藻類和植物

海洋初級生產者，即浮游生物中的植物以及微生物分布廣泛且多種多樣。顯微光合藻類、浮游植物貢獻的光合產量大於世界所有森林所貢獻之和。海洋中大約45％的有機物質的初級生產是由硅藻貢獻的。體型較大的藻類通常被稱為海藻，它們對於其所在地而言十分重要；馬尾藻形成漂浮物，而海帶形成海底森林。（pp. 246–255）海草狀的被子植物在水淺的沙地長成「草甸」，紅樹林勾勒熱帶和亞熱帶地區的海岸線而鹽生植物在常被淹沒的鹽鹼灘中茁壯生長。所有這些棲息地能夠大量固碳，並支撐體型更大以及更小的動物的生物多樣性。

陽光只能穿透海水頂部200米（660英尺）的區域，所以植物只能在海洋的這一部分生長。海洋表層通常缺乏具有生物活性的含氮化合物。海洋氮循環由複雜的微生物轉化組成，包括固氮作用、同化、硝化作用、厭氧氨氧化和反硝化反應。這些過程中有一些在深水中發生，因而在冷水上升流或者能夠獲得從陸地來的營養物質的靠近河口三角洲的海域植物生長的更高。這意味著，最富有生產力即富含浮游生物既而也富含魚類的地區主要是沿海地區。