海洋现在一团糟。鱼群的数量已经减少了90％，珊瑚礁也消失了1／3，甚至还出现了几百个没有生命的死亡区。
避免有毒物质流入海洋
进入海洋中的污染物质多种多样，其中既有每年从高速公路流入海洋中的数百万升汽油，也有在太平洋垃圾带上旋转的海量塑料垃圾。但是，最具毁灭性的还不是这些，而是来自化肥和污水中的氮和磷。当大量含有这两种元素的污水流入海洋中时，就会造成海洋的富营养化，进而导致海藻大爆发，将海水中的氧气消耗殆尽，使海洋生物窒息而死。这种被称为超营养作用的过程已经在全世界的海洋中造成了至少405个死亡区域。
在发展中国家，城市生活污水是导致超营养作用的主要元凶。但是在欧洲、美国和中国，动物排泄物和化肥才是真正的罪魁祸首。仅在美国，每年饲养的约100亿只鸡、8000万头牛和1。49亿头猪会产生5亿吨排泄物，其中的绝大多数都被播撒到了田野里。此外农民们还要在种植过程中使用5500万吨合成化肥，这些动物排泄物和化肥中的很大一部分最终都随着水流进入了大海。
超营养作用是可逆的。例如，在20世纪80年代，黑海中存在着世界最大的死亡区域。但是随着苏联的解体，当地农民无法再获得并使用大量的合成化肥，这个死亡区域在1996年彻底消失了。
改进的废水处理工艺、更严格的动物排泄物管理都能对减轻超营养作用有所帮助。但是，最简单有效的方法还是放弃犁地。也就是说，当种植的时候农民根本不去理会去年种植的玉米留下的茬子和根部，而是采用现代条播机进行播种，并采用滴灌技术浇水和施肥。
对碳排放进行限制
在过去20年中，海洋的化学成分在以地质史上前所未有的速度发生着变化，海水的酸度增加了约30％。虽然这并不会使在海水中戏水的人们感到皮肤灼烧（至少不会很快如此），但是却使很多海洋生物的甲壳和外骨骼开始溶解，进而对整个海洋生态系统产生威胁。
海水酸化的原因很容易理解。从工业时代开始，人类活动释放到大气中的二氧化碳有1／4被海水吸收。长期以来，海水对二氧化碳的吸收都被看做是一件好事，因为这个过程等于给不断加速的全球变暖踩了一脚刹车。但二氧化碳溶解在海水中后，就形成了碳酸。上一次海水的酸度增加到如此程度还要追溯到6500万年前，当时火山的活动使海水酸度显著增加，导致了物种的大灭绝。即使在那个时代，幸存下来的生物也花了几百年时间才适应了海水的酸度如果不采取任何措施，今天海洋中的生物根本没有这么多时间来适应。
要制止海水酸化没有什么特别好的办法。最好、也是唯一可行的方法，只能是减少二氧化碳的排放。
修复水循环
随着气温升高，地球的水循环过程海水蒸发后变成雨水降落下来，然后再次蒸发也在加强，这也导致海水盐度的平均值不断升高，海水越来越成。那些盐度最高的地方将变成海洋中的沙漠由于盐度过高，没有生命能够在这些地方生存。
迄今为止，科学家几乎没什么方法可用于逆转水循环增强。但是，一种名为海洋热能转化（0TEC）的技术也许能有所帮助。从20世纪70年代开始，工程师们就开始尝试将海洋深处寒冷的海水抽到温暖的海面。他们认为海水的温度差会形成热机作用，可以生成能量。当在较大层面上应用时，OTEC技术将带来有益的副作用将表层海水的温度降低。
在那些盐度最高的区域，将深层海水抽到表面也许能帮助创建出富含生命的乐园。2002年，日本东北大学的研究人员就一个永久性盐喷泉进行了试验。一根细管将盐度更低的深层海水抽到盐度较高的海水表面，寒冷的深层海水从管子的底部进入，温度逐渐升高，最后在海面上被喷出来。尽管变得温暖，这些海水依然具有较低的盐度，而且富含能促进浮游植物生长和光化作用进行的营养物质。日本研究人员使用的是一根在太平洋马里亚纳海沟上方漂浮的PVC塑料管，管子长300米，固定有GPS设备。初步的试验结果是令人兴奋的。在管子的周围，叶绿素的浓度非常高。研究小组的负责人圆山重直教授说，比周围海域高了100倍以上。与OTEC技术一样，盐喷泉技术也只是减缓全球变暖的权宜之计，而不是根本性的解决方法。但是圆山重直本人对这种方法持乐观态度，他认为更大规模的盐喷泉技术的应用具有修复区域性水循环紊乱的潜能，并计划明年在大洋上启动一个新的盐喷泉项目。
制止物种入侵
50年前，如果你在鳕鱼角拉起船锚，锚链上会沾满了贝壳、蚌和海藻。而如果你今天在那里拉起船锚，会看到锚链上满是一些名为被囊的黏液状无脊椎动物世界上4000种侵入性水生物种之一。随着全球贸易，物种入侵变得越来越频繁，入侵的物种也多种多样。例如，被囊入侵了美国的东北部地区，狮子鱼则侵入了东南部地区。这些入侵物种与土生土长的物种争夺资源，破坏当地的生态结构，给原生物种带来了很大影响。
被囊是一个说明入侵物种如何毁坏当地环境的生动样本。20世纪70年代，至少有一种被囊来到了新英格兰地区。它们很可能是搭乘一艘日本货轮来到了这里。伍兹霍尔海洋研究所的研究人员玛丽卡曼说。一些种类的被囊侵入了鳕鱼角的蔓草海床，它们驱逐了这里的扇贝，而这些扇贝是当地渔民的主要收入来源。当地人试图用漂白剂和其他方法来消灭它们，但是几乎没有收到任何效果，它们的适应性和韧性令人惊讶。卡曼说。
总的来讲，物种入侵就像是挤出来的牙膏。威廉姆斯大学的生态学家詹姆斯卡尔顿说，你别想再把它们弄回到牙膏管里。减少物种入侵的最好办法就是防止它们移动到新的地点。每年在全世界航行的商船有几十万艘，很多入侵物种都是藏在这些商船的压舱水中在世界各地移动的。美国环保署和海岸警卫队目前正在联手起草针对压舱水的管理条例，将对压舱水中有机物的数量设定标准。与此同时，几十家公司正在开发让压舱水能满足这个标准的技术，包括电脑监控的过滤和紫外线照射。
对那些已经入侵的物种，最好的希望也只能是控制它们的数量，而控制它们数量最好的方法就是吃掉它们。2009年，美国海洋与大气管理局启动了一个项目，调查渔民、厨师和就餐者对吃狮子鱼的兴趣。
拯救珊瑚礁
在过去20年里，全世界的珊瑚有1／3被摧毁，90％位于斯里兰卡、坦桑尼亚、肯尼亚、马尔代夫、塞舌尔海滨的珊瑚处于危险的境地。
如果在未来30年里，海水的温度像预计的那样再升高4摄氏度，澳大利亚大堡礁的95％将会消失。导致这种情况的最主要原因是珊瑚白化。随着海水温度的升高，水生细菌会变得越来越兴盛，它们会攻击与珊瑚虫共生、寄生在珊瑚内的海藻。这些海藻以光合作用的形式将阳光转换为能量（以糖的形式），这些能量被提供给珊瑚虫，并赋予珊瑚以颜色。一旦这些海藻死亡，珊瑚就会变成幽灵一样的白色。
尽管没有人知道确切原因，但是红海和波斯湾中的珊瑚却避免了这种厄运。以色列特拉维夫大学的微生物学家尤金罗森博格认为，是不同种类细菌的存在导致了这种截然不同的命运。就像人体内一样，珊瑚中也生活着数千种不同的细菌。他说，某些细菌能帮助珊瑚适应环境的变化。例如，当红海中的海水温度升高4摄氏度的时候，一种名为溶珊瑚弧菌的非居民细菌会攻击某些珊瑚中的海藻，但是温度的升高同样会激发珊瑚中的某些细菌，展开保护海藻的行动，这也能解释为什么有些在更高温度海水中的珊瑚没有白化的原因。
现在，罗森博格和他的同事正在研究如何激发所有珊瑚的天然防御能力。一种策略是释放噬菌体一种攻击细菌的病毒，以此来对付溶珊瑚弧菌。
在近期的实验室研究中，这种噬菌病毒迅速摧毁了细菌，并在之后的两个月时间里持续保持着作用。今年夏天，在大堡礁和红海埃拉特珊瑚礁等一些珊瑚白化的地方，罗森博格将对自己的噬菌体疗法进行场地试验。届时他将用健康的珊瑚包围患病的珊瑚，并在某个样本中使用噬菌体。如果一切都像在实验室中发生的那样，噬菌体将会对溶珊瑚弧菌展开进攻。当进攻的细菌抵达健康珊瑚的黏膜层时，噬菌体会复制100倍，将寄生细菌杀死。
如果试验能取得积极的结果，下一步显然将是更大规模的应用。罗森博格称，只要50升每升含有100万噬菌体的液体，他就能治疗约48公里长的珊瑚，治疗过程用船或者飞机就能完成。