浮游植物
浮游植物的初級生產過程構成海洋的物質循環和食物鏈的基礎。由衛星對海洋表面顏色的測定的數據衛星觀測（NASA）得出全球海洋表面浮游植物的分布狀況，有可能確定海洋表面水中浮游植物濃度。利用雲雨7號衛星裝載的沿岸水色計，可以看出浮游植物在高緯度區域多，中、低緯區域少，並且沿赤道存在浮游植物較多的區域。另外，在包括非洲和美洲西側的沿岸區域浮游植物特別多。海洋浮游植物分布的決定因素是海洋物理構造所致的海面營養鹽的供給量。
以中、低緯度為中心的海洋，經常呈現分層狀態，表層水的密度輕於中、深層水，上下的混合很少。在生物泵的作用下，表層水中的生命元素向中、深層的沉降減少，結果是浮游植物的生產量及生物量減少。此外亞表層含有豐富營養鹽的水向有光層輸送，於是營養鹽和光在有光層為浮游植物提供了良好的生息環境，使得浮游植物的量大大增加。該亞表層水向表層輸送的物理過程即稱為涌升和混合。有代表性的涌升是，在陸地西側，風從左面向西半球吹動，結果使海表層水向離開大陸的方向移動，作為補償，下面的水自下而上向沿岸涌升（圖6-4）。在地球自轉的影響下，海表層水並非只按風吹的方向移動，即在北半球向右，在南半球向左流動。這種大規模的現象，在秘魯、加利福尼亞、西非等海上浮游植物多的區域出現。同樣地，沿赤道浮游植物多的區域受赤道貿易風影響，表層水向南北移動，引起涌升。在高緯度地區，由於海表面水較溫暖，分層現象少的緣故，表層水與下層水頻繁混合，給表層水提供營養鹽，並且，在光照弱的情況下，或由於混合使浮游植物向下層運送，因為其生長受光的限制的情況較多，營養鹽不易枯竭。在日本周圍，由於風、地形以及海流等影響，有小規模的涌升和混合頻繁發生，在那裡可觀測到生物量增加的現象。
涌升現象
涌升現象與漁業密切關係，以沿岸涌升區為代表的多數涌升區域是非常好的漁場。在那裡，由於有豐富的營養鹽，浮游植物的生產量和濃度很大，所以作為餌料的浮遊動物及魚很多，而且初級生產者組成大型硅藻占多數，所以食物鏈的能源效率高。據學者估計全世界海洋僅有0.1%的區域涌升現象，並推算出捕魚量則占一半。
涌升區域另一個重要作用是對全世界海水碳循環的貢獻。涌升區域初級生產量很高，在此無機碳被固定為有機碳，向中、深層輸送的碳增多。而且涌升區域又可作為溶解有豐富的無機碳的亞表層水向表層上浮的場所，在赤道涌升區域釋放出二氧化碳。亞表層水向與大氣相接的表層上浮，無論這一現象是化學的或生物的都與碳循環密切相關。
人工涌升，人為地使營養鹽豐富的深層海水升至表面，在此區域使浮游植物及海藻茂盛生長，以此為餌使各種海洋生物增殖。由於深層水較表水溫度低，又可利用此溫差發電。
海底的形成
海底的形成地殼的生成與削減，到現在還在繼續。大洋底的生成之處為大洋中脊，夾在海脊兩側形成海洋的板塊結構。板塊沉降消失的地方為海溝。持續增大的海脊在各處形成縱橫交錯的斷層。斷裂帶下的海底擴大和熱水現象，如圖所示，通過岩石裂縫形成的海水循環，從地球的固體部分輸送熱量和物質。
