In den sonnenbeschienenen oberen Wasserschichten des Ozeans fangen mikroskopisch kleine Algen und größere Meerespflanzen Lichtenergie ein und wandeln Kohlendioxid und Wasser in organische Substanz und Sauerstoff um. Dieser Prozess – die Photosynthese – bildet die Grundlage nahezu aller marinen Nahrungsnetze und liefert einen erheblichen Teil des Sauerstoffs in der Erdatmosphäre.

Phytoplankton leistet den größten Teil der ozeanischen Photosynthese. Seine Produktivität wird durch das mit zunehmender Tiefe abnehmende Licht und durch Nährstoffe wie Stickstoff, Phosphor und Eisen begrenzt. Die Tiefe, in der Photosynthese und Atmung im Gleichgewicht stehen, wird als Kompensationstiefe bezeichnet; darunter ist kein Nettowachstum mehr möglich. Saisonale und regionale Schwankungen von Licht und Nährstoffen erzeugen die bekannten Muster von Frühjahrsblüten und nährstoffarmen subtropischen Wüsten.

Die Messung der Photosynthese erfolgt mittels Flascheninkubation, Fluoreszenztechniken und Satellitenmessungen des Chlorophyllgehalts. Der produzierte organische Kohlenstoff dient entweder der Nahrungskette, wird in den oberen Wasserschichten veratmet oder sinkt als Teil der biologischen Kohlenstoffpumpe in die Tiefsee ab. Veränderungen der Temperatur, der Schichtung und des Nährstoffangebots beeinflussen bereits die Muster der marinen Primärproduktion.

• Umwandlung von Lichtenergie in organische Materie
• Wird hauptsächlich von Phytoplankton im Ozean durchgeführt
• Basis mariner Nahrungsnetze und Sauerstoffquelle
• Begrenzt durch Licht und Nährstoffe