În stratul superior al oceanului, luminat de soare, algele microscopice și algele marine mai mari captează energia luminoasă și transformă dioxidul de carbon și apa în materie organică și oxigen. Acest proces - fotosinteza - formează baza aproape tuturor rețelelor trofice marine și furnizează o fracțiune substanțială din oxigenul din atmosfera Pământului.

Fitoplanctonul realizează cea mai mare parte a fotosintezei oceanice. Productivitatea sa este limitată de lumină, care scade odată cu adâncimea, și de nutrienți precum azotul, fosforul și fierul. Adâncimea la care fotosinteza echilibrează respirația este adâncimea de compensare; sub aceasta, creșterea netă nu poate fi susținută. Variațiile sezoniere și regionale ale luminii și nutrienților creează tiparele familiare ale înfloririi de primăvară și ale deșerturilor subtropicale oligotrofe.

Măsurarea fotosintezei implică incubări în sticle, tehnici de fluorescență și estimări satelitare ale clorofilei. Carbonul organic produs fie alimentează rețeaua trofică, fie este respirat în stratul superior al oceanului, fie se scufundă în adâncurile oceanului ca parte a pompei biologice de carbon. Schimbările de temperatură, stratificare și aprovizionare cu nutrienți modifică deja tiparele producției primare marine.

• Conversia energiei luminoase în materie organică
• Realizat în principal de fitoplanctonul din ocean
• Baza rețelelor trofice marine și sursa de oxigen
• Limitată de lumină și nutrienți