De nombreux phytoplanctons partagent une caractéristique commune avec leurs cousins ​​non aquatiques plus grands, les plantes terrestres : les chloroplastes. Ils partagent donc également leur capacité à réaliser la photosynthèse et leur besoin environnemental en lumière solaire. Le phytoplancton occupe les eaux de surface de nos océans, là où la lumière du soleil peut pénétrer. Il est responsable de plus de photosynthèse, de fixation du dioxyde de carbone et de production d'oxygène que toutes les forêts tropicales humides du monde réunies. Principaux producteurs des océans, ils constituent la base de la chaîne alimentaire océanique et ont contribué à l'évolution des plus grandes créatures vivantes de la planète. Le phytoplancton se nourrit de zooplancton, et ces milliards de minuscules organismes constituent le régime alimentaire des baleines de plusieurs centaines de tonnes, aux côtés d'autres organismes filtreurs. De nombreux poissons prédateurs, comme le maquereau et le thon, se nourrissent de ces organismes filtreurs, dont nous, les humains, profitons à notre tour.

La palette de bleus foncés, de turquoise vif et de verts profonds des océans du monde s'explique par la diversité des compositions d'algues microscopiques présentes dans différentes régions. C'est également le cas lorsque des zones de couleurs plus inhabituelles, comme le rose et le rouge, apparaissent, résultat de proliférations d'algues. Ce spectre de couleurs est dû à la diversité des pigments photosynthétiques présents dans les organismes microscopiques. Malgré leur beauté, ces proliférations ne sont pas toutes bénéfiques à la vie. Certaines produisent des composés toxiques qui, à fortes concentrations, peuvent avoir des effets néfastes sur la vie marine et côtière. Par exemple Karenia brevis sécrète des neurotoxines suffisamment puissantes pour entraîner la mort de la vie marine et des oiseaux qui s'en nourrissent. Cependant, les proliférations d'algues n'ont pas besoin de produire des toxines pour être mortelles. Un nombre inhabituellement élevé de phytoplancton dans une zone peut faire pencher la balance entre la fourniture de grandes quantités de nourriture pour nourrir la vie marine et la production d'un épuisement fatal de l'oxygène.

Avant de voir ces organismes à des grossissements plus élevés, il est trop facile d'imaginer instinctivement les éléments constitutifs des efflorescences algales comme une matière organique globulaire relativement indifférenciée. La réalité de leur architecture cellulaire ne pourrait pas être plus éloignée de cette représentation. Agrandie plusieurs centaines de fois, la structure complexe des plantes unicellulaires individuelles se révèle hautement structurée, certaines avec des caractéristiques cristallines rappelant les flocons de neige dérivant dans l'eau. Au premier regard sur une collection de micrographies, la diversité et la complexité entre les espèces semblent potentiellement infinies dans leurs conformations hautement différenciées. Ceci n'est qu'un exemple de la façon dont, dans la nature, plus vous regardez de près, plus l'organisation complexe se présente sous des formes surprenantes.