No mar aberto, parte da zona oceânica, os organismos não se encontram fixos ou dependem directamente de um substrato, mas vivem livremente na coluna de água. A camada mais superficial dos oceanos (aproximadamente até os 200m de profundidade) possui luz suficiente para a ocorrência de fotossíntese e denomina-se de zona fótica.

A zona fótica apresenta maior biodiversidade do que a zona a profundidades superiores, a zona afótica, devido à presença dos organismos fotossintéticos (autotróficos) que estão na base da cadeia alimentar. Estas microalgas que são transportadas passivamente na coluna de água (fitoplâncton) são responsáveis por perto de metade da produção primária líquida do planeta (Falkowski & Raven, 2007) o que os torna importantes intervenientes no ciclo de Carbono.
(Esquema A).

No mar aberto, o fitoplâncton assim como por exemplo as bactérias, os vírus e diversos consumidores (ex: cnidária, peixes e mamíferos marinhos) são intervenientes cruciais nos ciclos de nutrientes (ex: carbono, azoto, fósforo, sílica). Por exemplo, o fitoplâncton assume um papel preponderante no ciclo de azoto nomeadamente, através de algumas cianobactérias diazotróficas que são capazes de fixar o azoto molecular (N₂) existente em grandes quantidades na atmosfera e no oceano numa forma de nitrato (nutriente) utilizável por outras espécies fitoplanctónicas como as diatomácias, cocolitóforos e dinoflagelados. O azoto volta à sua forma molecular por vários processos através da acção de bactérias e organismos Archae e o amónio (NH₄⁺) é transformado em nitrato (NO₃^-) também pela acção de bactérias num processo denominado de nitrificação. A remineralização, ou seja, decomposição dos compostos de carbono acontece maioritariamente na coluna de água, mas parte da matéria só é degradada no fundo dos oceanos.
(Esquema A).

Os organismos que habitam a zona afótica dependem de outras fontes de alimento, como sejam as fontes hidrotermais ou material que sedimenta da superfície dos oceanos, por exemplo como parte integrante das fezes de zooplâncton.

Os vírus marinhos têm um papel importante nos ciclos marinhos dos nutrientes, pois ao causarem ruptura celular disponibilizam nutrientes como o nitrato e fosfato disponíveis para bactérias e fitoplâncton. Por sua vez, o fitoplâncton está na base da cadeia alimentar influenciando por isso todos os níveis tróficos acima como zooplâncton, que por sua vez serve de alimento a grandes mamíferos marinhos, e peixes. É usado como biodiesel, em tintas e cremes. Têm ainda um papel importante no ciclo de carbono pois são capazes de produzirem açúcares usando dióxido de carbono e luz como fonte de energia. As bactérias marinhas são importantes nos ciclos biogeoquímicos marinhos como vectores na reciclagem de nutrientes na camada superior dos oceanos, sendo designadamente cruciais no ciclo de azoto. Os cnidários por exemplo servem de alimento a tartarugas e algumas espécies podem ser tóxicas para os peixes, causando problemas em explorações de aquacultura. Os mamíferos marinhos, além das funções ecológicas de topo de cadeia alimentar, em termos de actividades sociais são também uma fonte de lazer quer no seu ambiente como em parques aquáticos.

Vírus marinhos: As partículas biológicas mais comuns nos oceanos são os vírus, chegando a abundâncias enormes de 1 x 109 vírus por litro. Estes parasitas infectam células e usam a sua maquinaria biológica para produção de mais vírus, podendo infectar bactérias e fitoplâncton, assim como organismos mais complexos entre os quais algas, peixes e mamíferos marinhos.

Bactérias marinhas: As bactérias, organismos unicelulares desprovidos de núcleo (procarióticas), também são muito abundantes (1 x 106 por litro) nos oceanos. São seres vivos de dimensões na ordem dos micrómetros, variando na sua forma, desde esféricas a espirais, e fontes de energia (luz, compostos orgânicos e inorgânicos).

Fitoplâncton: São seres vivos por norma unicelulares eucarióticas (com núcleo) que usam luz como fonte de energia para produzirem açúcares a partir do dióxido de carbono (CO₂) e que são transportados passivamente na coluna de água (plâncton). Os grupos fitoplanctónicos dominantes no oceano actual são as cianobactérias, cocolitóforos, dinoflagelados e diatomácias (Figura 1).

Cianobactérias: São bactérias (procarióticos) com uma camada de polissacarídeos e proteínas adicional no exterior da célula. Têm ainda uma camada de peptidoglicano na parede celular o que as define como gram-positivas. Algumas cianobactérias assim como algumas bactérias e Archae são capazes de fixar Azoto.

Cocolitóforos: São organismos fitoplanctónicos eucarióticos que produzem placas calcárias, os chamados cocólitos. A acumulação dessas placas calcárias no fundo dos oceanos forma rochas calcárias.

Dinoflagelados: São organismos fitoplanctónicos eucarióticos que produzem uma cápsula, denominada “teca” e possuem dois flagelos. Podem cobrir áreas significativas do oceano e no caso de espécies tóxicas ter repercussões fatais para peixes e outros organismos que ocorram nesses locais.

Diatomácias: São organismos unicelulares eucariótas que produzem duas estruturas de sílica que cobrem a célula. As diatomácias são o grupo fitoplanctónico mais recente.

Cnidária: São organismos multicelulares que se alimentam de pequenos organismos como peixes juvenis, alguns podem causar desconforto ao toque como as águas-vivas (por exemplo Aurelia aurita) e as caravelas (Physalia physalis - Foto 1) o que ocasionalmente influencia a afluência a praias ou outras áreas de recreio marinho nos Açores.

Peixes: São seres multicelulares aquáticos que obtém a oxigénio através de guelras. Podem ter um esqueleto ósseo (por exemplo o Peixe-lua - Foto 2) ou cartilagíneo (por exemplo os tubarões), possuem escamas a cobri-los e barbatanas pares e / ou ímpares.

Mamíferos marinhos: São seres vivos que possuem placenta e fornecem leite aos seus descendentes, com capacidade de regular a sua temperatura corporal. Nos Açores podem ocorrer espécies migratórias e residentes (Foto 3).

As principais perturbações a este ecossistema devem-se à pesca de alto-mar, poluição pontual proveniente das plataformas de óleo e de barcos de transporte de mercadorias, nomeadamente por lavagens ilegais de tanques de combustível, queda de tintas do casco, despejo de resíduos sólidos urbanos e a emissão de ruído. Além disso, os oceanos são influenciados por deposição atmosférica (por exemplo, no Atlântico, as poeiras do Sahara) e pelas mudanças globais do clima.