광합성 또는 화학합성 생물이 무기 탄소로부터 유기물을 합성하는 과정을 1차 생산이라고 합니다. 해양에서는 식물성 플랑크톤의 광합성이 1차 생산의 대부분을 차지하며, 화학합성은 열수 분출구와 해저 유출구에서 국지적으로 기여합니다.

일차 생산은 해양 먹이 사슬 전체에 에너지를 공급하고 생물학적 탄소 순환을 통해 대기 중 이산화탄소 농도에 영향을 미칩니다. 생산 속도는 영양분이 부족한 아열대 해류 순환 지역부터 생산성이 매우 높은 연안 용승 지역, 그리고 극지방의 봄철 대량 증식 지역에 이르기까지 매우 다양합니다. 빛, 영양분, 온도, 그리고 초식 활동이 실제 생산량을 좌우합니다.

해양학자들은 동위원소 추적자를 이용한 배양 실험, 산소 또는 이산화탄소 변화 추적, 그리고 해양 색깔과 엽록소 및 생산성 간의 관계를 분석하는 위성 알고리즘을 통해 해양 1차 생산량을 측정합니다. 전 세계 해양 1차 생산량은 연간 약 500억 톤의 탄소로 추산되며, 이는 육상 생산량과 비슷한 수준입니다. 1차 생산량의 양이나 위치 변화는 어업과 탄소 격리에 연쇄적인 영향을 미칩니다.

봄철 대량 증식은 빛과 영양분이 적절하게 맞아떨어질 때 며칠 만에 특정 지역의 식물성 플랑크톤 생물량을 두 배로 늘릴 수 있습니다.