Indivíduos de fitoplâncton marinho são minúsculos demais para ver sem microscópio, mas seu impacto no ambiente mundial é enorme. Encontrados em todos os oceanos, são base da cadeia alimentar marinha. Produzem grande parte do oxigênio que animais respiradores precisam. Afetam temperaturas globais removendo vastas quantidades de gás estufa dióxido de carbono do ar. Também às vezes criam venenos que matam peixes e adoecem pessoas.
Fitoplâncton são organismos unicelulares semelhantes a plantas que flutuam em números incontáveis nos oceanos e lagos de água doce. Medem 63-153 micrômetros — menores objetos que humanos veem sem ajuda são 1.000 micrômetros (1 mm). Como plantas terrestres, crescem usando fotossíntese para criar carboidratos de luz solar, água e clorofila.
Observações de fitoplâncton podem alertar sobre mudanças ambientais porque populações respondem rapidamente a diferenças na água, luz solar e nutrientes. Alterações no tamanho, densidade ou taxa de crescimento podem ser medidas do espaço por satélites. Cientistas comparam estas observações com outras tendências globais para entender interações entre fitoplâncton, ambiente e clima.
Sob certas condições, algumas espécies produzem compostos tóxicos prejudiciais à vida marinha e pessoas. Estes surtos venenosos são frequentemente chamados de "marés vermelhas" porque às vezes aparecem vermelhos ou alaranjados. Como alguns surtos vermelhos são inofensivos, Instituição Oceanográfica Woods Hole prefere termo "floração de algas nocivas" (HAB). HABs custam estimados >$80 milhões/ano em custos de saúde e danos a pesca e turismo nos EUA. Pessoas adoecem comendo frutos do mar de águas contaminadas por HAB.
Oceanos cada vez mais ácidos dificultam absorção de ferro, nutriente chave para populações saudáveis de fitoplâncton, segundo estudo de janeiro 2010 da Princeton publicado na "Science". Acidez pensa-se aumentada por mais CO2 na atmosfera. Todos peixes e mamíferos marinhos comem fitoplâncton direta ou indiretamente. Se acidez continuar subindo, populações poderiam encolher, reduzindo alimento para vida marinha.
Hipótese do Ferro — ideia de que aquecimento global pode ser revertido dosando oceanos com suplementos de ferro — é controversa desde proposta pelo oceanógrafo John Martin nos anos 1980. Martin sugeriu que populações maiores de fitoplâncton absorveriam carbono suficiente para resfriar temperaturas globais. Também possível o oposto, pois fitoplâncton aquece água absorvendo luz solar que seria refletida ao espaço, segundo estudo do Scripps Institution publicado no Journal of Geophysical Research em 2002.