Планктон. По данным «оценочного доклада об изменениях климата на территории Российской Федерации» (2008), плотность бактериопланктона в северных морях (Чукотское, Берингово) возросло в 1,5–2 раза по сравнению с 1993–1995 гг. и при этом возросла суточная продукция бактериальной биомассы от 4 до 6 раз. Факт, свидетельствующий о тенденции к эвтрофированию (увеличению первичной продукции) под воздействием антропогенных факторов и, возможно, изменению климата.

Фитопланктон (населяет поверхность воды при достаточной освещенности до глубины 50–100 м) обеспечивает переработку в ходе фотосинтеза значительной доли двуокиси углерода в атмосфере. Фитопланктон – основной продукт органического вещества в водоемах, за счет которого существуют многие водные гетеротрофные животные. Эти микроскопические водоросли являются началом пищевой цепочки, в которой задействовано как косвенно, так и напрямую, гигантское количество живых организмов.

Многие специалисты отмечают, что время начала цветения фитопланктона сместилось на более ранние сроки и это в свою очередь может привести к резкому сокращению количества фитопланктона, точнее к резкому перераспределению массы фитопланктона в мировом океана.

Так, в Балтийском море отмечают увеличение биоразноообразия фитопланктона. Северотихоокеанский и североатлантический бассейн – снижение биомассы на 7–9%.  Индийский океан – Аравийское море – увеличение содержания хлорофилла на 350% за период с 1997 по 2003 г.

В ходе изучения фитопланктона выяснилось, что некоторые типы разновидности фитопланктона поглощают больше радиации, чем другие, а есть виды, которые только отражают радиацию Солнца, а не поглощают её. Поэтому важны изменения в концентрациях фитопланктона того или иного вида.

Зоопланктон. Динамика развития зоопланктона меняется по годам в зависимости от температуры воды. В северной Атлантике, например, пики численности зоопланктона связаны в первую очередь с положением Гольфстрима (численность выше, когда течение смещается к северу) и началом весеннего прогревания поверхности воды.

Уменьшение солености и повышение температуры Балтийского моря в последнее время привели к снижению доли видов зоопланктона, приспособленных к высокой солености и низкой температуре и, соответственно, увеличилась доля тепловодных и мелкоразмерных форм.

В Антарктиде наблюдается уменьшение количества криля – мелких планктонных рачков, которые являются пищей для целого ряда рыб и морских млекопитающих.

Промысловые рыбы. Теплолюбивые виды рыб стали часто появляться и в северной части Тихого и Атлантического океанов (пикша, сайда, морской окунь и др.) с 30–х годов ХХ в. Это отражается на ареале обитания северных видов рыб (сахалинско–хоккайдской сельдь, сельдь залива Петра Великого, минтай, навага). Неуклонно сокращаются нерестилища, происходит сужение сроков нереста и, следовательно, снижение численности сельди. Современные уловы сократились в 3–7 раз по сравнению с 60–70–ми гг. ХХ в.

Разнообразие ихтиофауны северных морей Тихого океана сохранится и в будущем за счёт южных мигрантов – китайская сериола, японская морская барабуля, мохоголовая собачка Сайто и Ятабе, морской саргассовый клоун.

В ходе многочисленных исследований было выявлено существование тесной связи между трендами уловов промысловых рыб и климатическими индексами. Этот факт дает хорошую возможность прогнозировать будущие изменения численности этих видов на 3, 5 лет.

Глобальное изменение климата может оказать сильное влияние на мировое распределение коммерчески важных разновидностей рыбы, в том числе трески, сельди, морского окуня, акул, а также креветки.