На глубинах температура океанской воды постоянна в течение всего года и лежит в пределах от -1,7 до -2 ° С. Температура поверхностных океанских вод зависит от их географического положения, сезона, характера течений
и многих других факторов. В тропической зоне она достигает 26-27 ° С, на широте 40 ° падает до 13-14 ° С, в приполярных зонах опускается до 0 ° С и ниже. В водах тропических и умеренных температура с продвижением в глубь падает, в полярных - несколько повышается. Значительные колебания температуры поверхностного слоя океанской воды наблюдаются в умеренных зонах в связи с чередованием сезонов года. С удалением от поверхности эти колебания все больше сглаживаются, и на глубине 300-400 м исчезают совсем. Термический режим отдельных океанских зон в сильной степени определяется характером циркуляции водных масс. Например, экваториальные воды, отклоняясь в своем течении к северу и югу, образуют зону дивергенций, идущей вдоль линии экватора. Отток экваториальных вод в этой зоне компенсируется подъемом холодных глубинных вод, причем вся зона помещается в интервале между двумя изотермами в 27 ° С, тогда как в ее центральной части, т.е. на линии экватора, температура воды не превышает 25 ° С.
Подъем к поверхности холодных глубинных вод, или апвеллинг, наблюдается и вдоль границ, отделяющих северную и южную пассатные течению от Межпассатным. Выходы холодных глубинных вод к поверхности имеют место вдоль западных берегов Африки, Индонезии, Австралии и Южной Америки. Пассаты несут отсюда поверхностные воды, и их отток компенсируется выходом глубинных.
В связи с различным уровнем прогрева поверхностных вод Мирового океана в нем различают (до глубины 500-1000 м) 5 температурных зон: тропической, бореальную, лежащей к северу, а к югу - нотальну и две приполярные - арктическую и антарктическую. Тропическая область расположена примерно между 40 ° с. шир. и 40 ° ю. шир., ее границей служит зимняя изотерма 15 ° С. Сезонные колебания температуры здесь редко превышают 34 ° С. Северная граница бореальной зоны лежит примерно на 60 ° с. шир. и определяется присутствием льдов в летнее время, то есть отвечает пожилой изотерме 0 ° С. Температурные колебания здесь достигают 8-12 ° С, средняя температура равна 8-10 ° С. Южная граница нотальнои зоны проходит между 50 и 60 ° ю. шир. Средняя температура здесь равна 7-8 ° С, ее колебания обычно не превышают 6-8 ° С. В арктической и антарктической областях температура воды круглый год близка к 0 ° С, ее сезонные колебания не превышают 2-3 ° С. Изменение температурных условий с продвижением из низких широт в высокие происходит в поверхностном слое воды и на дне в области континентального шельфа. Для гидробионтов имеет значение не только охлаждение вод с удалением от экватора, но также изменение амплитуды суточных и сезонных изменений температуры.
Каждая из температурных зон имеет характерное населения. Среди крупных обитателей арктической зоны можно назвать моржей, белых медведей, полярную щепку, нельму. Для бореальной зоны характерны тресковые, сельди, камбалы и лососевые рыбы, для тропической - летучие рыбы, тунцы, рифоформуючи кораллы и мангры с их особой фауной. В нотальний зоне встречаются свои виды анчоусов, сардин, китов; антарктической-пингвины, ушастые тюлени и др.. Часто виды по своему происхождению относятся к одной зоне, а живут в другой. Тогда к их названия по месту пребывания добавляется приставка, указывающая на зону происхождения. Например, арктические виды, живущие в бореальнии зоне, называются арктобореальнимы, в обратном случае - бореарктичнимы.
Биомасса и численность гидробионтов в направлении от умеренных широт к низким обычно снижаются. Например, в Тихом океане с продвижением с умеренных зон к экватору биомасса зоопланктона снижается в 5-10 раз, бентоса - в 40-80 раз, рыб - в 2-3 раза. Только вблизи экватора и в некоторых районах, где вследствие интенсивного перемешивания воды в ней содержится значительное количество биогенов, биомасса пелагических и бентосных организмов вновь повышается.
Особенно сильно количественное обеднение населения с продвижением к экватору сказывается на глубинах. Если, например, по богатству литоральной бентоса тропики мало уступают средним широтам, то на глубинах 2-5 км наблюдается разница в 10, 100 и даже в 150 раз. В поверхностных водах тропиков биомасса планктона обычно в 5-10 раз ниже, чем в соответствующем слое умеренных и приполярных зон. На глубине 100-1000 м сравниваемые биомассы различаются уже в 15-30 раз, а на глубине 4000 м - в 100 раз и более.
Основная причина количественной бедности населения многих районов тропической зоны заключается в недостатке биогенов, ограничивающий численность фотосинтезирующих растений и, соответственно, животных питающихся ими. Бедность поверхностного слоя тропических вод питательными солями прежде всего объясняется очень слабым выносом их сюда из глубин, потому что перемешивание воды в этой зоне очень незначительное. В тех тропических водах, где перемешивание выше и, следовательно, больше биогенов выносится к поверхности, количество организмов сразу же возрастает. Такая картина наблюдается, в частности, в области Межпассатным (экваториальной) противотока и в некоторых других районах. Определенной степени количественная бедность населения многих тропических районов связана с высокой температурой. С ее повышением интенсивность обмена веществ у пойкилотермных организмов растет, и для существования одной и той же биомассы в тропиках нужно больше пищи, чем в умеренных и приполярных областях. В противоположность количественным показателям видовое разнообразие гидробионтов с продвижением до тропиков не убывает, а возрастает. Например, в водах Малайского архипелага живет около 40 тыс. видов животных и растений, в Средиземном море - около 6-7 тыс., в Северном - менее 4 тыс., в Баренцевом - около 2500, в море Лаптевых - только 400. Число видов водорослей в районе Малайского архипелага, в Средиземном, Баренцевом и Карском морях соответственно равен 860, 550, 192 и 65. Причина роста видового богатства с продвижением в низкие широты-прежде благоприятные температурные условия. Кроме этого, положительно сказывается на видовом богатстве тропических районов огромность их акватории и значительная развитость береговой линии (в 10-12 раз выше, чем в высоких широтах). Благодаря этому создается большое биотопическое и, соответственно, видовое разнообразие.
Есть данные о том, что широтное распределение бактерий не укладывается в привычную схему. В ряде южных морей (от Черного до Средиземного, Красного и в Аденский залив) и по мере продвижения от более высоких к низким широтам Атлантического и Индийского океанов наблюдается уменьшение видового разнообразия гетеротрофных бактерий при нарастании их численности и степени гетеротрофность. При этом сохраняется обратная корреляция между численностью (биомассой) и видовым разнообразием населения. Предполагается, что с продвижением в низкие широты возможности использования бактериями практически неограниченных запасов пищи растут (повышение скорости разложения растворенной органики с повышением температуры), и это определяет инверсию их географического распределения. В целом численность бактерий в экваториально-тропической зоне в 2,5-4,5 раза выше, чем в полярной.
С продвижением к экватору происходят характерные изменения в соотношении численности отдельных групп. Так, количество диатомовых в низких широтах падает, а динофитовых - растет. По сравнению с последними диатомовые более требовательны к фосфатов и снижением их концентрации с продвижением к экватору объясняется изменение в соотношении численности сравниваемых водорослей, идет в этом же направлении. В зоне Межпассатным противотока, где повышается количество фосфатов, значение диатомовых растет. Из трех основных отделов донных водорослей-макрофитов, присущим всем широтным зонам, в относительно холодных водах более бурых (40-43%) и меньше зеленых (12-13%). В теплых водах бурых водорослей (18%) меньше, чем зеленых (24%). Относительное значение красных водорослей в холодных и теплых водах меняется слабо (46-55%). С переходом к более низким таксонов различия в населении теплых и холодных вод выражены резче. Например, ряд ламинариевых и семейство фукусовых встречаются только в умеренных и холодных водах, а семейство саргассовых, наоборот, свойственно только теплым водам.
Только в тропиках живут киленоги моллюски и коралловые полипы, не способны существовать при температуре ниже 20 ° С. Почти исключительно в этой области встречаются планктонные корненожки, сифонофоры, некоторые медузы, планктонные полихеты Alciopidae, планктонные брюхоногие моллюски Janthina, сагиты и сальпы. Из водорослей только при 20 ° С и выше встречаются синезеленые Trichodesmium, большинство видов Syracosphaera (коколитофориды) и некоторые виды динофитовых водорослей. Крайне характерные для тропиков коралловые рифы и мангровые заросли.
Следует отметить, что с продвижением из высоких широт в низкие, многообразие зообентоса в шельфовом районе согласно общему правилу повышается, однако эта закономерность присуща только этфауш, но не инфауни, поскольку изменения амплитуды температур, от которых в наибольшей степени зависит видовое богатство населения в почвах выражены меньше, чем над ним. С продвижением из умеренных зон в более высокие широты фауна Мирового океана обедняется.
Как правило, размеры гидробионтов мельчают с продвижением из высоких широт в низкие. Наряду с уменьшением размеров животных снижается их жирность. С биологической точки зрения накопления жира организмами тропиков, где почти нет сезонных изменений в условиях жизни, не может иметь того адаптивного значения, как в форм высокоширотных, в которых питание может выключаться на длительное время и поэтому потребность в запасных питательных веществах выше. Отмечены характерные изменения в составе липидов у рыб, живущих в разных широтных зонах. Например, в северных видов рода Salmo четко прослеживается тенденция к повышению относительного содержания структурных (эфиры стеринов) липидов аналогичная разница наблюдается при сравнении северных и южных популяций одного вида. В теплолюбивых рыб по мере продвижения из Средиземного моря в Черное, а из Черного в Азовское уменьшается скорость белкового роста и увеличивается скорость жиронакоплення; в холодноводных рыб оба процесса в Средиземном море выше, чем в Черном. Как правило, с продвижением в низкие широты биотические отношения становятся более напряженными. Относительное значение хищников возрастает. Соответственно растет «вооруженность» гидробионтов (развитие колючек, шипов и других защитных структур), растет число ядовитых видов. Особенно много их становится среди прикрепленных и малоподвижных форм; токсичность служит защитой от хищников, вирусов, бактерий, личинок перифитонтив. У бактерий в низких широтах чаще встречаются штаммы, проявляющие антагонистические свойства, возрастает степень ауксогетеротрофии по кобаламина, что обостряет отношения между бактериями и водорослями. С продвижением в низкие широты резко возрастает число бентосных животных с пелагическими личинками, среди которых все большее значение приобретают те, которые существуют длительное время. Постепенно появляются и становятся многочисленнее многолетние растительноядные животные.