Bir ekosistemde birincil üreticiler tarafından elde edilen toplam enerji miktarına brüt birincil üretim (BBÜ) denir. Bununla birlikte, bu enerjiden, üreticiler bazılarını metabolik süreçler için kullanırlar ve bazıları da ısı olarak kaybolur ve bu şekilde bir sonraki trofik seviyeye kadar mevcut enerji miktarı azalır. Kalan kullanılabilir enerji miktarına net birincil üretim (NBÜ) denir. Karasal ekosistemlerde, NBÜ iklim tarafından yönlendirilirken, ışık penetrasyonu ve besin kullanılabilirliği su ekosistemlerinde NBÜ’yü yönlendirir.
Enerji organizmalar tarafından üç şekilde elde edilebilir: fotosentez, kemosentez ve diğer organizmaların tüketimi. Ototroflar veya üreticiler yiyeceklerini sentezlerler. Kemoototroflar, güneş ışığının mevcut olmadığı ekosistemlerde meydana gelir ve enerji kaynağı olarak kimyasalları kullanırlar – derin okyanus hidrotermal deliklerindeki gelen hidrojen sülfür, H2S, – fotoototroflar ise güneş ışığından enerjiyi ekosistemdeki organizmaların geri kalanı için kullanılabilir enerjiye dönüştürürler. Üreticilerin bu enerjiyi elde etme ve dönüştürme oranı, ekosistemin brüt birincil üretimi (BBÜ) olarak bilinir ve aynı zamanda bir ekosistemdeki birincil üreticiler tarafından biriktirilen toplam enerji miktarının bir ölçüsüdür.
Bununla birlikte, üreticiler tarafından elde edilen enerjinin tamamı ekosistemdeki diğer organizmalar tarafından kullanılamaz. Hem kemosentez hem de fotosentez sırasında, enerji birincil üreticiler tarafından hücresel solunumlarını beslemek için kullanılır ve bazıları metabolik süreçlerin bir yan ürünü olan ısı olarak kaybolur. Birincil üreticiler tarafından solunum ve metabolizmadan sonra kalan enerji, daha sonra bir sonraki trofik seviyede birincil tüketicilere sunulan net birincil üretim (NBÜ) olarak bilinir.
En yüksek NBÜ'ye sahip ekosistemler, ılık sıcaklıklardan, yüksek nemden ve besin akışından etkilenen tropikal ıslak yağmur ormanları ve haliçlerdir. Düşük verimli ekosistemler, yüksek bitki büyüme oranları için kuru ve çok sıcak veya çok soğuk olan çölleri ve Kuzey Kutbu'nu içerir.
Su ekosistemlerinde, hem ışık hem de besin miktarları birincil üretimi kontrol eder. Işık penetrasyonunun derinliği, hem sığ kıyı sularında hem de derin okyanus ve göllerin yüzeyinde yüksek birincil verimliliği sağlar. Dünya oksijenin neredeyse %40'ını üreten fitoplankton, derin deniz ve tatlı suların yüzeyinde gelişirken, sığ sularda çok çeşitli mercan resifleri ve su bitkileri gelişir.
Nitrojen bakımından zengin tatlı suyun tuzlu suyla karıştığı haliçler veya derin okyanusun organik maddesinin yüzeye çıktığı okyanus akıntıları gibi besin akışının olduğu alanlar, son derece yüksek birincil üretim seviyelerine sahiptirler. Fosfor ve nitrojen gibi makro besinlerin girişi, fotosentez yapan organizmaların büyümesini sınırlayan faktörler olduğundan birincil üretimi artırır. Ötrofikasyon olarak bilinen süreçte Bbu besin maddelerinin tarımdan dönen sular ile aşırı akışı, alg ve fitoplankton populasyonlarında üstel olarak büyümeye neden olabilir, artan populasyon suda çözünmüş oksijeni tüketebilir ve su florası ve faunasını olumsuz yönde etkileyebilir.
