深海での食物連鎖は、海の表層から降下してくる有機物のみに依存すると思われていたが、1970年代から各国で進められている深海探査により、浅海の生産物に頼らない独立した生態系が存在することが明らかになった。この生態系を化学合成生態系という。海嶺や海底火山の周囲にある熱水噴出孔では、300 ℃ 以上もの熱水が噴き出している。その周囲には熱水中に含まれる硫化水素や水素をエネルギー源にして生存する化学合成細菌や古細菌が繁殖している。これらを体内に共生させるチューブワーム（ハオリムシ）やシロウリガイ、細菌を餌にするカイレイツノナシオハラエビ、さらにそれらの生物を餌にするイソギンチャク、シンカイコシオリエビ、ユノハナガニ、ゲンゲなどが世界各地の熱水噴出孔で次々と発見されている。生物の生息密度は、ふつう沿岸から離れた深海ほど低くなるが、熱水噴出孔の周囲は高密度で生物が生息している。
前述のように、深海では基本的には生産者が欠如し、消費者と分解者のみからなる生態系が作られている。それを支えるエネルギーは、浅海での生産に依存している。他方、浅海では光合成が行われるが、同時に無機窒素などの肥料分の消費も激しい。それらは消費者や分解者の活動で作られるが、その量が光合成量を規定する制限要因ともなっている。つまり慢性的に不足気味である。他方、深海では生産者が存在しないため、消費者・分解者ともに密度が低いとはいえ、肥料分は作られる一方である。ほとんどの場所で、これらの海水の間での大きな流れは存在しないが、一定の場所ではそのような海水が浅海に吹き上がるような流れを生じる。そのことを湧昇というが、そのような流れを生じる場所は、肥料分の多い海水が供給される場所となり、他の場所よりはるかに豊かな生物相を支えることができる。
深海では生物群集における生産者を欠くため、浅海での物質生産に大きく依存する。直接的利用と、間接的利用の 2 通りの方法がある。直接的利用は深海生物が浅海に浮上して採餌を行うことで、ハダカイワシなど中深層に生息する多くの深海魚は、夜間により浅い水域に移動して採餌を行う。間接的利用とは、浅海の生物の遺骸や排泄物がデトリタスなどの状態になって沈んでゆき、深海生物の餌として利用されるものである。深海では水中に雪のように漂うマリンスノーが見られるが、これもその例である。また、まれにクジラの死体が深海底に沈み、多くの動物の餌となっていることも知られている（鯨骨生物群集）。
水深 600 - 1,000 m 付近には溶存酸素量が極端に少ない酸素極小層がある。これは上層から降下してくる有機物を細菌が分解するときに水中の溶存酸素を使うため、この深度では酸素が使い果たされてしまうのである。酸素極小層ではさすがに生物の姿もまばらになるが、ここを過ぎると溶存酸素量がわずかながら増え、生物の密度もわずかに上がる。
日本の水道水には水道法の定めにより、必ず次亜塩素酸が給水栓（例えば各家庭の蛇口）の時点で残留するように添加されている（残留塩素の項を参照）。このためウイルスや、大腸菌をはじめとする有害な微生物、有機物などは混入していても既に無害化されている筈であり、本来浄水器で取り除くべき対象とは言えない。万が一混入しているとすれば、集合住宅（マンション）などで清掃などきちんと管理（メンテナンス）されていない貯水槽（給水タンク）の存在や給水管の腐食劣化などの汚染源があるためであり、これを取り除くことが先決である。次亜塩素酸と不純物とが反応して生じた、トリハロメタンなどの化合物には発癌性があるとされ、日本では浄水器の主な目的はこの化合物の除去にある、とされる。しかし、実際に日本の水道水では、残留トリハロメタン濃度に対して、厚生労働省令によってWHO勧告より厳しい水質基準が設けられており、それ以上を取り除く必要があるという科学的な定説は未だに示されていない。また実際に日本の水道水で次亜塩素酸化合物によって人体に何らかの被害が発生したとの報告も皆無である。この点で浄水器の効果に対する評価は未だ一様ではない。次亜塩素酸そのものは、人体内で胃酸によって塩化水素、すなわち胃酸自体の主成分に変化し、水道水では含まれる量も少ないことから、これを飲み続けてもまず害はない。クリプトスポリジウムなど次亜塩素酸に強い一部の原虫は、1996年に埼玉県入間郡越生町で発生した水道水による集団感染をきっかけに注目され、浄水器の普及を促す要因のひとつとなった。しかしその後、全国の浄水場で原虫に対する管理（濁度0.1度以下）が徹底されるようになったため、最近の日本の水道水ではまず混入はないと考えられる。河川水中に生育する一部の藻類や菌類によって生じるゲオスミンなどの物質は、浄水場の次亜塩素酸処理で除去しきれずに水道水に混入することがあり、人間の鼻はこの臭いに鋭敏でいわゆるカビ臭として認識されるため、これを取り除くことも浄水器の目的とされる。ただ、こうした物質は水道水に含まれる程度の量ではまず人体に無害であり、また最近では浄水場でオゾン処理などのカビ臭対策が普及してきているため、問題にされることは少なくなってきている。他に、水道水には水道管や貯水槽（給水タンク）が古くなって劣化することなどにより金属などの不純物（さびなど）が混じっていることがあり、これらを取り除くことも浄水器の目的とされる。また、開発途上国などで水道水の殺菌や不純物の除去が不完全である場合は、それぞれの水質に適した機能を持つ浄水器が要求される。