu tố để duy trì một hệ sinh thái ổn định tạo một môi trường tốt cho sự phát triển của tôm cá.
Chu trình Oxy và Carbon
Nguồn gốc của oxy trong ao nuôi gồm hai nguồn cơ bản là do quang hợp của các thực vật thủy sinh trong ao tạo thành và do sự hoà tan từ khí quyển. CO2 hòa tan trong nước từ các nguồn sau: hô hấp của các thủy sinh vật sống trong ao nuôi thải ra, từ sự phân hủy các chất hữu cơ, hòa tan từ khí quyển và do dịch chuyển cân bằng. Quá trình quang hợp của thực vật thủy sinh trong hệ thống ao nuôi thâm canh có tầm quan trọng rất lớn. Đây là nguồn cung cấp năng lượng chính đối với nuôi trồng thủy sản và là nguồn thức ăn hữu cơ trong hệ sinh thái, cung cấp cơ bản O2 trong môi trường nước.
Khi cacbon hữu cơ được hình thành thì O2 được giải phóng và một trong những nguyên nhân tiêu thụ O2 lại là sự phân hủy hiếu khí các chất hữu cơ bởi các vi sinh vật. Sự phân hủy xảy ra theo 2 hướng; hướng thứ nhất là tạo thành các mùn bã hữu cơ; hướng thứ hai: là tạo thành các chất vô cơ đơn giản như CO2, hơi nước, muối hoặc các loại khí độc như H2S, NH3 trong điều kiện yếm khí, các loại khí này nếu vượt quá nồng độ cho phép thì sẽ gây ảnh hưởng cho tôm nuôi, thường ở ao nuôi thâm canh sau hơn 1 tháng nuôi thì bắt đầu tích lũy các chất hữu cơ ở đáy và quá trình phân hủy sẽ xảy ra.
Chu trình Nitơ
Nitơ có thể đi vào ao nuôi từ không khí dạng nitơ phân tử (N2), và một số phân tử nitơ có thể được cố định trong chất hữu cơ nhờ tảo lam và vi khuẩn. Nước mưa rơi vào ao có chứa nitrate và vài dạng khác nhau của nitơ có thể đi vào ao qua cấp nước. Nitơ vô cơ có thể được đưa vào trong phân bón, nitơ hữu cơ có trong thức ăn và phân hữu cơ. Nitơ còn có nguồn gốc từ quá trình phân hủy các protein trong vật chất hữu cơ điều kiện bình thường (có O2) và điều kiện yếm khí (không có O2). Trong ao, nitơ trải qua sự biến đổi từ hoạt động sinh học.
Chu trình của nitơ bắt đầu từ quá trình quang hợp và được kết thúc bằng sự phân hủy xác động vật, thực vật thủy sinh. Theo chu trình đó nitơ chuyển hóa từ thể hữu cơ phức tạp thành hợp chất vô cơ đơn giản được gọi là sự hoàn sinh. Nhờ có quá trình hoàn sinh này mà các muối dinh dưỡng được bổ sung liên tục cho ao nuôi.
Chu trình Photpho
Các nguồn photpho trong ao nuôi: Từ nguồn nước cấp cho ao nuôi, từ thức ăn bổ sung, từ sự phân hủy hợp chất hữu cơ. Nền tảng của liên kết photpho trong môi trường là acid H3PO4, nó tạo thành khoáng chất với các cation như Ca2+, Al3+, Fe3+... Vòng tuần hoàn của photpho trong ao nuôi có thể tách làm hai phần: photpho trong nước và photpho trong bùn. Photpho có trong nước tự nhiên ở các dạng PO4-, H2PO4-, HPO42- của acid H3PO4 do có sự phân ly:
H3PO4 
H+ + H2PO4-
H2PO4- H+ + HPO42-
HPO4- H+ + PO43-
Chu trình lưu huỳnh
Nguồn lưu huỳnh trong ao nuôi thủy sản từ nước chứa nhiều ion SO42- cung cấp cho ao nuôi và thức ăn bổ sung. Vi sinh vật phân hủy các chất hữu cơ chứa lưu huỳnh và sử dụng một phần của thành phần này để xây dựng tế bào của chúng và vô cơ hóa phần còn lại. Trong môi trường hiếu khí lưu huỳnh bị oxy hóa thành H2S. Dưới những điều kiện yếm khí, vi khuẩn phản sunphate SO42- là chất nhận điện tử và chuyển hóa SO42- thành H2S (quá trình phân giải, khử sunphate hóa). Khí H2S được sinh ra trong quá trình trên là chất độc đối với tôm nuôi trong ao và sự tồn tại của oxy trong nước.
Cuối cùng, tôm cá sống trong môi trường nước, chỉ một yếu tố trong môi trường nước thay đổi cũng có thể có những tác động tích cực hoặc tiêu cực đến đối tượng sống trong đó. Vì vậy, chất lượng nước đóng vai trò hết sức quan trọng quyết định đến năng suất và sản lượng của vụ nuôi. Để tăng năng suất, người nuôi phải can thiệp các biện pháp kỹ thuật để có thể duy trì chất lượng nước ổn định và thuận lợi cho động vật thủy sản phát triển trong suốt quá trình nuôi.
