En las aguas profundas en donde la vida vegetal es mínima por no contar con luz, las cantidades de nitratos y fosfatos son muy abundantes; se pueden encontrar varios centenares de miligramos por metro cúbico de agua de mar, y apenas sufren ligeros cambios en su cantidad durante el año. Además, estas aguas reciben de las capas superficiales a los organismos muertos y los restos de materia orgánica que expulsan durante su metabolismo, los cuales se van desintegrando a medida que descienden, liberando así los fosfatos y los nitratos. Para los oceanógrafos, la presencia en la superficie del mar de aguas frías y ricas en fosfatos y nitratos significa siempre abundancia de vida planctónica.

De este modo, mediante procesos físicos y químicos complejos se desarrolla y reproduce el fitoplancton, elaborando su propia materia orgánica a partir de elementos inorgánicos: bióxido de carbono, agua, fosfatos y nitratos que tenga a su disposición. Sin embargo, se requiere de la existencia de otros elementos químicos, que si bien no son indispensables para la síntesis de materia viva, son necesarios para que las algas microscópicas del fitoplancton formen algunas de sus estructuras características; éste es el caso del hierro y el sílice.

Se ha observado que para la multiplicación de algunos de los vegetales del fitoplancton, sobre todo para las diatomeas, se necesita hierro en cantidades pequeñas para su metabolismo, y para que formen su caparazón es indispensable el sílice. Los biólogos han podido demostrar también la necesidad de otros elementos químicos que tienen las diatomeas como: magnesio, boro, cinc, cobre e incluso galio.