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浮游生物的种类和数量随时间(主要是季节分布)和空间(主要是水平和垂直分布)而变化。
海洋浮游生物根据纬度大致可以分为三类:寒带物种、温带物种和热带物种。两者在类型和数量上都有显著差异。一般来说，寒带浮游生物种类少，但各种类数量大;相反，热带浮游生物的种类较多，而每种浮游生物的数量较少;温带浮游生物介于两者之间。例如，在黄海北部没有发现翼足类动物，在黄海南部只有8种，在东海只有31种，在南海只有50种。温度显然是导致这一现象的主要因素。
浮游生物的水平分布与寒流和暖流密切相关，因此有些物种经常可以作为寒流和暖流的指示物种。例如，管水母中的帆水母和银币水母可以作为东海黑潮暖流的指示物种。
除了温度和洋流，盐度也会影响海洋浮游生物的水平分布。一般来说，近岸浮游生物属于宽盐种，分布范围广;近海浮游生物属于窄盐种，分布范围窄。营养物也是影响海洋浮游生物水平分布的一个因素。营养丰富的沿海水域有大量的浮游植物。
淡水浮游生物的水平分布主要受温度的影响。根据生境纬度的不同，又可分为寒带种、温带种和热带种。在广温带种中有许多世界性种，这是由于静息孢子或卵通过风或鸟类广泛传播。许多淡水枝纲动物是通过休眠卵的传播而形成的。
在海洋或深湖中，浮游生物栖息在水层的不同深度。浮游植物需要进行光合作用，只能分布在有光的上层(0-200米左右)。由于所需光强不同，蓝绿藻一般分布较浅，硅藻则分布在光层的不同水层。例如，角藻通常出现在水面，而海藻通常出现在更深的水层(20米以下)。浮游动物分布在不同的水层，包括上层、中层和下层，但每种水层的种类和数量明显不同。如原生动物、轮虫、水母、枝纲、浮游腹足类、浮游幼虫等，一般分布在上层，其他类型分布在上层、中层和下层。有些物种，如深海磷虾，躲在深海中。僧帽水母、风帆水母等带着安全气囊漂浮在海面上的生物，属于漂浮生物的范畴。一般浮游动物的种类(如桡足类、毛颌类、浮游片脚类等)随深度(不超过1000米)而增加，但数量随深度而减少。
各类浮游动物的垂直分布不是固定的，而是随着内外条件的变化而相应变化的。
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