Рост популяции фитопланктона в первую очередь зависит от уровня освещенности и питательных веществ. Основополагающий фактор, ограничивающий рост, будет варьироваться от региона до региона в мире океана. В широком масштабе, рост фитопланктона в олиготрофных тропических и субтропических круговоротах, как правило, ограничивается питательными веществами, а свет часто ограничивает рост фитопланктона в субарктических круговоротах. Изменчивость окружающей среды в различных масштабах влияния питательных веществ и света для фитопланктона, а также, поскольку эти организмы составляют основу морской пищевой сети, эта изменчивость роста фитопланктона влияет на высшие трофические уровни. Например, в межгодовых масштабах, уровень фитопланктона в течении Эль-Ниньо временно падает, в периоды, влияющие на популяцию зоопланктона, рыб, морских птиц и морских млекопитающих.
Изучение последствий антропогенного потепления, на популяцию фитопланктона обитающего на нашей планете, находится в процессе активных научных исследований. Изменения в вертикальной стратификации водной толщи, скорость температурных биологических реакций, и атмосферное поступление питательных веществ, как ожидается, будет иметь важные последствия будущей продуктивности фитопланктона. Кроме того, изменение смертности фитопланктона из-за ставки зоопланктона может быть значительным.
