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一般に海洋生態系は、光合成を行い水中の栄養塩を吸収する植物プランクトンや海藻等の一次生産者を基礎として、一次生産者（死んだ有機物も含む）を直接間接的に捕食する生物、さらに生物間の食物連鎖で構成されている。また、水温や日照、潮流、海底地形、栄養塩濃度、酸素濃度等の海洋環境の影響を受けて、水域毎に海洋生態系を構成する（海洋環境に適応した）生物が異なる。
なお、サンゴ礁を形成する造礁性サンゴは、光合成を行う褐虫藻と共生することにより、暖水かつ低栄養塩の海洋環境に適応した生物であり、そのような海洋環境の海洋生態系の基礎生産を支える重要な生物である。
海洋生態系は、通常、大規模な生物多様性を持っているため、 外来種に対する強い耐性を持っていると考えられている。