Pour leur croissance, les organismes photosynthétiques ont besoin de conditions adéquates qui incluent, par exemple, la présence de lumière, de nutriments minéraux, de dioxyde de carbone, d’eau et d’une température favorable. Dans les océans, ce sont surtout des algues microscopiques qui sont responsables de la photosynthèse (phytoplancton). On observe souvent que leur densité et leur activité photosynthétique sont maximales à une certaine profondeur en dessous de la surface. Cela résulte d’une sorte de compromis complexe entre de nombreux facteurs. Pour leur croissance, les algues photosynthétiques ont besoin de lumière, mais un excès de lumière absorbée peut leur être néfaste. Comme la lumière est atténuée en traversant l’eau, il y a une profondeur optimale qui favorise la photosynthèse. Ce n’est pas forcément à la surface, où la lumière est maximale, mais pourrait être excessive.

D’autre part, la croissance des algues est très souvent limitée par la disponibilité des nutriments minéraux. A l’inverse de la lumière, ceux-ci sont fréquemment plus abondants en profondeur qu’en surface. Les différences de température entre la surface et les profondeurs peuvent influencer le brassage des couches d’eau, en favorisant leur mélange quand les couches sont plus froides en surface qu’en profondeur, ou en le limitant lorsque c’est le contraire. D’autre part, le vent et les vagues contribuent au mélange des couches de surface. Ces brassages influencent la disponibilité des nutriments à différentes profondeurs. Il y a aussi des nutriments qui sont apportés dans les océans par les cours d’eau, et mélangés par les courants marins.

Tous ces facteurs varient selon les saisons et les emplacements, et c’est leur combinaison qui détermine la profondeur à laquelle la photosynthèse est maximale.