Στο ηλιόλουστο ανώτερο τμήμα του ωκεανού, μικροσκοπικά φύκια και μεγαλύτερα φύκια συλλαμβάνουν την φωτεινή ενέργεια και μετατρέπουν το διοξείδιο του άνθρακα και το νερό σε οργανική ύλη και οξυγόνο. Αυτή η διαδικασία - η φωτοσύνθεση - αποτελεί τη βάση σχεδόν όλων των θαλάσσιων τροφικών ιστών και παρέχει ένα σημαντικό κλάσμα του οξυγόνου στην ατμόσφαιρα της Γης.

Το φυτοπλαγκτόν εκτελεί το μεγαλύτερο μέρος της ωκεάνιας φωτοσύνθεσης. Η παραγωγικότητά του περιορίζεται από το φως, το οποίο μειώνεται με το βάθος, και από θρεπτικά συστατικά όπως το άζωτο, ο φώσφορος και ο σίδηρος. Το βάθος στο οποίο η φωτοσύνθεση εξισορροπεί την αναπνοή είναι το βάθος αντιστάθμισης. Κάτω από αυτό, η καθαρή ανάπτυξη δεν μπορεί να διατηρηθεί. Οι εποχιακές και περιφερειακές διακυμάνσεις στο φως και τα θρεπτικά συστατικά δημιουργούν τα οικεία πρότυπα ανθοφορίας της άνοιξης και των ολιγοτροφικών υποτροπικών ερήμων.

Η μέτρηση της φωτοσύνθεσης περιλαμβάνει επωάσεις σε φιάλες, τεχνικές φθορισμού και δορυφορικές εκτιμήσεις της χλωροφύλλης. Ο οργανικός άνθρακας που παράγεται είτε τροφοδοτεί την τροφική αλυσίδα, είτε εισπνέεται στον ανώτερο ωκεανό είτε βυθίζεται στον βαθύ ωκεανό ως μέρος της βιολογικής αντλίας άνθρακα. Οι αλλαγές στη θερμοκρασία, τη στρωματοποίηση και την παροχή θρεπτικών συστατικών ήδη αλλοιώνουν τα πρότυπα της θαλάσσιας πρωτογενούς παραγωγής.

• Μετατροπή της φωτεινής ενέργειας σε οργανική ύλη
• Εκτελείται κυρίως από φυτοπλαγκτόν στον ωκεανό
• Βάση θαλάσσιων τροφικών πλεγμάτων και πηγή οξυγόνου
• Περιορίζεται από το φως και τα θρεπτικά συστατικά