什么是海洋环境？
海底温泉系统最显著的标志是一个烟囱状的热水喷口——烟柱(A)，富含硫化氢的热水(B)从这里源源不断地喷出。温泉喷口附近生活着多种生物，包括管虫(C)、巨蛤(D)、巨蛤(E)、深海蟹(F)和视力已经退化的短尾蟹(G)。
一些有地质活动的海底(如海底火山区、海洋扩张区)周围会形成一些地热喷口。1977年，科学家在加拉帕戈斯群岛附近发现了第一个地热喷口。随后，数百个类似的结构被逐一定位。在大洋中脊等地质活动频繁的地区，炽热的岩浆逐渐涌至海底表面。在这些区域的海底，海水会渗入地壳的裂缝中，直到最后被裂缝底部的岩石堵住。这些岩石与下面的岩浆紧密接触，温度非常高。在海水渗透的过程中，裂缝中高浓度的硫化氢等一些矿物质会大量进入水中。最终，这些富含矿物质的海水会被裂缝底部炽热的岩石加热到380℃左右。高温使水的体积迅速膨胀，再次从裂缝中喷出，形成深海温泉。虽然水的正常沸点是100℃，但深海温泉喷出的水并不会沸腾，因为深海的水压很强。这是因为液体的沸点会随着压力的增大而升高，海底强大的水压会大大提高水的沸点，使其在380℃的高温下仍能保持液态。
从喷口喷出的过热海水与海洋中的冷水接触时会急剧冷却。因此，溶解在过热水中的大量矿物质会沉淀下来，在喷嘴周围形成烟囱状的沉积层，称为烟柱。喷嘴周围的“烟囱”沉积非常快。通常情况下，这些烟柱的高度每天可以增加30厘米左右。最后烟柱因为沉积量大，在自身重力作用下坍塌，喷嘴周围开始新一轮的沉积。“烟囱”结构一般高度为10~20米，但其中一个名为“哥斯拉”的海底烟柱高达15层，约50米。它的喷嘴直径达到了惊人的12米。地热喷口的寿命很短，但当一个喷口死亡时，往往会产生新的喷口。
海底黑烟囱示意图
硫化氢经常溶解在海底温泉的海水中。硫化氢是一种剧毒化学品，有臭鸡蛋的味道。对大多数生物来说，其毒性不亚于氰化物。除了硫化氢，温泉海水中还有铁、锌、铜等重金属离子。如果含量足够大，这些金属离子也是有毒的。虽然这些有毒的化学物质存在于环境中，但温泉系统仍然充满活力。事实上，正是有毒的硫化氢为喷嘴周围的生命提供了生存所需的能量。海底的一些细菌从硫化氢的化学反应中获得能量，这些细菌是海底温泉系统食物链的开始。
类似地热喷口的海底环境容易形成油气沉积区。例如，在大陆坡，少量的石油、甲烷和硫化氢会沉淀到海底沉积物中。在水深的地区，由于温度较低，甲烷会开始冻结，形成水合甲烷固体，在一些文献中也称为可燃冰。在这些类似温泉的生态系统中，沉积在海底的碳氢化合物和硫化氢为化学细菌提供了充足的食物。
除了温泉系统，海底山脉也是丰富的海底环境。海底山是一种海底火山，多出现在地理活动频繁的板块边缘。此外，板块内存在的岩浆囊也可以形成海山。海底山在形状和结构上类似于陆地上的火山。它们都具有基岩裸露、山谷和火山中沉积堆积层的特征。大多数海山都是仍能喷出岩浆的活火山，也有一些休眠火山。在阿拉斯加湾附近海域，有一座海底山脉，最高的休眠火山高达3000米。
海底山脉
发现的第一座海底山脉是戴维森山，位于美国加利福尼亚州蒙特雷西南193+0公里的海底。这座山形成于654.38+02万年前。现在沉寂的戴维森山由斑驳的火山岩组成，山顶覆盖着一层沉积多年的火山灰。戴维森山是美国水域中最大的水下山地水生系统，其周围的水域承载了大量的海洋生物，包括相当数量的抹香鲸和信天翁。
一般来说，珊瑚礁多形成于水深较小的热带水域，但也有一些深海中的冷水珊瑚礁。与热带海域的珊瑚礁不同，深海珊瑚礁基本不需要光照条件。深海珊瑚和几种海绵在海底形成了一个密集的泥丘。这些脊可以有效地锁定海洋中的沉积物，并提供适合鱼类和无脊椎动物在周围水域生活的环境。
1998年，科学家在苏格兰海岸线西北部的海底发现了数百个泥丘。这个名为“达尔文山”的海底丘陵区为深海珊瑚和海绵提供了肥沃的附着基地。该丘陵区平均水深1，000m，面积50平方公里。每个土堆大约5米高，100米宽。土堆的形状类似逗号，主体呈圆形，有一条向西南方向延伸近百米的水滴状“尾巴”。与本节介绍的其他深海环境一样，海底泥丘也是一种独特的海底构造。
海底泥堆也是一种独特的海底结构。
1999年，南佛罗里达大学的科学家们在佛罗里达州西海岸的水下岛屿“猎物山”(Mount Prey)的山脊上发现了一处珊瑚礁。直到2004年，科学家们才确认了这一发现的真实性。这一发现令人震惊，主要是因为它是地球上唯一生活在深海但仍能进行光合作用的珊瑚礁。
海洋区域是地球上最大的生物栖息地，但人类对它的探索和了解仍然非常有限。通过对表层海水和浅水的研究，我们获得了许多关于海洋中物理化学状况的知识，也了解了许多海洋生物的生活习性。然而，在探索更广阔、更遥远的海域时遇到的困难阻碍了人类的进步，使得海洋区域在人类的科学版图上仍然是一片空白。
深海底部始于大陆坡的急剧下降。在大陆坡的底部，往往有一个由沉积物堆积而成的小的上升斜坡，称为大陆隆起。大陆隆起以外的海底主要由深海平原组成，广阔的深海平原上经常出现深海丘陵或海山。盆地中央被大洋中脊隔开，大洋中脊是全球海底火山地震带，肩负着生成新地壳的任务。
和海洋中的其他环境一样，我们用盐度、温度、密度、光照、压力、洋流、波浪、潮汐等因素的特征来描述深水环境。盐度和温度的协同作用决定了海水的密度。两极的冷咸海水由于密度大沉入深海，在海底向赤道移动。通过这种下沉过程，冷水逐渐将溶解在其中的氧气带到深海，使得生命存在于海洋的各个深度。同时，这种下沉过程也引发了全球海洋热盐循环的过程。在海洋表面，海水受到风的驱动形成一股风流，表层流的运动使表层海水得到充分混合。
大洋中脊示意图
海洋区域的大部分水域又黑又冷。通常情况下，阳光只能照射到200米左右的表层水域，这部分水域只占整个海洋的一小部分。在地表光照区，有依靠光合作用提供能量的植物和单细胞绿色生物。它们是海洋食物链的开始。生活在透光层以下的生物需要漂浮到透光层寻找食物，或者等待食物从透光层沉淀下来。死去的植物或动物会逐渐沉入海底。虽然这些生物的尸体是海洋表面植物的良好养分，但它们往往会沉入植物无法到达和沉积的深度。只有海底偶尔的上升流，才能把这些营养物质带回海洋表面，才不会从海洋生态系统中完全流失。
一些位于深海的特殊海洋环境孕育了丰富的生命。地热喷口和碳氢化合物的沉积使得硫化氢和甲烷等化学物质进入该区域的海水中。一些特定的底栖细菌可以将这些物质中所含的化学能转化为生存所需的能量，支撑起这一区域的食物链。水下山脉、深水珊瑚礁和海底山丘也是水下生物的聚集地，珊瑚、蛤、虾、蠕虫等生物都喜欢在这样的环境中定居。
生物王国
地球上有数百万种不同的生物。为了研究它们，被称为分类学家的科学家根据它们的特征对它们进行分类。历史上第一个分类学家是瑞典科学家林奈，他将所有生物分为两个极其庞大的类型——植物界和动物界。在19世纪中期，除了这两个领域，生物学家还新定义和增加了原生动物、微生物和真菌。当不断变化的显微镜技术使分类学家能够继续区分微生物的特征时，他们将monera界从原生动物中分离出来。直到1969才建立了由界monera(如细菌)、原生动物、真菌、动植物组成的五界分类体系。这种五界分类体系至今仍被许多人使用，但现在，大多数科学家选择将monera界分为两大类，即古细菌和真菌。
海洋浮游生物
原核生物是地球上最小的生物，细胞结构比其他生物简单得多。原核生物不能自己制造食物，如大肠杆菌和炭疽杆菌。能够进行光合作用的原核生物包括蓝藻，鱼腥藻和皱鞘藻的相关物种就是典型的蓝藻。六界分类体系中的真菌界包括生活在水、土壤和其他生物中最常见的原核生物。古细菌是地热温泉和超级盐湖床等极端环境中的“居民”。
另一种单细胞生物是原生动物，如变形虫、眼虫和硅藻。与原核生物不同，原生动物体型巨大，其复杂的细胞在结构上与多细胞生物非常接近。原生动物成员的活动、大小、形状和摄食策略因物种而异。有的是自养营养，有的是异养营养，剩下的是兼性生物。富营养化生物不仅能制造自己的食物，还能以其他生物为食。这种选择的改变主要取决于他们所处环境条件的好坏。
真菌界主要包括多细胞生物，如霉菌，但也有少数单细胞成员，如酵母。真菌不能四处活动。因为它们不含叶绿素，所以不能自己合成食物。它们都是异养生物，通过在食物上分泌消化酶来消化，从而吸收营养。
原生动物示意图
最后，还有由多细胞生物组成的植物界和动物界。植物，如藻类、树木和蒲公英，不能移动，但它们可以通过将太阳能转化为简单的碳化合物来获得自己的食物。因此，植物是自养生物。鱼、鲸、人类等动物都是异养生物，无法合成自己需要的物质，必须主动寻找自己的食物。