生態学の分野においては、生物が二酸化炭素から有機物を生産することを「一次生産」と呼ぶ。一次生産には、植物が光エネルギーを用いて有機物を合成する光合成のほか、一部の細菌類が行う化学合成も含まれる。化学合成では、アンモニアや硫黄などの還元性物質を酸化することで得られる化学エネルギーを利用して、有機物が合成される。湖沼の生態系においては、一般的に植物プランクトンが一次生産の主要な担い手であると考えられている。