W oświetlonych słońcem górnych warstwach oceanu mikroskopijne algi i większe wodorosty wychwytują energię świetlną i przekształcają dwutlenek węgla i wodę w materię organiczną i tlen. Ten proces – fotosynteza – stanowi podstawę niemal wszystkich morskich sieci pokarmowych i dostarcza znaczną część tlenu w ziemskiej atmosferze.

Fitoplankton odpowiada za większość fotosyntezy oceanicznej. Jego produktywność jest ograniczona przez światło, które maleje wraz z głębokością, oraz przez składniki odżywcze, takie jak azot, fosfor i żelazo. Głębokość, na której fotosynteza równoważy oddychanie, to głębokość kompensacyjna; poniżej niej wzrost netto nie może być utrzymany. Sezonowe i regionalne wahania światła i składników odżywczych tworzą znane wzorce wiosennych zakwitów i oligotroficznych pustyń subtropikalnych.

Pomiar fotosyntezy obejmuje inkubacje w butelkach, techniki fluorescencyjne oraz satelitarne oszacowania chlorofilu. Wytworzony węgiel organiczny zasila sieć pokarmową, jest wchłaniany w górnych warstwach oceanu lub opada w głąb oceanu, jako element biologicznej pompy węglowej. Zmiany temperatury, rozwarstwienia i podaży składników odżywczych już teraz zmieniają wzorce pierwotnej produkcji morskiej.

• Konwersja energii świetlnej w materię organiczną
• Wykonywane głównie przez fitoplankton w oceanie
• Podstawa morskich sieci pokarmowych i źródło tlenu
• Ograniczone światłem i składnikami odżywczymi