En las regiones más productivas del océano el fitoplancton es tan denso que absorbe toda la energía solar ya dentro de los primeros 5 metros o aun menos. De este modo, el proceso de la productividad orgánica en el mar se limita a un estrato muy delgado de la superficie, que corresponde a la centésima parte del volumen total del océano.

En el proceso de la fotosíntesis, los organismos utilizan la energía solar en una complicada serie de reacciones bioquímicas para combinar el bióxido de carbono con el agua y las sales minerales y así formar sustancia orgánica, desprendiéndose oxígeno en las reacciones. En el medio terrestre, la disponibilidad de bióxido de carbono y de agua puede ser limitativa para el crecimiento y, en algunos lugares como los desiertos, para la existencia misma de las plantas. Esto no sucede en el mar, donde el agua no constituye problema y donde hay una gran reserva de bióxido de carbono en forma de carbonatos o bicabornatos disueltos en ella.