Na camada superior do oceano, iluminada pelo sol, as algas microscópicas e as algas marinhas de maiores dimensões captam a energia da luz e convertem o dióxido de carbono e a água em matéria orgânica e oxigénio. Este processo — a fotossíntese — constitui a base de quase todas as cadeias alimentares marinhas e fornece uma fracção substancial do oxigénio na atmosfera terrestre.

O fitoplâncton realiza a maior parte da fotossíntese oceânica. A sua produtividade é limitada pela luz, que diminui com a profundidade, e por nutrientes como o azoto, o fósforo e o ferro. A profundidade a que a fotossíntese equilibra a respiração é a profundidade de compensação; abaixo dela, o crescimento líquido não pode ser sustentado. As variações sazonais e regionais de luz e nutrientes criam os padrões familiares de florações primaveris e desertos subtropicais oligotróficos.

A medição da fotossíntese envolve a incubação em frascos, técnicas de fluorescência e estimativas de clorofila por satélite. O carbono orgânico produzido alimenta a cadeia alimentar, é respirado na camada superior do oceano ou afunda-se nas profundezas oceânicas como parte da bomba biológica de carbono. As alterações na temperatura, estratificação e disponibilidade de nutrientes estão já a modificar os padrões de produção primária marinha.

• Conversão da energia luminosa em matéria orgânica.
• Realizado principalmente pelo fitoplâncton no oceano.
• Base das teias alimentares marinhas e fonte de oxigénio
• Limitado pela luz e pelos nutrientes