Водні ценози реагують на поступлення в їх життєве середовище забруднюючих речовин множиною реакцій, які протікають на біоценотичному рівні, рівні організму, популяції. Кожна з цих реакцій може бути основою об’єктивного методу оцінки антропогенного впливу. На основі таких реакцій розробляються показники, які відображають стан біоти і її реакцій на забруднення середовища. Успішне застосування показників залежить від наших знань про взаємозв’язок їх змін зі ступенем активності відповідної реакції біоти.
Але різні характеристики, які відображають стан життєдіяльності планктону і бентосу, підлягають значним коливанням природного характеру, в результаті чого фон, на якому приходиться виявляти наслідки забруднення, маскує реакцію біоти і ускладнює інтерпретацію біологічних даних. З іншого боку, набір забруднювальних речовин, які поступають у водні об’єкти, дуже різноманітний і вплив їх на організми може викликати як токсичні (підвищення смертності, пригнічення фізіологічних процесів, уповільнення росту і т.д.), так і євтрофуючи (прискорення росту і розмноження) ефекти. Останні в початковий період впливу можуть бути витлумачені як позитивні.
Реагуючи на стан життєвого середовища, водні організми, які володіють великим потенціалом опору шкідливому впливу навколишнього середовища, виступають активними агентами детоксикації і самоочищення і є найважливішим фактором, який формує якість води.
В нашій державі і за кордоном використовують різні системи оцінок, які засновані на визначенні бактеріологічних показників якості води, продуційних характеристик угрупувань, виділенні індикаторних організмів, використанні комплексу структурних і функціональних оцінок стану біоти.
Існують два основних напрямки оцінки стану водних екологічних систем: біоіндикація і біотестування. Перше, використовуючи гідробіологічні показники, дає можливість проводити пряму оцінку стану біоти, яка зазнає шкідливого впливу забрудненого середовища, в той час як показники водної токсикології дозволяють підійти до оцінки тільки опосередковано, через експерименти з окремими тест-об’єктами.
Оцінка ступеню забрудненості за показниковими організмам.
Серед систем біологічної індикації якості поверхневих вод велике місце належить методам оцінки забрудненості води за показниковими організмами – так званому сапробіологічному аналізу. Відомо, що під впливом забруднювальних речовин відбуваються зміни в якісному і кількісному складі біоценозів по причині різної чутливості гідробіонтів до впливу зовнішнього середовища. Одні, більш чутливі види, зникають, інші, навпаки, отримують масовий розвиток.
Оцінку проводять з використанням раніше розроблених систем індикаторних організмів, за допомогою яких за наявністю або відсутністю індикаторних видів або груп і їх відносній кількості відносять ділянку водного об’єкту або об’єкт в цілому до визначеного класу чистоти природних вод.
Головна складність практичного використання методу індикаторних організмів полягає в недостатній розробленості таксономії водної фауни і флори. Складності виникають і при інтерпретації результатів, оскільки потрібно приймати до уваги багато умов і особливостей біології видів. Сама система оцінки складна, потребує високої кваліфікації спеціаліста і великих затрат часу.
Оцінка ступеню забрудненості за видовим різноманіттям.
В останній час при біологічному аналізі природних вод велика увага приділяється використанню індексів видового різноманіття. Теоретична посилка цих індексів – сформоване в сучасній екології положення про обов’язкове високе видове різноманіття як умову благополуччя екосистеми. Починаючи з 60-х років ХХ століття індекси видового різноманіття використовують для оцінки стійкості водних екосистем. Велика перевага способів оцінки за видовим різноманіттям полягає в тому, що їх можна використовувати стосовно будь-яких видів забруднювальних речовин.
На сьогодні ряд вчених підвергають сумнівну коректність застосування індексів різноманіття для цілей біологічної оцінки якості води, оскільки є ще багато невизначеного і умовного в теорії питання.