I det solfylte øvre havet fanger mikroskopiske alger og større tangarter lysenergi og omdanner karbondioksid og vann til organisk materiale og oksygen. Denne prosessen – fotosyntese – danner grunnlaget for nesten alle marine næringsnett og forsyner en betydelig andel av oksygenet i jordens atmosfære.

Planteplankton utfører mesteparten av den oseaniske fotosyntesen. Produktiviteten deres er begrenset av lys, som avtar med dybden, og av næringsstoffer som nitrogen, fosfor og jern. Dybden der fotosyntesen balanserer respirasjonen er kompensasjonsdybden; under den kan ikke nettoveksten opprettholdes. Sesongmessige og regionale variasjoner i lys og næringsstoffer skaper de kjente mønstrene av vårblomstring og oligotrofiske subtropiske ørkener.

Måling av fotosyntese involverer flaskeinkubasjoner, fluorescensteknikker og satellittestimater av klorofyll. Det organiske karbonet som produseres enten driver næringsnettet, respireres i øvre hav eller synker ned i dyphavet som en del av den biologiske karbonpumpen. Endringer i temperatur, lagdeling og næringstilførsel endrer allerede mønstrene for marin primærproduksjon.

• Omdanning av lysenergi til organisk materiale
• Utføres hovedsakelig av planteplankton i havet
• Grunnlaget for marine næringsnett og oksygenkilde
• Begrenset av lys og næringsstoffer