En algunas aguas costeras, los niveles de oxígeno descienden tanto que la mayoría de los animales no pueden sobrevivir. Estas regiones se denominan zonas muertas. Se forman cuando el exceso de nutrientes, generalmente nitrógeno y fósforo provenientes de la agricultura y las aguas residuales, favorece la proliferación de algas. Cuando las algas mueren y se hunden, la descomposición bacteriana consume el oxígeno disuelto más rápido de lo que puede reponerse.

La estratificación de la columna de agua impide que el agua superficial rica en oxígeno se mezcle con las profundidades, intensificando así el problema. La zona muerta del Golfo de México, alimentada por el río Misisipi, es una de las más grandes y estudiadas. Se observan características similares en el Mar Báltico, la Bahía de Chesapeake y muchos otros sistemas con alta concentración de nutrientes en todo el mundo.

Los animales móviles huyen; los organismos sésiles mueren. La pesca y los servicios ecosistémicos se ven afectados. La principal solución a largo plazo consiste en reducir la carga de nutrientes mediante una mejor gestión de los fertilizantes, el tratamiento de las aguas residuales y la restauración de los humedales que interceptan los nutrientes. El monitoreo estacional permite registrar el tamaño y la intensidad de las zonas muertas cada año.

Una zona muerta puede extenderse por miles de kilómetros cuadrados durante el verano y reducirse de nuevo con las tormentas otoñales.