Озоновият слой защитава фитопланктона, който произвежда над половината от кислорода на Земята.

Фитопланктонът се състои от микроскопични организми като цианобактерии и едноклетъчни водорасли, които живеят в горните слоеве на океана. Според данни на НАСА и Националната агенция за океански и атмосферни изследвания (NOAA), тези организми са отговорни за производството на поне 50% от кислорода в атмосферата. Те използват хлорофил за фотосинтеза, като превръщат слънчевата светлина и въглеродния диоксид в хранителни вещества и кислород.Озоновият слой в стратосферата абсорбира около 97% до 99% от средночестотната ултравиолетова светлина (UV-B). Изследвания показват, че прекомерното излагане на UV-B радиация уврежда ДНК на фитопланктона и намалява неговата способност за фотосинтеза и репродукция. Това е особено критично в региони като Антарктика, където озоновата дупка е най-силно изразена.Ако озоновият слой изтънее значително, популациите на фитопланктон могат да се сринат, което би нарушило цялата морска хранителна верига. Освен недостиг на кислород, това би довело и до рязко повишаване на нивата на въглероден диоксид, ускорявайки глобалното затопляне. Опазването на озоновия слой чрез Монреалския протокол от 1987 година остава една от най-важните стъпки за съхранението на морските екосистеми.