Archaeaที่มีลักษณะคล้ายแบคทีเรียได้สร้างความประหลาดใจให้กับนักจุลชีววิทยาทางทะเลด้วยการอยู่รอดและเติบโตในสภาพแวดล้อมสุดขั้ว เช่นช่องระบายความร้อนใต้ท้องทะเล แบคทีเรียในทะเลที่ทนต่อด่างเช่นPseudomonasและVibrio spp. อยู่รอดได้ใน ช่วง pH 7.3 ถึง 10.6 ในขณะที่บางชนิดจะเติบโตได้ที่ pH 10 ถึง 10.6 เท่านั้น อาร์เคียยังมีอยู่ในน่านน้ำทะเลและอาจมี มวลชีวภาพมากถึงครึ่งหนึ่งของมหาสมุทร ซึ่งเห็นได้ชัดว่ามีส่วนสำคัญในกระบวนการทางมหาสมุทร ในปี พ.ศ. 2543 ตะกอนจากพื้นมหาสมุทรเผยให้เห็นสายพันธุ์ของอาร์เคียที่ย่อยสลายมีเทนซึ่งมีความสำคัญก๊าซ เรือนกระจกและตัวการสำคัญที่ทำให้ชั้นบรรยากาศร้อนขึ้น แบคทีเรียบางชนิดทำลายหินที่พื้นทะเล ซึ่งส่งผลต่อเคมีขอ น้ำทะเล การรั่วไหลของน้ำมันและการไหลบ่าที่มีน้ำเสียจากมนุษย์และมลพิษทางเคมีมีผลกระทบอย่างชัดเจนต่อชีวิตของจุลินทรีย์ในบริเวณใกล้เคียง รวมทั้งเป็นแหล่งสะสมของเชื้อโรคและสารพิษที่ส่งผลกระทบต่อสิ่งมีชีวิตในทะเลทุกรูปแบบ ไดโนแฟลเจลเลตของโพรทิสต์อาจเกิดการระเบิดของประชากรที่เรียกว่าดอกไม้บานหรือกระแสน้ำสีแดงบ่อยครั้งหลังจากมลพิษที่เกิดจากมนุษย์ กระบวนการนี้อาจสร้าง สารเมแทบ อไลต์ที่เรียกว่าไบโอท็อกซิน ซึ่งเคลื่อนย้ายไปตามห่วงโซ่อาหารในมหาสมุทร ทำให้ผู้บริโภคสัตว์ที่มีลำดับสูงเสียไป