近二三十年来，由于近海渔业资源的过度捕捞，已经导致很多传统经济鱼类资源衰退、渔业资源结构发生了很大变化。人们逐渐发现，只进行单品种鱼类资源管理，往往难以达到预期的管理效果，而只有将鱼类作为整个海洋生态系统中的一个组成部分，研究同一海域多种鱼的相互关系及其数量变动，并采取相应地严格管理措施，才能增加产量和提高经济效益。而很多海洋生物（尤其是鱼类）具有洄游习性，只有通过国际间协调、综合管理海洋生物资源，才可能收到真正的管理效果。大海洋生态系统的概念就是在以上两个背景基础上形成的。
大海洋生态系统的概念最初是由美国海洋大气局和罗德岛大学的研究人员等在 20世纪 80年代提出的。作为大海洋生态系统，应符合以下条件：第一，大海洋生态系统的面积一般要在 20万平方千米以上；第二，具有独特的海底深度、海洋学特征和生产力特征；第三，生物种群具有适宜的繁殖、生长和营养（食物链）的依赖关系，组成一个自我发展的循环系统；第四，对污染、人类捕捞和环境条件等因素的压力具有相同的影响和作用。
目前，全球范围内划定的大海洋生态系统共 64个，在水深、海洋学、生产力和海洋生物类群等方面各具有其独特性。毗邻我国的黄海、东海和南海都被列入 64个大海洋生态系统之中。虽然大海洋生态系统支撑着世界海洋渔业总产量的95％，但是也是受人类活动干扰最严重的海域。目前，大海洋生态区面临的主要威胁仍旧是各种污染、过度捕捞、对栖息地的改变和破坏。
岛屿生态系统具有明显的海域隔离特征，有别于典型的陆地生态系统，特点主要有：第一，明显的海洋边界及不连续的地理分布；第二，海域隔离降低了岛屿间的有效基因流；第三，不同岛屿间具有异质化的生境条件；第四，海洋岛屿面积相对狭小；第五，火山和侵蚀活动等随机事件致使岛屿在长期的地质过程中处于动态变化中。
生物学家们常把岛屿作为研究生物地理学与进化生物学的天然实验室或微宇宙。这是因为，岛屿与大陆隔离，它们的动物种群和植物种群的进化都发生在相对封闭的环境中，可以免受其他物种在大陆所面临的残酷竞争，并朝着特殊的方向进化。许多偏僻的岛屿上都拥有一些世界上最奇特的植物，甚至未曾在其他地区被发现。这些物种因其具有地理隔离、种群边界清晰、分布范围狭窄及种群规模较小等特点，成为物种分化、起源研究的模式种。相应的，随着岛屿生态学及生物多样性研究的不断深入，岛屿生态系统被视为模式生态系统。
海底生态系统又称深海生态系统，是指在海底黑暗、低温（或高温）和高压等极端环境下，以化学能和地热能为基础而存在的特殊生态系统。深海通常是指水深在 1000米以下的海洋，这里缺乏阳光，静水压力高，温度低至 1℃、高达 35℃，高光合作用的植物以及相应的高营养级动物在如此恶劣的环境条件下根本无法生存，因此，长期以来深海一直被认为是没有生机的“荒芜沙漠”。然而，海底的生命远比我们的想象丰富得多。1977～ 1979年，美国研究人员利用“阿尔文”号深潜器最早对加拉帕戈斯群岛附近 2500米深的海底热泉进行调查，在其周围发现了完全不依赖光合作用而生存的深海生物群落，包括 10个门 500多个种属，构成一个五彩缤纷、生机勃勃的复杂生态系统。与我们经常看到的水生生态系统相似，这个生态系统中的能量和物质也能通过各种生物之间的取食和被食的关系而逐级传递，构成完整的海底食物链。
在亿万年的物竞天择过程中，深海生物虽然失去了许多与浅海生活相适应的结构特征，如色素退化（通体白色或粉红色）、内脏可视、视觉系统退化等，但是同时具备了耐盐性、耐低温、耐高温、耐高压、高渗透性、触觉发达、有固氨能力和清污能力等特殊功能。特别是，深海生物的表皮多孔而有渗透性，海水可以直接渗透到机体内，使身体内外保持压力平衡，因此，它们在 600个大气压（相当于6000米水深的压力）下仍然能够正常生活，这是大多数浅海生物难以达到的。生物学家们认为，深海生命是地球上最古老的生命形态，对它们的研究将为揭开地球上生命起源之谜提供更多证据。
海水富营养化指海水中生物生长所必要的营养元素氮和磷的浓度超过正常水平所引起的水质污染现象。由于水体中氮、磷营养物质的积累，引起藻类及其他浮游生物的迅速繁殖，使水体溶解氧含量下降，造成藻类、浮游生物、植物和鱼类衰亡甚至绝迹。自然情况下，海水很少发生富营养化，人为活动向近海海域大量输送氮、磷是引发富营养化的主要原因。海水的富营养化往往发生在沿岸、河流入海口、海湾等受人类活动影响比较强烈而水体交换不良的地区。
海水富营养化的正面影响是适度的富营养化在一定程度上对水产养殖和渔业生产是有益的，但这种理想情况很难在现实中出现。负面影响为赤潮藻类的暴发性繁殖埋下隐患，一旦水温和盐度适合、气象条件允许，就会引发严重的环境问题——赤潮。控制海水的富营养化程度，关键是控制海水中无机氨和无机磷的浓度。
溶解于海水中的分子态氧称为溶解氧，用符号 DO表示。溶解氧是海洋生命活动不可缺少的物质，主要来源于大气和浮游植物的光合作用。水中溶解氧的含量与大气压力、水温及含盐量等因素有关。大气压力越大、水温越低、盐度越小，则溶解氧含量越高；反之则越低。在浮游生物生长繁殖的海域，表层海水的溶解氧含量不但昼夜不同，而且因季节而有差异，加上海流等因素的影响，使海洋中的溶解氧具有明显的垂直分布和区域分布特征。
按照溶解氧垂直分布的特征，大体上分为 4个区：第一，表层由于风浪的搅拌作用和垂直对流作用，氧在表层水和大气之间的交换较快趋于平衡，表层水中溶解氧基本上处于饱和状态。第二，光合带，既有来自大气的氧，又有植物光合作用产生的氧，因此出现氧含量的极大值。第三，光合带下的深水层由于光线微弱，光合作用减弱，有机物在分解过程中消耗氧，使氧含量急剧降低，甚至可能出现最小值。第四，极深海区虽然可能是无氧无生命区，但是由于高纬度下沉的冷水团向深层水中补充氧，这里的氧含量可能随深度而增加。
溶解氧的区域分布与海洋环流密切相关，同时还与海洋生物分布和大陆径流有关，变化复杂。三大洋中，溶解氧平均含量以大西洋最高，印度洋次之，太平洋最低。
海洋孕育了种类繁多、生机勃勃的海洋生物，然而，这些生物正面临着严重的危机：海藻暴发生长，威胁珊瑚礁；棕榈红藻林逐渐消失；凤尾鱼群被彻底破坏；野生鲟鱼面临灭绝；墨黑海豹已经绝种……一个又一个物种从海洋中消失了。
所谓过度捕捞是指对资源种群的捕捞死亡率超过其自然生长率，从而长期降低种群产生最大持续产量能力的行为或现象。
人类过度利用海洋生物资源会导致那些珍贵物种濒临灭绝，以赢利为目的，大量捕杀海洋哺乳动物和使这些物种的数量大幅度下降就是其中明显的例子。鲸类是世界上体形最大的动物，鲸皮、鲸骨和脂肪都是市场上的珍稀物品，长期以来鲸被大肆猎捕。
为了避免鲸类的灭绝，50年前，国际捕鲸委员会就提出控制或暂停捕鲸活动，但有些国家仍以各种借口（如辩称用于科学研究）继续大量捕杀。据报道，1940～ 1986年，商业性捕鲸者捕杀了大约 50万头鲸。例如，座头鲸在被大量捕杀前的种群数量估计有 12.5万头，现在只剩下 1.2万头。露脊鲸也从 5万头下降至 3000头。南大洋特里斯坦 -达库尼亚群岛周围的露脊鲸在 19世纪和 20世纪 60年代出现两次灭绝高峰。其他一些海洋哺乳动物也属濒危物种，包括海豹、海狮、海象、海獭和海牛中的一些种类，有的则已经灭绝，如无齿海牛已经在 1768年灭绝，从它被发现到灭绝仅 27年。海洋哺乳动物往往是个体大、生命周期长、达到生殖年龄时间长、产子量少的海洋高等动物，种群被过度猎捕特别脆弱，种群数量很难恢复。
海龟由于其药用价值高而成为另一类被人类利用而遭到迫害的海洋动物，很多渔民利用一切机会捕获海龟。海龟大部分时间都生活在海中，只有成熟后的雌龟每 2～ 4年到海岸筑巢下蛋，这种习性是沿海居民捕获海龟的最好机会。例如，1947年到墨西哥海滩筑巢的雌棱皮龟有 4.2万只，到 1968年时只有 5000只，现在一个产卵季节里仅 300多只海龟到海边筑巢。海龟产下的蛋及幼龟返回海洋途中也大量被居民掏取与捕捉，并且受到鸟类等其他动物的捕食，因此海龟也是亟待保护的海洋动物。
很多海洋无脊椎动物也被过度采捕。例如，在地中海和加勒比海大约有 15种海绵动物因商业捕捞而遭到毁灭性灾难。珊瑚礁中，各种美丽漂亮的珊瑚以及一些腹足类软体动物（如法螺）都被大量采捕并且作为观赏、古玩商品出售。
海洋环境监测可定义为“在设计好的时间和空间内，使用统一的、可比的采样和检测手段，获取海洋环境质量要素和陆源性入海物质资料，以阐明其时空分布、变化规律及其与海洋开发利用和保护关系之全过程”。
从宏观上，海洋环境监测分为两大类：第一类是趋势性监测和污染源监测；第二类是控制性监测，通常称为现状监测、应急海洋环境监测或特例监测。
趋势性监测主要是掌握大尺度、长周期海洋环境变化的动态。控制性监测主要是对某一区域或时段的环境状况进行监督监测。海洋环境的趋势性监测和控制性监测都是一种政府行为，二者相互配合，相互补充，缺一不可。
从微观上，海洋环境监测可分为排污总量控制监测、浴场监测、海洋功能区监测、赤潮应急监测、污染事故应急监测、纠纷仲裁监测、考核验证监测等。海洋环境监测的主要手段有卫星和航空遥感系统（如船舶、浮标、潜器、海床基、台站等）、自动监测系统、采样和分析系统。
海洋生态监测是指为了实现保护人类海洋生态环境的目的，按照预先设计的时间和空间采用可以比较的技术和方法，对海洋生物种群、群落要素及其非生物环境要素进行连续观测和评价的过程。狭义的海洋生态监测的基本项目是海洋生态学意义上的监测，其反映的结果也是海洋生态系统的状况与演变规律。但是，一般情况下，海洋生态监测也包括海洋生物监测，或者两者同时进行。其原因主要有海洋生物本身就是海洋生态系统的基本组分，有时很难在两者之间加以区分；为了反映海洋生态环境的整体状况，特别是污染状况，海洋生物监测将起到不可替代的作用，特别是对某些污染物指示的监测。
海洋生态监测是海洋生态环境管理的基础和重要组成部分，其基本目的是要掌握人为活动和自然因素对海洋生态系统的结构及功能的影响水平及其发展趋势，协调社会经济发展和海洋生态环境保护的关系。海洋生态监测指标体系包括非生物生态指标和生物生态指标两大系列。
海洋贝类对周围生存环境中的污染物具有极强的富集能力。贻贝监测是通过测定贝类体内的化学污染物残留量，对其周围海洋环境的污染程度和变化趋势进行监测和评价的一种方法。
国际贻贝监测计划始于 20世纪90年代，是在全球范围内开展的区域性海洋环境质量监测计划。通过该计划的实施，可以揭示海洋环境的污染现状和变化趋势，评估人类活动对近岸海洋环境质量造成的影响。监测的贝类品种主要有菲律宾蛤仔、文蛤、四角蛤蜊、紫贻贝、翡翠贻贝、毛蚶、缢蛏、僧帽牡蛎等。
2004年，我国启动了贻贝监测计划。2005年，我国贻贝监测计划稳步推进，监测范围覆盖了全国近岸海域。2006年至今，我国继续在近岸海域实施贻贝监测计划，旨在通过监测海洋贝类体内污染物的残留水平，评价我国近岸海域的污染程度和变化趋势。
溢油应急监测是指在溢油事件发生后，对海上溢油的监视和遥感监测，搜寻确定油类泄漏的位置和面积，跟踪监视溢油的漂移和扩散情况。
常用的溢油应急监测手段有航空遥感监测和卫星遥感监测。前者指利用机载遥感监测器对事故的发展动态进行跟踪监视，其具有灵活、机动的优势，是事故检测中使用最多而且最有效的技术；后者指利用星载遥感监测器对溢油事故的监测，其特点是监测范围大、方便、费用低、图像资料易于处理和解译等，但其成像比例尺寸小，地面分辨率低。
随着世界海洋运输业的发展和海上油田不断投入生产，全世界每年泄漏入海的石油及石油产品已超过 600万吨，其中油船溢油量超过200万吨。
海洋保护区是以海洋自然环境和资源保护为目的，依法把包括保护对象在内的一定面积的海岸、河口、岛屿、湿地或海域划分出来，进行特殊保护和管理的海洋或海岸区域，既包括实施全面保护的自然保护区，也包括只采取局部或临时保护措施的其他保护区，如季节性禁渔区、对特定物种的捕捞限制区、禁止采矿区和禁止倾废区等。