Los organismos del fitoplancton requieren, además de la luz y el bióxido de carbono, nutrientes esenciales representados por los nitratos y fosfatos que se encuentran siempre en el agua del mar en cantidades que exceden a sus necesidades; sin embargo, estos elementos son asimilados por los organismos de manera tan completa que se ven reducidos a concentraciones imperceptibles en las aguas superficiales del océano.

Cuando esto sucede, la producción primaria de materia orgánica y el crecimiento posterior de las poblaciones de fitoplancton quedan limitados por la cantidad de nutrientes y se pueden absorber totalmente. El agotamiento de éstos se presenta fundamentalmente en la zona eufótica, donde se lleva a cabo la fotosíntesis. A medida que muere el fitoplancton o los animales que de él se alimentan, o cuando eliminan sustancias de desecho por medio de la defecación o de la excreción, estas sustancias son rápidamente atacadas y desintegradas por las bacterias, formándose nuevamente los nutrientes que pueden ser utilizados otra vez por los seres del fitoplancton. Este ciclo se repite indefinidamente en tanto la fotosíntesis continúe.