人们常说，海洋里大鱼吃小鱼，小鱼吃虾米，那么虾米吃什么呢？它们吃微小的浮游生物（包括浮游动物和浮游植物），同时浮游动物也吃浮游植物。浮游植物又是吃什么呢？浮游植物依靠自身所含的叶绿素利用太阳光进行光合作用，将海水中的无机物转化成有机物而生存，这就是海洋中的初级生产力。
海洋中，1千克高级鱼类大致需要1000千克浮游生物。浮游生物多的海域，鱼就多，而浮游生物之所以多，必然是靠大量的叶绿素来维持的。因此，只要测定海水中含叶绿素的量，就能计算出这片海域的浮游植物量和初级生产力，而海水中叶绿素的含量，可以从测量海水的水色来确定。叶绿素含量高时，水色由蓝绿色波带转移。
海洋初级生产者包括细菌和藻类等，初级生产量的高低变化主要受到进入海洋中光线的强弱、海水温度的高低、海水中营养物质（如碳、氮、磷、硅等微量元素）的供应量以及植物性浮游生物的数量及种类等因素所控制。光是限制海洋初级生产量的一个重要因子。除了光以外，另一个重要限制因子就是营养物质。同陆地相比，海洋的生产力明显偏低，原因主要是海水中缺乏营养物质。浮游植物叶绿素的生物量往往受营养物质的限制，营养元素（营养盐、生源要素）主要是与海洋植物生长有关的要素，通常是指氮、磷及硅等，其中氮和磷是海洋初级生产量的主要限制因子。这些要素在海水中的含量经常受到植物活动的影响，其含量很低时，会限制植物的正常生长，所以这些要素对生物有重要意义。此外，营养物质还包括了微量元素。例如，在海洋中磷多沉入深水之中，致使大部分海洋表层因缺乏磷和其他营养物质的供应而生产量很低，尽管那里的日光十分充足。二氧化碳是水域生态系统初级生产量的重要限制因素。可以说，初级生产量是由光、二氧化碳、水、营养物质、氧和温度六个因素决定的，六种因素各种不同的组合都可能产生等值的初级生产量。
②全球叶绿素分布
海洋生态系统有一个明显的规律，即浮游植物主要生活在海洋表层，但海洋表层磷和氮的浓度却很低，而在深水中反而含有高浓度的营养物质。虽然海洋的最大初级生产力可能与陆地的最大初级生产力相同，但这种高生产力只能维持几天时间，除非是在海水上涌海域。海洋中最大海水上涌区分布在南极海，在那里，富含营养物质的深海冷水沿着南极大陆的广阔地带移动到海洋表层。其他的海水上涌区则分布于秘鲁和加利福尼亚沿岸。还有很多沿岸地带，风和海流的联合作用可把海洋的表层水带走，使得深海中的冷水能够上涌到海洋表面。在这些海域，渔场往往非常丰富。因为这里有足够的营养物质供浮游植物生长，初级生产量极高。相对地，在远离陆地的大洋中间，由于无法接收到河川或涌升流带来的营养盐，因此会出现很低的初级生产力。不过我们可以看到一个例外，就是在东太平洋赤道附近的海洋，虽然位于大洋中间却仍然有相当高的初级生产力，原因是在赤道海域也有涌升现象存在，因涌升作用将深层营养盐含量较高的海水带到海面上来而导致较高的生产力。不过另一有趣的问题是，这个海域的初级生产力并未达到我们想象中的高值，原因是在这些海水里尚缺乏一种微量的金属元素，此元素就是铁。在不同地理位置的海洋里，这些控制因素的重要性也不尽相同；即便在相同的海域，这些控制因素的重要性也可能会有季节性的变化。因此，初级生产力在全球海洋上的分布也就有很复杂的时空变化。随着技术的发展和进步，海洋学家利用卫星遥测所得到的海水中叶绿素的浓度，可推算出全球海洋年平均初级生产力分布（图2 ） 。图3为用14C同位素法做初级生产力的培养。
③初级生产力测定的14C培养实验
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