海洋植物光合作用的强度与光照强度有直接关系。每一种海洋植物都有一定的最适度或饱和光照强度。在这个光照范围内，光合作用速率可达最高水平。由于光线强度随水深而减弱，因此，在达到某一水深时，植物光合作用所产生的氧量恰好等于其呼吸作用的消耗量，即水生植物所产生的有机物质全部为其自身生命活动所消耗，其有机物的净产量正好为零。这时的光照强度称为补偿光强（补偿点）。补偿点所在的深度叫做补偿深度。补偿深度不仅取决于纬度、季节和日光照射的角度，也受天气、海况和海水混浊度（包括浮游生物的丰歉）的影响。因此，海洋中底栖植物只能分布在近岸的浅水区域，而海洋表层水中的浮游植物是海洋中主要的初级生产者。光照也是影响海藻垂直分布的重要因子。由于水对目光中各光谱的吸收率与光线波长大小成正比。因此，在海洋藻类的垂直分布中，上层的海藻为含叶绿素多的蓝绿藻，能有效利用红光；中层是含褐藻素多的褐藻，能有效利用黄光和红光；层面是含红藻素多的红藻，能有效利用蓝绿色光线。由于浮游动物以浮游植物为食，因此，浮游植物的分布直接影响着浮游动物的分布状况，同时也影响着以浮游动物为食的鱼类等动物的行为和分布。另外，除爬行类和哺乳类以外的许多海洋生物当受到机械碰撞或温度、电流和化学等刺激时，具有发光现象，以达到吸引异性、引诱食物和保护自身等生物学目的。
4.盐度与海洋生物
盐度对海洋生物的分布、形态、生长和发育都有影响。
根据水生生物对水环境含盐量的忍耐性以及进行水盐代谢和渗透压调节的适应性，可把它们分为两大类：
（1）狭盐性生物。它们只能生活在盐度稳定的环境中，如深海和大洋中的生物。
（2）广盐性生物。它们对海水盐度的变化有很大的适应性，如沿海和河口地区的生物以及洄游性动物。另外，大量的调查资料表明，不同盐度海区的物种数量存在着差异，一般盐度较低和盐度变化大的海区，其物种数目较少。这是因为海洋动物是以狭盐性变渗压种类为主的。
5.溶解气体与海洋生物
海水中溶解有大气中所有的各种气体，其中氧、氮和二氧化碳的含量很高。缺乏溶解氧的水域常有硫化氢出现，在停滞不动的海水中，还有有机分解和腐败而产生的其他气体（如甲烷）。这些溶解气体在很大程度上决定着海洋生物的生命活动。
溶解氧可大量地从大气中溶入海水，但更主要的是来自于海洋植物进行光合作用时排出的游离氧。海洋生物在呼吸作用过程中需要大量的氧气，而有机残体腐败和分解时也消耗氧气。绝大多数海洋生物在缺氧条件下会出现窒息死亡现象。海水溶解氧有较明显的垂直分布，表面海水含氧量一般很高，常达饱和状态，在25～50米水层附近，浮游植物大量密集，光合作用旺盛，氧含量很高。在其水层以下，溶氧量逐渐减少，到1000米附近时，溶氧量达最小值。在深层，含氧量却稍有增高，这是因为有较多溶氧量的极地海水流入的缘故。
在缺氧条件下，由于嫌氧细菌的活动，硫酸盐经过还原作用而形成硫化氢。硫化氢对绝大多数生物具有剧毒作用。
氨是含氮有机物分解的中间产物，细菌对硝酸盐的反硝化作用以及某些光合细菌和蓝藻进行固氮作用时也产生氨。对海洋动物具有毒性作用的主要是分子氨，在低氧条件下其毒性尤为严重。
深海热泉：生命绿洲
自1979年科学家首次发现“黑烟囱”，它便成为海洋科学研究的热点。1988年，中国与德国科学家联合考察了马里亚纳海沟。人们通过水下摄像机看到：在水下3700米左右的海底岩石上，有像枯树桩一样的东西，周边还有块状、碎片状和花朵状物，在喷溢出口处沉淀堆积了许多化学物质。采集到的主要岩石样品为黄褐色，间杂黑色、灰白色、蓝绿色。经过鉴定和化学分析，确认是海底热泉活动的残留物，称之为“烟囱”。其组成物大多是硫化矿物，除了大量的铜、锌、锰、钴、镍外，还有金、银、铂等贵重金属。在方圆几百米的范围，柱状物体喷发着滚滚黑烟，数十个柱状喷发物使人仿佛置身于一个由烟囱组成的海底工业基地。海底“黑烟囱”是由于海水沿海底地壳裂缝向下渗透，在被地壳深部加热后，溶解掉岩石中包括硫和铁在内的多种金属元素，沿着裂缝对流上升，并喷发到海底形成的。能够“喷金吐银”的“黑烟囱”还带来丰富的矿产资源。“黑烟囱”就分布在海脊和弧后盆地扩张中心的位置上，其喷发沉积物在海底形成金、银、铜、铁、铅、锌、锰、钡、汞等多种矿产。这些高品位矿产将成为人类潜在的矿产资源。…在“黑烟囱”四周，有种类和数量都十分丰富的海洋生物。一般深海的温度只有0℃，而海底热泉活动频繁的“黑烟囱”的附近水温却高达350～400℃。据推算，水深每增加10米，就会增大1个大气压，这就意味着在水深4000米的海底，物体要承受上百吨的压力。在这样恶劣的环境下，竟然还有生物。为了解开这个谜，科学家们进行了不解的探索。1980年，有科学家在太平洋加拉帕戈斯群岛附近进行水下考察，在一个海底深渊喷出的90℃的热水中发现僵死的细菌；科学家们继续下潜，在水下2650米深处，发现了活动力极强的细菌。而这里的水温为250℃，压力为2700万帕斯卡。原来，那些在90℃热水中发现的僵死细菌，是被热水推到水深较浅的水域“冻死”或者是忍受不了内部的压力“爆炸”而死的。
更令人吃惊的是，在活动热泉附近，聚集了大量的新生物物种。人们熟悉的海洋生物在这里能够见到，还有不少管蠕虫活动在海底温泉的喷口处。此外，在深海底部极端环境下竞存有生命，即在高达400℃的海底火山口附近，存在着不计其数的耐高温、耐高压能力极强的微生物。它们属于微生物中的古菌，在深海热泉旁利用硫氧化获得能量。只不过生物个体过于细小，被以往的研究所忽视而已。它们之所以在这里生活，是因为深海热泉的环境与地球早期的环境相似。不同纬度、地形和深度的海洋，具有不同的物理及化学条件，因此造就了特色不一、各式各样的海洋生物。
生活在阳光下的人们，决不会对“万物生长靠太阳”这一说法产生怀疑。但是，深海海底“黑暗生物圈”的发现为我们打开了新的视野。“阿尔文”号深潜器在东太平洋发现了近百度的高温环境，海底喷出含硫化物热液，冷却后形成“黑烟囱”耸立于海底。当人们把海底表层的岩石和沉积物原封不动地取上来时，才发现深海底部决非“沙漠”，生物多样性和生物密度可以和陆上热带雨林相比，目前新发现的生物已达10个门类500多个种类。有人将这些五彩缤纷、生机勃勃的海底生物世界称为海底“生命绿洲”。
之所以令人惊讶，不仅在于热液生物群的生物密度比周围海底高1万倍到10万倍，更在于这种生物群赖以生存的能量来源与众不同。热液区的动物群，证明了不仅有在常温和有光的环境下通过光合作用产生有机质的“有光食物链”，还存在着依靠地球内源能量即地热支持，在深海黑暗和高温的环境下，通过化合作用生产有机质的“黑暗食物链”。热液生物群中最有趣的就是3米长的管状蠕虫，这些蠕虫既没有口也没有消化器官，全靠硫细菌提供营养。
在深海海底根本没有阳光，不可能进行光合作用，而且温度高、压力大，硫细菌从热液中取得地热的能量，支持着特殊的热液动物群。除了蠕虫，还有瓣鳃类、螃蟹等热液生物。热液生物的新陈代谢特别快，远远高于靠阳光生长的生物群，因此个体较大。深海研究的发现结果表明，今天地球上有两类生物群、两种食物链：一类是靠外源能量即太阳能支持的，在常温和有光的环境下靠光合作用产生有机质；另一类则是靠地球内源能量即地热支持，在高温和黑暗的环境下靠化合作用维持。这两类生物群的能量来源和合成有机质的机理完全不同，它提示了我们地球生物起源的途径。地球演化的早期大气属于还原性，不可能有靠光合作用存活的生物群，类似现在的热液生物群、依靠地球内热的生物也许是当时地球上独有的生命群。这类热液生物群在各大洋发现的分布地点已经数以百计，离我们最近的就在冲绳海槽。
以前，许多科学家都认为深海海底是永恒的黑暗、寒冷、宁静，不可能存生生命。但是1979年科学家首次在水下2700米深的海底发现热泉，并观察到和已知生命极为不同的奇特生命形式，进而改变了对地球生命进化的认知。科学家分析了深海细菌对温度、盐度、压力、营养等极端环境的适应性机理，证实深海细菌主要通过基因复制来适应极端环境。
热液喷发物含有大量的化学物质和能量，孵育了耐高温、耐高压和分解有毒气体并且不依靠太阳就能生活的大量生物。该生态系统的环境特征被认为与地球生命形成早期的环境特征相似，因此研究热液生命系统中的嗜压、嗜热等极端微生物无疑具有重大的意义。深海细菌对低温、高压的适应有高度的相关性，证实多不饱和脂肪酸在深海细菌低温、高压适应过程中发挥了关键性的作用。科学家们曾在距海平面10…896米以下的海洋最深处，发现了主要由脆弱的软壁单细胞物种构成的生物群落，同时还发现有孔虫的生物群落生活在太平洋马里亚纳海沟的“挑战者”深渊。
有孔虫是单细胞的原生生物，通常有硬壳，主要生活在海洋中。它们在深海环境中很少见，对地质学和生物学具有极为重要的意义。这些新生物体的DNA的分析表明，它们代表一种寒武纪以前的生物原始形式，更复杂的多腔生物是从这些原始形式进化而来的。“挑战者”深渊的深度也许是在过去的600万到900万年前形成的，这些生物体，可能正是能够适应随深度增加而不断增加压力的种群的后代。
科学家曾观测到关岛附近海域的海底火山爆发，那里一座不断喷发岩浆和有毒气体的海底活火山周围竟然生活着多种海洋生物。尽管生存条件极为恶劣，但包括虾、蟹、帽贝和藤壶在内的大批生物在那里茁壮生长。这一发现为科学家研究极端恶劣环境下动物生存提供了线索。这类生物完全是依靠化学自营细菌的初级生产者。同“黑烟囱”喷出的热液里富含硫化氢类似，这样的环境会吸引大量的细菌聚集，并能够使硫化氢与氧作用，产生能量及有机物质，形成化学自营现象。这类细菌会吸引一些滤食生物，或者是形成能与细菌共生的无脊椎动物共生体，以氧化硫化氢为营生来源，从而形成一个以化学自营细菌为初级生产者的生态系。科学家推断不断喷发的火山确实在源源不断地给这里的生命提供养分。
对于生命是最先诞生于地球表面，还是起源于海洋底部的热泉，目前科学界仍在争论。科学家们认识到氨基酸是构成有机体的最主要成分，而氮又是构成氨的基本成分，因此氮转变成氨就成为生命起源过程中必要的一步。在高温和高压下利用金属矿物作为催化剂，氮分子可以与氢发生还原反应生成由一个氮原子和三个氢原子组成的具有活性的氨分子。作为生命起源的前奏，氮分子向氨分子的转换过程很可能发生在溶解了大量矿物质的海底热泉周围。而一个富含氨分子的环境比一个氮分子占主导的环境，能更有效地满足早期生命起源对氮元素的需求。在800℃以上的环境下，氮元素只有以分子形式存在才能保持稳定，从而排除了早期地球大气中大量产生氨分子的可能。在地球形成的早期，由于小行星的撞击，地球表面温度要超出800℃。海底热泉在地球早期如果能够产生足够的氨分子，通过海洋与大气的水和气体交换，氮分子占主导的早期地球大气中氨分子会逐渐增多。由于氨属于温室气体，能够对地球表面起到保暖作用，这解开了当时在太阳能量不足的情况下，地球上的海洋仍能保持液态的谜团。
科学工作者乘坐潜水器考察大洋中脊和裂谷，同样发现从裂谷底喷涌出来的热泉。冷海水沿裂隙渗入炽热的新生洋壳内部，变成热海水，热海水和洋壳玄武岩之间发生强烈的化学反应。玄武岩中的铁、锰、铜、锌等被淋滤出而进入热海水中，从而喷出富含金属的热泉。由河流带入海洋中的镁、硫酸根，在此过程中大部分被中脊轴部的洋壳所吸收。沿着8万千米长的大洋中脊只需要800万～1000万年，这些与世界海洋等量的海水就可以经过脊轴洋壳循环一遍。它对于海水化学成分的演化，产生了深远的影响。
我国科学家认为，最重要的深海考察任务和最令人期待的正是对于海底热液及其周围特殊生命现象的研究。科学家们计划在太平洋、大西洋和印度洋的5个已知存在海底热液现象的区域进行进一步深海探测、采集热流“烟囱”周边的硫化物、水体、近海沉积物等样品，对其矿物组成，金属元素含量高低，周边生态现象等进行综合研究，并使研究成果尽可能得到应用。
