Около половины кислорода, ежегодно образующегося на Земле, производят не леса, а микроскопические организмы, обитающие в освещённом слое океана. Речь идёт о фитопланктоне — водорослях, цианобактериях и других дрейфующих организмах, способных к фотосинтезу. Несмотря на короткую продолжительность жизни отдельных клеток, их общее количество позволяет морской системе сравниться по масштабам с растительностью суши.
Как пишет автор материала Лаклан Браун, утверждение о том, что каждый 2-й вдох обеспечивает океан, требует уточнения. Атмосфера постоянно перемешивается, а значительная часть содержащегося в ней кислорода накопилась за сотни миллионов лет. Кроме того, морские организмы и процессы разложения потребляют почти столько же кислорода, сколько фитопланктон производит.
Фитопланктон использует солнечный свет для создания органического вещества из углекислого газа, выделяя кислород как побочный продукт. Эти организмы живут преимущественно в верхней части океана, куда проникает свет. В особенно прозрачной воде продуктивная зона может достигать глубины около 200 м, однако в мутных районах она значительно меньше. Для развития фитопланктону также необходимы азот, фосфор, железо и другие питательные вещества, распределение которых зависит от ветра, течений и подъёма глубинных вод.
Океан занимает около 71% поверхности Земли, поэтому даже небольшие клетки способны обеспечивать огромный объём фотосинтеза. При благоприятных условиях фитопланктон быстро размножается, а цвет воды на площади в сотни квадратных километров может измениться за несколько дней или недель. Его общая биомасса заметно уступает массе лесов, но обновляется значительно быстрее. Исследование 1998 года показало, что суша и океан вносят примерно равный вклад в ежегодное образование нового биологического материала.
Учёные следят за фитопланктоном с кораблей и при помощи спутников, анализирующих цвет океана. Запущенный в феврале 2024 года аппарат NASA PACE способен измерять сотни спектральных диапазонов и помогает различать отдельные сообщества микроорганизмов. Однако спутники не фиксируют выделение кислорода напрямую. Исследователи объединяют сведения о цвете воды, температуре, освещённости и состоянии экосистем, чтобы оценить количество фитопланктона и уровень его продуктивности.
Фитопланктон не только участвует в производстве кислорода, но и лежит в основе большинства морских пищевых цепей. Кроме того, он переносит углерод из атмосферы в глубины океана. При чрезмерном цветении часть организмов погибает и опускается на дно, где бактерии расходуют кислород во время разложения, создавая зоны его дефицита. Потепление воды также может усилить расслоение океана и сократить поступление питательных веществ к поверхности, что способно повлиять на пищевые цепи и углеродный цикл.