Hvorfor er havet salt ? Siden stadig utvasking av salter fra land kommer ut i havet via ferskvann, og fordampningen gjør at saltet oppkonsentreres i sjøvannet. Det er to hovedtyper saltvann: oseanisk og kystvann. Saltvannet blandes av vind, havstrømmer og tidevann. Områder på den nordlige og sydlige halvkule som har vært dekket av is kan ha fjorder. f.eks. Norge, Island, Grønland, Kanada, New Zealand osv. I en fjord er det ofte et overflatelag med ferskvann som kommer fra en elv som renner ut i fjorden. Fjorden kan ha en bunnterskel som stenger for utveksling av deler av vannmassene i fjorden. Dypvannsbassenget i en fjord inneholder vanligvis nok oksygen til å opprettholde liv. I noen tilfeller f.eks. Bunnefjorden ved Oslo er dypvannsbassenget anaerobt og inneholder bare anaerobe organismer bl.a. sulfatreduserende bakterier som lager hydrogensulfid. I dyphav kan det på bunnen finnes vann med spesielt høy saltkonsentrasjon, såkalte saltbassenger. Saltbassenger kan komme fra salttektonikk eller i polare strøk hvor havisen fryser om vinteren.
Brakkvann er saltvann med stort innhold av ferskvann, for eksempel i estuarier og elvedeltaer. Poller er delvis avstengte fjordarmer ved at en terskel hindrer fri vannbevegelse, noe som gir sakte utskiftning av vannmassene,
Den pH-avhengige likevekten mellom karbondioksid (CO2) - bikarbonat (HCO3-) - karbonat (CO32-) har betydning for buffringskapasiteten i vannet. pH i saltvann er ca. 8, det vil si at det meste av karbondioksid foreligger som bikarbonat. Relativt høy pH i saltvann gjør at det kan bli dårlig tilgang på jern for organismene som lever i havet. Planter som vokser i saltvann (halofytter) er ofte sukkulenter f.eks. salturt (Salicornia europaea). Disse har ofte vanskeligheter med å ta opp vann på grunn av det lave vannpotensialet som saltet forårsaker. Mangrove langs kysten i tropiske strøk har læraktige blad. Støtterøtter og røtter fra greiner virker som ankerfester, og luftrøtter (pneumatoforer) sørger for luft til mangroverøttene. Ålegras (Zostera) vokser i saltvann eller brakvann og er festet i bunnslammet med rhizomer og danner ålegrasenger.
Primærproduksjon i saltvann
Akvatiske biomer påvirkes av saltholdighet, temperatur, næringstilgang, lys og oksygen. Plankton består av fytoplankton som er primærprodusenter og zooplankton som er primærkonsumenter. Plankton er frittflytende og beveger seg med strøm og vind, men kan forta vertikale migrasjoner i vannsøylen. Proklorofytter er pikoplankton som er svært viktige primærprodusenter i havet.
Nekton kan svømme og omfatter arter som fisk, hval og skilpadder. Nekton er ofte primærkonsumenter som lever av plankton, men noen er også sekundærkonsumenter. Fastsittende benthos omfatter rur, og snegl, og alger. Pigghuder og krepsdyr lever på bunnen, mange krepsdyr også i vannmassene e.g. krill.
Fisk (saltvannsfisk) og planter som lever i tilknytning til saltvann har fysiologiske tilpasninger til høye saltkonsentrasjoner. Det omfatter elektrolyttbalanse, osmoregulering nyrer og eksrekresjon. Anadrome og katadrome fisk som gytevandrer mellom saltvann og ferskvann må foreta osmotiske tilpasninger, .
Alger er derfor en meget heterogen gruppe organismer. De er vesentlig lokalisert i vann og kan drive fotosyntese. Det finnes også heterotrofe alger.
Den danske biologen Anders Oersted (1844) mente at det var en vertikal sonering av alger i havet hvor grønnalgene vokste øverst, deretter fulgte brunalgene og nederst rødalgene.
For mer enn 100 år siden foreslo den tyske fysiologen Theodore Engelmann (1883) at den viktigste årsaken til vertikal fordeling av alger skyldes lys, og at det var en fylogenetisk kromatisk adapsjon hos de forskjellige algegruppene. Ut fra pigmentene hos de forskjellige algegruppene og fordelingen av lys nedover i vannet ga dette en kromatisk spesialisering av algene, noe som har fått innpass i mange lærebøker, men stemmer ikke med virkeligheten. Det viser seg ofte at rødalgene finnes sammen med brunalger og grønnalger. Rødalgene finnes ikke bare på dypt vann. Selv i sprøytesonen finnes rødalger. Både i Atlanterhavet, Stillehavet, Adriaterhavet, Japanhavet og Arktis går grønnalgene dypest. Antall grønnalger minsker mindre raskt med dybden enn brunalger og rødalger.
Følgende parametere vil påvirke den vertikale fordelingen av alger følsomhet for høy lysintensitet, temperatur, saltholdighet, næringstilførsel og predasjon.
Algene absorberer lys som struktur og ikke som pigment i løsning. Derfor må man se på in vivo absorbsjonsspektere.
Rødalger fotosyntetiserer nødvendigvis ikke bedre på større dyp enn grønnalger og brunalger. Viktigere er hvor mye aksessoriske pigmenter algen har i forhold til klorofyll a og hvordan algen organiserer plasseringen av kloroplaster.
Rødalger inneholder fykobiliproteiner fykoerytrhin, fykocyanin, allofykocyanin samt klorofyll a.
Grønnalger inneholder klorofyll a og b samt karotenoider.
Brunalger inneholder klorofyll a, klorofyll c, og fucoxanthin.
Dinoflagellatene som utgjør store deler av det marine planteplankton inneholder peridinin-klorofyllprotein, et løselig molekyl som bruker karotenoidet peridinin for å samle blå-grønt lys (470-550 nm).
Fykobiliproteiner hos blågrønnbakterier absorberer lys fra 500-650 nm. Blågrønnbakterier kan ha en ontogenetisk kromatisk adapsjon (intensitetsadapsjon) ved å endre forholdene mellom mengden klorofyll og karotenoider.
Kortdagsalger er vanligere enn langdagsalger. Alger kan også ha parasitter. F.eks. grisetangdokke (Polysiphonia lanosa) vokser som epifytt og gjennomtrenger vevet på grisetang (Ascophyllum nodosum) og virker som en hemiparasitt (amfiepifytt).
Om vinteren kan alger utsettes for mekaniske skader av is.
Endring av lysmengde i vannet som funksjon av dybde er gitt ved:
\(\displaystyle\frac{dl}{dt}=kl\)
t er dybde. l er mengden solllys per tidsenhet [J m-2]. k er ekstinksjonskoeffisient k = 0.02 (rent vann), k=0.1 (oseanisk vann), k= 0.3 (kystvann)
Den eufotiske sone med 1% lys som nedre grense, kan gå ned til 100 meters vanndyp. Økt mengde brunfargete humusstoffer fra elver har gjort at lyset trenger mindre ned i vannmassene.
Kiselalger kan ha våroppblomstring. Det er generelt lite fosfor i havet og det brukes raskt opp. Fosfor kan værende begrensende faktor i ferskvann, mens nitrogen og jern (på grunn av høy pH) kan være begrensende i saltvann. Oseanografen A.C. Redfield fant at forholdstallet mellom antall atomer (molariteten) karbon, nitrogen og fosfor i biomassen i marine organismer var C106N16P1, og dette forholdstallet er blitt kalt Redfield ratio.
Sonering
Pelagisk sone er vannsøylen i åpent hav og kan deles inn i fotisk sone, den øverste del av vannsøylen hvor det finnes sollys og er en del av epipelagisk (gr. epi- på, utenpå) sone. Under denne er den afotiske sonen uten sollys og som med økende type kan deles i mesopelagisk (midtpelagisk), 200 – 1000 m skumringssonen mellom lys og mørke, batypelagisk (gr. bathys – dyp) 1000-3000 m, abyssopelagisk (gr. abyss – bunnløs) 3000-6000 m, og hadopelagisk spme (6000-11000m). Demersalsonen (l. demergere - stupe) er den delen av vannsøylen som er nærmest havbunnen og danner overgang til den faste undergrunnen, bentisk sone, og organismene kalles bentos. Bentisk sone blir også brukt om bunnen i innsjøer og elver,
Marin snø bestående av dødt organisk materiale (detritus) og døde dyr som synker gjennom vannmassene ned til havbunnen, selv på de største havdyp man kjenner til, gir grunnlag for et eget dyphavsdyreliv med ekstreme evolusjonære tilpasninger til leveområdet. Noen av dypbhavsformene som lever i stummende mørke kan sende ut lys i form av bioluminiscens. Egne økosystemer kan basere seg på metanotrofe og sulfidoksiderende bakterier med kjemosyntese i tilknytning til hydrotermiske undervannskilder med svarte skorsteiner, hvite skorsteiner, samt kjøleligere ventiler eller oppstrømmsområder hvor det siver opp metan, hydrogensulfid, karbondoksid og olje fra fossilt karbon. Ved disse lever det kolonier med bakterier som danner matter hvor det kan beite snegler og krepsdyr.
Desalinisering
Desalinisering er å fjerne salt fra saltvann med formål å produsere ferskvann som drikkevann eller til vanning av planter. Jordens ferskvannsressurser er begrenset, og kunstig vann gir dessuten økt saltinnhold i jord og vann. Desaliniseringsmetodene kan basere seg på destillasjon (multistadium flash destillasjon krever energi ca. 300 MJ/m3), vanndampkompresjon, revers osmose (energikrav 30 MJ/m3) med halvgjennomtrengelige membraner. Avfallet i prosessen er meget konsentrert saltvann. Ferskvann i mindre skala kan lages ved frysing eller fordampning med solvarme. En annen metode man tenker seg brukt er superkritisk vanndestillasjon. Kritisk punkt for rent vann er 374.15oC og kritisk trykk 221.2 atmosfærer. Når vann nærmer seg superkritisk tilstand og blir en superkritisk væske endrer egenskapene seg. Svakere hydrogenbindinger gir mindre polaritet noe som minsker løseligheten av salter, minsket viskositet, lavere tetthet, dielektrisitetskonstanten minker,
Kritisk punkt for sjøvann 3.2% NaCl er 407oC og 298.5 bar tilsvarende trykket ca. 3000 meter under havorverflaten.