thumb|Koraljni greben thumb|300px|Lokacije koraljnih grebena thumb|Koraljni greben u Crvenom moru s pripadnicima roda Acropora Koraljni greben je struktura u obliku grebena u moru, koju tvore žarnjaci i koja s vremenom postane dovoljno velika da ima značajan ekološki i fizički utjecaj na svoju okolinu. To su najveće strukture izgrađene od živih organizama na svijetu. Ukupna površina koraljnih grebena iznosi 600.000 km2, a na Maldivima se grebeni izdižu do 2200 metara iznad morskog dna.Sommer (1998), S. 261.
Koraljni grebeni su pretežno izgrađeni od koralja iz skupine Scleractinia, ali u izgradnji grebena sudjeluju i vatreni koralji (Millepora) kao i plavi koralji (Heliopora coerulea) u tropskom Indopacifiku. Scleractinia mogu opstati od velikih dubina do plićaka, sve do površine mora. Oni tijekom mnogo vijekova izgrađuju strukturu grebena od svojih skeleta sastavljenih od kalcijevog karbonata.
Koraljni grebeni su kompleksni morski ekosustavi. Oni su biotop (područje života) biocenoze (zajednice živih bića) koja se sastoji od biljaka i životinja, na primjer crva, školjki, spužvi, bodljikaša i rakova. Koraljni grebeni imaju značajnu ulogu kao "odgajališta" za potomke riba koje nastanjuju otvorena mora.
Koraljni otok nastaje kroz dugotrajne promjene nivoa vode. Budući da koraljni greben može rasti samo do morske površine, kasnijim spuštanjem razine vode ili izdizanjem dna nastaje jedno ili više otoka, obično u obliku atola.
Biologija thumb|300px|Anatomija jednog koraljnog polipa
Živi koralji su malene životinje u ljusci od kalcijevog karbonata. Greška je govoriti o koraljima kao biljkama ili kamenju. Glave koralja sastoje se od nakupina induvidualnih životinja, koje se zovu polipi, raspoređenih u raznolike oblike.Sherman, C.D.H. "The Importance of Fine-scale Environmental Heterogeneity in Determining Levels of Genotypic Diversity and Local Adaption." University of Wollongong Ph.D. Thesis. 2006. Preuzeto 7. lipnja 2009. Polipi su obično sićušni, ali mogu biti veliki kao vrh čiode ili do 30,5 cm.
Koralji koji grade grebene ili hermatipski koralji žive samo u eufotičnoj zoni (iznad 50 m), tj. na dubini do koje dospijeva dovoljno svjetlosti za odvijanje fotosinteze. Koraljni polipi ne vrše fotosintezu, ali žive u simbiozi sa zooksantelama; ti organizmi žive u tkivu polipa i pribavljaju im hranjive tvari. Zbog tih odnosa, koraljni grebeni mnogo brže rastu u čistoj vodi, koja propušta više svjetlosti. Bez te simbiotske veze, koralji bi rasli presporo za formiranje bilo kakvih značajnih grebenskih struktura. Koralji dobivaju do 90 % svojih hranjivih tvari iz te veze.
Grebeni rastu kako polipi i ostali organizmi stvaraju talog kalcijevog karbonata,Stacy, J., Marion, G., McCulloch, M. and Hoegh-Guldberg, O. "changes to Mackay Whitsunday water quality and connectivity between terrestrial, mangrove and coral reef ecosystems: Clues from coral proxies and remote sensing records -Synthesis of research from an ARC Linkage Grant (2004–2007)." University of Queensland – Centre for Marine Studies. svibanj 2007. Preuzeto 7. lipnja 2009.Nothdurft, L.D. "Microstructure and early diagenesis of recent reef building scleractinian corals, Heron Reef, Great Barrier Reef: Implications for palaeoclimate analysis ." Queensland University of Technology Ph.D. Thesis. 2007. Preuzeto 7. lipnja 2009. osnove korala, kao skeletalne konstrukcije ispod i oko sebe, što gura vrhove korala prema gore i van.Wilson, R.A. "The Biological Notion of Individual."Stanford Encyclopedia of Philosophy. 9. kolovoza 2007. Preuzeto 7. lipnja 2009. Valovi, ribe koje se hrane koraljima (npr. ribe papige), morski ježinci, spužve i ostale sile i organizmi djeluju kao bioerodanti, mrveći skelete koralja na djeliće koji padnu na neke dijelove grebena ili formiraju pješčana dna u grebenskim lagunama. Mnogi drugi organizmi koji nastanjuju grebene također na isti način doprinose taloženju kalcijevog karbonata.Jennings S, Kaiser MJ and Reynolds JD (2001) Marine fisheries ecology Wiley-Blackwell, pp. 291–293. . Alge iz reda Corallinales znatno doprinose formiranju strukture grebena u onim njegovim dijelovima, gdje je djelovanje valovanajveće. Te alge čine strukturu grebena čvršćom slojevitim taloženjem vapnenca po površini grebena.
Kolonije koje tvore poznate vrste koralja, kojih ima oko 1000, tvore razne oblike, kao na primjer oblik mozga, kupusa, ploče, rogova, žica i stupova.
thumb|180px|left|Koralj roda Acropora thumb|180px|right|Slika izbliza prikazuje polipe na koralju koji mašu svojim pipcima. Na samo jednoj koraljnoj grani može se nalaziti na tisuća polipa.
Koralji se razmnožavaju i spolno i bespolno. Jedan induvidualni polip tijekom života koristi obje metode razmnožavanja. Koralji se razmnožavaju spolno bilo unutrašnjom ili vanjskom oplodnjom. Reproduktivne stanice nalaze se u membranama mezenterija, koje se šire prema unutra iz sloja tkiva koji oblaže stomačnu šupljinu. Neki odrasli korali su hermafroditi; drugi su isključivo muškog ili ženskog spola. Nekolicina vrsta mijenja spol tijekom odrastanja.
Jaja oplođena unutrašnjom oplodnjom razvijaju polip u periodu od nekoliko dana do nekoliko tjedana. tijekom daljnjeg razvoja nastaje malena larva, koja se naziva planula. Jaja oplođena vanjskom oplodnjom razvijaju se tijekom istovremenog mriještenja. Polipi otpuštaju jaja i spermu u vodu odjednom, istodobno. Jaja se rasprše preko jednog velikog područja. Vrijeme mrijesta zavisi od godišnjeg doba, temperature vode i plime i oseke. Mriještenje je najuspješnije kada je razlika između plime i oseke malena. Što je kretanje vode manje, to su šanse za oplodnju veće. Idealno vrijeme je u proljeće. Otpuštanje jaja ili planula obično se javlja noću, a ponekada je vezano za lunarni ciklus (javlja se tri do šest dana nakon punog mjeseca). Period između otpuštanja do vezivanja za podlogu traje samo nekoliko dana, ali neke planule mogu tako preživjeti nekoliko tjedana. Mete su grabežljivaca i uvjeta u okolini. Nekoliko planula koje se uspiju spojiti za podlogu počinju se nadmetati za hranu i prostor.
Darwinov paradoks
tijekom svog putovanja na Njuškalu, Darwin je opisao tropske koraljne grebene kao oaze u pustinji oceana. Osvrnuo se na paradoks da tropski koraljni grebeni, koji spadaju u najbogatije i biološki najraznovrsnije ekosustave na Zemlji, opstaju okruženi tropskim oceanskim vodama, koje im gotovo i ne pružaju nikakve hranjive tvari.
Koraljni grebeni pokrivaju manje od 0,1 % površine svjetskog oceana, ali ipak podržavaju više od jedne četvrtine svih morskih vrsta. Taj diverzitet uzrokuje složene hranidbene lance, u kojima veće ribe grabežljivice love manje, koje se opet hrane zooplanktonom itd. Međutim, sve hranidbene mreže na kraju ovise o biljkama, koje su primarni proizvođači. Primarna proizvodnja kod koraljnih grebena je vrlo visoka, te obično nastaje oko 5–10 g/cm−2na dan−1 biomase.
Jedan od razloga neobične čistoće tropskih voda je što su one siromašne hranjivim tvarima i planktonom. Nadalje, sunce sja tijekom cijele godine, zagrijavajući površinu vode, što je čini manje gustom od one u dubljim slojevima. Toplija voda razdvaja se od hladnije vode iz većih dubina jednim stabilnim termoklinom, gdje dolazi do znatne razlike u temperaturi vode. Tako topli površni sloj pluta iznad hladnije vode. U većini dijelova oceana postoji malo razmjene zimeđu ta dva sloja. Oragnizmi koji ugibaju u vodenim staništima uglavnom tonu na dno, gdje se raspadaju, otpuštajući hranjive tvari u vidu dušika (N), fosfora (P) i kalija (K). Te hranjive tvari su neophodne za razst biljaka, ali u tropskim vodama, oni se ne vraćaju na površinu direktno.
Biljke nastaju osnovu hranidbenog lanca, a trebaju svjetlost i hranjive tvari za rast. U oceanu, te biljke su uglavnom mikroskopski fitoplankton koji pluta kroz vodeni stup. Treba im svjetlost za fotosintezu, što pokreće fiksaciju ugljika, pa ih se može naći relativno blizu površini. Međutim, i njima trebaju hranjive tvari. Fitoplankton na površini ih vrlo brzo potroši, a u tropskim vodama ih obično ne mogu nadomjestiti zbog termoklina.
thumb|left|Koraljni polipi
U blizini koraljnih grebena, lagune se ispunjavaju erodiranim materijalom s grebena i otoka. One postaju raj za morska živa bića zato što pružaju zaštitu od valova i oluja.
Najvažnije je što grebeni recikliraju hranjive tvari, što se na otvorenom oceanu događa mnogo rjeđe. Na koraljnim grebenima proizvođači su fitoplankton, kao i alge i koraljne alge, a naročito one malene koje se nazivaju busenaste alge, koje hranjive tvari predaju koraljima. Fitoplanktonom se hrane ribe i rakovi, koji dalje prenose hranu kroz hranidbeni lanac. Recikliranje osigurava manju potrebu za unošenjem hranjivih tvari u sustav, kako bi on opstao.
Koraljni grebeni podržavaju mnoge simbiotske veze. Na primjer, zooksantele koraljima pružaju energiju u vidu glukoze, glicerola i aminokiselina.Zooxanthellae… What's That? . Oceanservice.noaa.gov. Preuzeto 11. siječnja 2011. Zauzvrat, koralji štite zooksantele, kojih u prosjeku ima oko milijun po kubnom centimetru koralja, i pružaju im ugljikov dioksid koji im je potreban za fotosintezu.
thumb|right|Boja koralja ovisi o kombinaciji smeđih obojenja koje im daju njihove zooksantele i pigmenata (crvenih, plavih, zelenih, itd.) koje oni sami proizvedu.
Koralji također unose hranjive tvari, uključujući i neorganski dušik i fosfor, direktno iz vode. Mnogi koralji noću šire svoje pipke, kako bi ulovili zooplankton iz uskomešane vode. Zooplankton polipima pruža dušik, a polip dijeli jedan dio dušika sa zooksantelama, kojima je on također potreban.Castro, Peter and Michael Huber. 2000. Marine Biology. 3rd ed. Boston: McGraw-Hill. Različiti pigmenti kod različitih vrsta zooksantela daju im smeđe ili zlatnosmeđe obojenje, a također i smeđim koraljima. Ostali pigmenti, poput onih koji daju crvenu, plavu, zelenu i ostale boje dolaze od pigmentiranih proteina koje stvaraju koraljne životinje. Koralj koji izgubi veliki dio svojih zooksantela postaje bijel (ili ponekada pastelnih boja, što se može primijetiti kod koralja, koji su bogati pigmentima koje im pružaju njihovi vlastiti pigmentirani proteini) i, ako se stanje ne popravi, koralj ugiba.
Spužve su još jedan ključ za objašnjavanje Darwinovog paradoksa. One žive u pukotinama u koraljnim grebenima. Efikasno se hrane filtriranjem, a u Crvenom moru konzumiraju oko 60 % fitoplanktona kojeg pronese morska struja. Spužve na kraju izbacuju hranjive tvari u obliku koji korali mogu koristiti. thumb|left|Većina koraljnih polipa hrani se noću. Na slici su polipi raširili svoje polipe kako bi se hranili zooplanktonom.
Grubost površine koralja je ključna za preživljavanje u uskomešanim vodama. Obično je potopljeni predmet okružen graničnim slojem neuskomešane vode te predmet tako služi kao prepreka. Valovi koji se razbijaju o izuzetno grube rubove koralja ometaju granični sloj, te tako omogućavaju koralima pristup hranjivim tvarima. Turbulentna voda stoga potiče rast i grananje grebena. Bez grube površine, čak i uz najefikasnije recikliranje koralji bi ostali bez hranjivih tvari.
Modrozelene alge pružaju rastvorljive nitrate koji su potrebni grebenu putem fiksacije dušika.
Koraljni grebeni za hranjive tvari također često ovise o okolnim staništima, kao što su polja morskih trava i šume mangrova. Morske trave i mangrovi pružaju mrtve biljke i životinje koje su bogate dušikom i također služe za ishranu riba i životinja s grebena pružajući drvo i vegetaciju. Grebeni, opet, štite mangrove i morske trave od valova i stvaraju sedimente u kojima mangrovi i morske trave mogu rasti.
Bioraznolikost thumb|300px|right|Cjevaste spužve privlače ribe porodica Apogonidae, Ambassidae i Labridae thumb|right|300px|Organizmi nastanjuju svaki kvadratni centimetar koraljnog grebena.