未受污染的環境水體中生活著多種多樣的水生生物，這是長期自然發展的結果，也是生態系統保持相對平衡的標志。當水體受到污染后，水生生物的群落結構和個體數量就會發生變化，使自然生態平衡系統被破壞，最終結果是敏感生物消亡，抗性生物旺盛生長，群落結構單一，這是生物群落監測法的理論依據。
水污染指示生物
水污染指示生物是指能對水體中污染物產生各種定性、定量反應的生物，如浮游生物、著生生物、底棲動物、魚類和微生物等。
浮游生物是指懸浮在水體中的生物，可分為浮游動物和浮游植物兩大類，它們多數個體小，游泳能力弱或完全沒有游泳能力，過著隨波逐流的生活。在淡水中，浮游動物主要由原生動物、輪蟲、枝角類和橈足類組成。浮游植物主要是藻類，它們以單細胞、群體或絲狀體的形式出現。浮游生物是水生食物鏈的基礎，在水生生態系統中占有重要地位，其中多種對環境變化反應很敏感，可作為水質的指標生物。所以，在水污染調查中，常被列為主要研究對象之一。
著生生物（即周叢生物）是指附著于長期浸沒水中的各種基質（植物、動物、石頭、人工）表面上的有機體群落。它包括許多生物類別，如細菌、真菌、藻類、原生動物、輪蟲、甲殼動物、線蟲、寡毛蟲類、軟體動物、昆蟲幼蟲，甚至魚卵和幼魚等。近年來，著生生物的研究日益受到重視，其中主要因素是由于其可以指示水體的污染程度，對河流水質評價效果尤佳。
底棲動物是棲息在水體底部淤泥內、石塊或礫石表面及其間隙中，以及附著在水生植物之間的肉眼可見的水生無脊椎動物，其體長超過2mm，亦稱底棲大型無脊椎動物。它們廣泛分布在江、河、湖、水庫、海洋和其他各種小水體中，包括水生昆蟲、大型甲殼類、軟體動物、環節動物、圓形動物、扁形動物等許多動物門類。底棲動物的移動能力差，故在正常環境下比較穩定的水體中，種類比較多，每個種的個體數量適當，群落結構穩定。當水體受到污染后，其群落結構便發生變化。嚴重的有機污染和毒物的存在，會使多數較為敏感的種類和不適應缺氧的種類逐漸消失，而僅保留耐污染種類，成為優勢種類。應用底棲動物對污染水體進行監測和評價，已被各國廣泛應用。
在水生食物鏈中，魚類代表著最高營養水平。凡能改變浮游和大型無脊椎動物生態平衡的水質因素，也能改變魚類種群。同時，由于魚類和無脊椎動物的生理特點不同，某些污染物對低等生物可能不引起明顯變化，但魚類卻可能受到影響。因此，魚類的狀況能夠全面反映水體的總體質量。進行魚類生物調查對評價水質具有重要意義。
在清潔的河流、湖泊、池塘中，有機質含量少，微生物也很少，但受到有機物污染后，微生物數量大量增加，所以水體中含微生物的多少可以反映水體被有機物污染的程度。
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