I det solbeskinnede øvre hav opfanger mikroskopiske alger og større tangarter lysenergi og omdanner kuldioxid og vand til organisk materiale og ilt. Denne proces – fotosyntese – danner grundlaget for næsten alle marine fødenet og leverer en betydelig del af ilten i Jordens atmosfære.

Planteplankton udfører størstedelen af ​​den oceaniske fotosyntese. Deres produktivitet er begrænset af lys, som falder med dybden, og af næringsstoffer som nitrogen, fosfor og jern. Den dybde, hvor fotosyntese balancerer respirationen, er kompensationsdybden; under den kan nettovæksten ikke opretholdes. Sæsonbestemte og regionale variationer i lys og næringsstoffer skaber de velkendte mønstre af forårsblomstring og oligotrofiske subtropiske ørkener.

Måling af fotosyntese involverer flaskeinkubationer, fluorescensteknikker og satellitestimater af klorofyl. Det producerede organiske kulstof danner enten næring til fødekæden, indåndes i det øvre hav eller synker ned i dybhavet som en del af den biologiske kulstofpumpe. Ændringer i temperatur, lagdeling og næringsstofforsyning ændrer allerede mønstrene for den marine primærproduktion.

• Omdannelse af lysenergi til organisk materiale
• Udføres hovedsageligt af planteplankton i havet
• Basis for marine fødenet og iltkilde
• Begrænset af lys og næringsstoffer