Okyanus suyu, atmosferden absorbe ettiği CO₂'yi karbonik aside dönüştürür. Bu asit hızla bikarbonata ve proton iyonlarına ayrışarak pH'ı düşürür. Sanayi öncesi dönemde 8,2 civarında seyreden yüzey suyu pH'ı, ölçüm serilerine göre 8,1'e gerilemiş durumda, bu değer logaritmik ölçekte yaklaşık yüzde otuz daha asidik bir ortama karşılık geliyor. Deniz asidifikasyonu biyomineralizasyon süreçlerini doğrudan etkiliyor çünkü kalsifiye organizmalar kabuk ve iskelet yapılarını kalsit ya da aragonit formundaki kalsiyum karbonattan (CaCO₃) inşa ediyor. Karbonasyon sisteminin bozulması, karbonat iyon konsantrasyonunu düşürüyor. Aragonit doygunluk indeksi (Ω_arag) 1'in altına düştüğünde su kimyasal olarak kabukları çözmeye başlıyor. Organizma düzeyinde mekanizma daha incelikli işliyor. Mercanlar, yumuşakçalar ve ekhinodermler kabuk oluşumunu kalsifikasyon alanı adı verilen iç kompartmanlarda yürütür. Bu mikro ortamın pH'ı, iyon pompalar aracılığıyla dış suyun birkaç birim üzerinde tutulur. Asidifikasyon yoğunlaştıkça iyon pompalar daha fazla enerji harcamak zorunda kalıyor; bu metabolik maliyet kabuğu büyütmek için harcanabilecek enerjiyi kısıtlıyor. Fiziksel yapıdaki değişimler de belgelenmiş durumda. Yüksek pCO₂ altında büyüyen midye ve istiridyelerin kabuklarında porozite artışı, kristal boyutunda küçülme ve organik matris proteinlerinin bileşiminde kayma gözlemleniyor. Kabuk sertliği azalıyor; bu da yırtıcılara karşı savunmayı zayıflatıyor. Mercanlar için tablo daha karmaşık. Aragonit iskelet oluşumu yavaşlıyor, ancak bazı türler ek organik tabakalar oluşturarak kaybı kısmen telafi ediyor. Ne var ki bu telafi mekanizmasının doku kalınlığı ile uzun vadeli büyüme hızı üzerindeki bedeli henüz tam anlaşılamamış. Pteropod yumuşakçaları, polar bölgelerde deniz asidifikasyonu biyomineralizasyon araştırmacıları için referans organizma olarak öne çıkıyor. Aragonitten yapılı kabukları hem ince hem de kimyasal olarak çözünmeye açık. Güney Okyanusu örneklemlerinde bu organizmaların kabuk yüzeyinde korozyon izleri gösterdiği belgelendi. Ekosistem düzeyindeki sonuçlara bakıldığında, mercan kayalıkları gibi CaCO₃ birikiminin karbonat çözünmesini aştığı sistemlerin bu dengeden uzaklaşmaya başladığı görülüyor. Kayalık büyümesi ile erozyonu arasındaki net denge değişikliği, sadece biyoçeşitlilik değil sığ kıyı yapılarının fiziksel istikrarı açısından da ciddi çıkarımlar taşıyor. Araştırmacılar bu süreçleri modellemek için iki yaklaşım kullanıyor: laboratuvar mezokozm deneyleri ve doğal CO₂ seeplerinin (volkanik gaz çıkış noktalarının) analog olarak incelenmesi. Her iki yöntem de araştırmacılara kısa vadeli fyzyolojik tepkilerin ötesinde evrimsel uyum kapasitesine dair veriler sunuyor. Sorun yalnızca kimyasal bir denge meselesi değil; deniz asidifikasyonu biyomineralizasyon süreçleri üzerinden organizmaların enerji bütçelerini, büyüme stratejilerini ve besin ağındaki konumlarını yeniden şekillendiriyor.