Les émissions de gaz, qu'elles soient naturelles ou causées par l'humain, de même que les contaminants et les aérosols affectent l'atmosphère puis les océans déjà grandement touchés par le réchauffement planétaire, les dépositions et les échanges gazeux. Plusieurs scientifiques sont à pied d'oeuvre, au Nord, pour comprendre les impacts de ces changements sur l'eau, la circulation, la répartition spatiale des organismes dans l'océan, la productivité des espèces marines exploitables, la biodiversité et les flux de matière et d'énergie dans l'écosystème arctique.

Les activités humaines modifient et menacent en partie l'intégrité, la diversité et la santé des espèces marines puisque ces activités favorisent l'exploitation des ressources, modifient les habitats et facilitent l'invasion de certains écosystèmes par des espèces exotiques. Quant aux changements climatiques, ils influencent la distribution géographique des espèces et peuvent entraîner l'extinction de certaines espèces indigènes au profit d'autres non indigènes.

Plusieurs espèces fauniques et aquatiques sont menacées par la chasse ou l'exploitation, la détérioration, la perte et la fragmentation des habitats causées par la déforestation, l'urbanisation, l'agriculture et l'aquaculture, l'exploitation minière et les changements climatiques. C'est pourquoi plusieurs chercheuses et chercheurs en biologie suivent de près la dynamique de certaines populations, réintroduisent des espèces et restaurent la qualité de milieux dégradés.

Pour comprendre de quelle façon les activités humaines et les changements climatiques ont des répercussions sur la disponibilité des ressources, la biodiversité ainsi que le fonctionnement et la santé des écosystèmes marins, les scientifiques étudient l'écologie évolutive des macroalgues, des invertébrés, des poissons et des mammifères marins qui jouent un rôle primordial au sein des communautés ou des réseaux alimentaires marins.

La population est de plus en plus exigeante concernant le goût de l'eau qu'elle boit, sa couleur, son odeur et sa sécurité pour la santé ainsi que de la qualité des eaux de baignade. Parallèlement à ces exigences élevées, la qualité de plusieurs plans d'eau dans lesquels les municipalités s'approvisionnent se dégrade sous l'effet de l'étalement urbain, de l'agriculture intensive et du débordement des eaux d'égout.

La surexploitation et la contamination des eaux souterraines menacent les réserves d'eau potable dont dépendent 10 millions de Canadiennes et de Canadiens. Ces eaux, dont la décontamination est souvent longue et coûteuse, doivent être gérées et protégées adéquatement pour préserver la santé de la population. Une façon d'y parvenir est de mieux prédire l'écoulement des eaux souterraines et de leurs contaminants. Les chercheuses et chercheurs tentent également de mettre au point de nouvelles technologies pour dépolluer ces eaux efficacement et à moindre coût.