Đại dương là mái nhà của tập hợp đa dạng các dạng sống dùng nó làm nơi cư trú. Do ánh sáng Mặt Trời chỉ chiếu sáng ở các tầng nước trên cùng, cho nên phần lớn đại dương chìm trong bóng tối vĩnh viễn. Mỗi vùng khác nhau về nhiệt độ và độ sâu cung cấp nơi trú ngụ cho một tập hợp duy nhất các loài sinh vật, môi trường biển trên tổng thể bao trùm toàn bộ sự sống đa dạng rộng lớn.[82] Nơi cư ngụ biển có phạm vi từ vùng nước bề mặt cho tới những rãnh đại dương sâu nhất, bao gồm rạn san hô, rừng tảo biển, đồng cỏ biển, vũng nước triều, bãi bùn và bãi cát, tầng đá đáy biển và vùng biển khơi. Sinh vật sống trong vùng biển có kích cỡ lớn như cá voi dài 30 mét cho đến thực vật nổi và động vật phù du cỡ vài micrô mét, nấm, vi khuẩn và vi rút, bao gồm các vi rút ăn vi khuẩn biển mới được khám phá gần đây (những vi rút mà sống bên trong vi khuẩn).[83] Sự sống ở biển đóng một vai trò quan trọng trong chu trình cacbon nhờ các sinh vật quang tổng hợp biến đổi cacbon điôxit hòa tan trong nước biển thành cacbon hữu cơ và nó có tầm quan trọng kinh tế đối với con người trong vai trò cung cấp và khai thác nguồn thủy sản.[84][85](tr204–229)

Sự sống có thể đã bắt đầu từ biển và mọi nhóm chính động vật đều có mặt ở đây. Các nhà khoa học chỉ chưa đồng tình chính xác nơi mà sự sống ở biển xuất hiện: thí nghiệm Miller-Urey cho thấy một món "súp" các chất hóa học loãng tồn tại trong vùng nước rộng, nhưng có chứng cứ gần đây cho rằng bao gồm các nguồn nước nóng từ núi lửa, trầm tích sét hạt mịn, hoặc các "mạch khói phun đen" dưới đáy biển sâu, tất cả chúng đều bảo vệ cho sinh vật không bị phá hủy dưới bức xạ cực tím mà những bức xạ này không bị cản trở bởi bầu khí quyển sơ khai của Trái Đất.[3](tr138–140)

Sinh cảnh đại dương

Sinh cảnh đại dương chia theo phương ngang thành bờ biển và sinh cảnh nước mặt thoáng. Sinh cảnh bờ biển mở rộng từ đường bờ tới biên giới của thềm lục địa. Hầu hết sự sống trong đại dương tìm thấy ở sinh cảnh bờ biển, mặc dù vùng thềm lục địa chỉ chiếm khoảng 7 phần trăm tổng diện tích đại dương. Sinh cảnh đại dương nước mặt thoáng nằm sâu trong lòng đại dương vượt bên ngoài thềm lục địa. Theo cách khác, sinh cảnh đại dương có thể chia theo phương đứng thành vùng biển khơi (nước mặt thoáng), vùng đáy chìm (ngay bên trên đáy đại dương) và nơi cư ngụ đáy biển (benthic). Cách phân chia thứ ba theo vĩ độ địa lý: từ vùng biển cực với thềm băng, biển băng và tảng băng trôi, cho tới vùng nước nhiệt đới.[3](tr150–151)

Rạn san hô, còn gọi là "rừng mưa của biển", chiếm ít hơn 0,1% bề mặt diện tích đại dương Trái Đất nhưng hệ sinh thái của nó chứa 25% mọi loài sinh vật biển.[86] Những rạn san hô nhiệt đới là nổi tiếng nhất như rạn san hô Great Barrier ở Australia, nhưng các rạn san hô vùng nước lạnh cũng tồn tại nhiều loại sinh vật bao gồm san hô (chỉ có sáu loại san hô đóng góp vào sự hình thành rạn).[3](tr204–207)[87]

Tảo và thực vật

Thực vật sản xuất sơ cấp ở viển và các vi sinh vật ở dạng phiêu sinh phân bố rộng khắp và rất đa dạng. Vi tảo quang hợp, thực vật phù du, đóng góp một tỷ lệ lớn sản lượng sản phẩm quang hợp so với tất cả các rừng trên lục địa. Khoảng 45% sản phẩm sơ cấp của vật liệu sống trong biển là từ diatom.[88] Phần lớn tảo, hay còn được gọi là rong biển, quan trọng đối với từng khu vực; Sargassum là dạng sống trôi nổi, trong khi loài kelp sống thành rừng ở đáy biển.[85](tr246–255) Thực vật có hoa ở dạng cỏ biển phát triển thành "đồng cỏ ở các vùng nước nông đáy cát,[89] các dải rừng ngập mặn chạy ven bờ biển ở các vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới,[90] và thực vật Halophyte phát triển mạnh trong các đầm lầy ngập mặn thường xuyên.[91] Tất cả các môi trường sống này có thể hấp thụ một lượng lớn cacbon và hỗ trợ đa dạng sinh học của các động vật lớn hơn và nhỏ hơn.[92]

Ánh sáng chỉ có thể xuyên đến độ sâu 200 m (660 ft) vì vậy đây chỉ là một phần của biển nơi mà thực vật có thể phát triển.[26] Các lớp trên mặt thường thiếu các hợp chất nitơ cung cấp cho hoạt động sinh học. Chu trình nitơ biển bao gồm những sự chuyển đổi vi sinh vật phức tạo bao gồm sự cố định nitơ, đồng hóa ni tơ, nitơ hóa, anammox, và khử nitơ.[93] Một số quá trình này diễn ra trong các lớp nước sâu do đó nơi mà dòng nước lạnh trồi lên hoặc gần các cửa sông lại có nhuồn dinh dưỡng dồi dào, thực vật phát triển mạnh hơn. Điều này có nghĩa các khu vực sản xuất mạnh nhất, giàu về phiêu sinh và cũng như cá chủ yếu là vùng ven bờ.[3](tr160–163)

Động vật và các dạng sống khác

Các bậc phân loại động vật ở biển đa dạng hơn trên đất liền, nhiều loài ở biển chưa được phát hiện, và có nhiều loài được phát hiện mới hàng năm.[94] Một số loài động vật có xương sống như chim biển, hải cẩu, rùa biển quay trở lại đất liền để sinh sản, nhưng cá, cá voi, và rắn biển hoàn toàn có vòng đời trong môi trường nước và nhiều ngành động vật không xương sống sống hoàn toàn ở biển. Thực tế, các đại dương tràn ngập sự sống và cung cấp nhiều vi môi trường sống khác nhau.[94] Một trong số đó là môi trường bề mặt, mặc dù bị xáo trộn bởi sự vận động của sóng tạo nên môi trường giàu dinh dưỡng và là nơi sinh sống của các vi khuẩn, nấm, vi tảo, protozoa, trứng cá, và nhiều loại ấu trùng khác.[95]