Жизнь не может существовать без кислорода и углекислого газа (двуокиси углерода) ни на суше, ни в воде. Кислород нужен для дыхания, углекислота поставляет растительным организмам углерод. Углекислый газ вездесущ, что имеет первостепенное значение для развития жизни. Под действием солнечного света растение превращает углерод в сахар, а затем в живое органическое вещество. Все жизненные функции как растений, так и особенно животных, связаны с окислением, для которого необходим кислород. Наземные организмы черпают газы из воздуха, морские - из воды. Небольшая рыбка весом 100 г в течение минуты пропускает через жабры 15-30 еж3 воды. А сколько таких рыбок в океане да и других организмов, дышащих кислородом? Трудно даже представить себе, сколько они все вместе при дыхании процеживают воды!
Главными газами, растворенными в морской воде, являются азот, кислород и двуокись углерода. Содержание азота в морской воде по отношению к другим растворенным в ней газам меньше, чем его относительное содержание в воздухе. Может быть, потому, что элементарный азот не играет большой роли в океане. Его используют только нитрифицирующие бактерии, живущие на дне или у дна. Они превращают азот в азотистые вещества - нитраты или аммоний. Наоборот, кислорода в океанской воде по отношению к другим газам содержится при температуре 10º в полтора раза больше, чем в воздухе. Количество растворенного кислорода зависит от температуры воды. При 0º и солености в 35‰ в литре морской воды растворяется 8 см3 кислорода, при температуре 30º - только 4,5 см3.
Кислород поступает в воду из воздуха и от растительных организмов, выделяющих его в процессе фотосинтеза при разложении углекислоты. Расходуется кислород на дыхание организмов и на окисление отмершего органического вещества. В периоды интенсивного развития фитопланктона или, как говорят океанологи, в период его "цветения" (хотя фитопланктон, конечно, не цветет), вода в поверхностных слоях океана бывает даже перенасыщена кислородом. В это время некоторая его часть выделяется в атмосферу.
По мере увеличения глубины содержание растворенного кислорода в морской воде в общем уменьшается. На некоторых глубинах, примерно в слое 400-800 м, во всех океанах и особенно в Индийском океане наблюдается довольно резкое понижение содержания кислорода в воде. Предполагается, что в этом слое происходит интенсивное потребление кислорода при окислении отмершего органического вещества. Ниже этого слоя содержание кислорода опять повышается, а затем ко дну снова понижается.
В некоторых районах океана на окисление гумуса расходуется весь кислород, содержащийся в воде. Тогда бактерии начинают потреблять кислород серных соединений (сульфатов) и выделяют при этом газ сероводород. Именно такое явление известно во впадине Кариако в Карибском море и в Черном море, где с некоторой глубины и до самого дна простирается сероводородная зона, в которой отсутствует всякая жизнь, если не считать сероводородных бактерий. Годовой расход кислорода на окислительные процессы в океане составляет 35 млрд. т.
Придонные слои глубоководных бассейнов океана "вентилируются" охлажденными водами, которые погружаются в полярных областях Мирового океана и перемещаются потом в глубинах океана в направлении экватора.
Совершенно особое положение в океанской воде занимает углекислый газ. Он содержится в океане в нескольких видах. Наиболее важное значение в жизни океана имеет растворенная или, как говорят, свободная углекислота и углекислота в соединении с кальцием, магнием и некоторыми другими веществами. Эти соединения называются карбонатами и бикарбонатами. Вместе с ними запас углекислоты в морской воде достигает 45-50 см3 на 1 кг. Две трети этого количества составляют легко растворимые бикарбонаты, всегда готовые отдать свою углекислоту в случае спроса на нее со стороны растений, если им не хватает свободной углекислоты.
Днем, когда растительные организмы энергично потребляют двуокись углерода, количество ее в воде уменьшается; ночью, наоборот, возрастает. Растения на земном шаре ежегодно связывают 175 млрд. т углерода, большая часть этого огромного количества приходится на долю морской растительности.