В результате расширения хозяйственной деятельности человека в ряде случаев происходят весьма значительные изменения качества вод в водоемах различного типа и водотоках, выражающиеся в их эвтрофировании, загрязнении, уменьшении продуктивности и т. п. Удовлетворение потребностей в пищевом белке возможно лишь при условии целенаправленного увеличения продуктивности водоемов, умения определять нормы вылова рыб, беспозвоночных животных, водорослей, эффективного ведения хозяйства аквакультуры. Возникла настоятельная необходимость в прогнозировании возможных изменений в экосистемах и их последствий при интенсивном воздействии хозяйственной деятельности человека на водоемы и водотоки. Решение этих важнейших проблем невозможно без количественного описания роли популяций отдельных организмов и их сообществ в общих процессах круговорота веществ и трансформации энергии в водных экологических системах, а также оценки взаимосвязи структуры и функционирования экосистем. Теоретические основы этих вопросов исследуются в продукционной гидробиологии.
Гидробиология, или экология гидросферы, или гидроэкология, так же как и экология — наука о надорганизменных формах организации жизни,— изучает водные экосистемы, исследует их структуру и функционирование с целью управления ими.
В гидробиологии раньше, чем в экологии суши, началось изучение надорганизменных биосистем (планктона, бентоса, нектона и т.д.). Многие основные понятия, широко используемые в современной экологии, такие, например, как биомасса, биоценоз, продукция, трофические уровни и др., были сформулированы на основании изучения жизни в различных водоемах и водотоках.
С самого начала гидробиологи столкнулись с необходимостью детального описания видового состава сообществ водных организмов. Поэтому они продолжали давно начатую зоологами и ботаниками, но до сих пор еще далекую от завершения работу по описанию и уточнению систематического положения водных организмов. Одновременно создавался специфический метод гидробиологии — учет количества организмов, их численности и биомассы.
Гидробиологии принадлежит важная, а в некоторых отношениях и ведущая роль в решении крупнейших междисциплинарных проблем глобального значения. Это, например, создание научных основ рациональной эксплуатации биологических ресурсов природных вод с обеспечением их расширенного воспроизводства;разработка основ прогнозирования состояния водных экосистем в условиях антропогенного воздействия на них;исследование причин эвтрофирования вод и методов его предотвращения;разработка научных основ управления качеством вод, формирования чистой воды в природных водоемах и в сооружениях для водоснабжения;создание научных основ аквакультуры экономически значимых видов рыб, беспозвоночных и водорослей.
Задачи гидробиологии, учитывая все сказанное выше, могут быть определены следующим образом: изучение общих закономерностей структурно-функциональной организации водных экосистем, определяющей потоки вещества и энергии в них;исследование зависимости потоков вещества и энергии от факторов среды, в том числе и антропогенных, влияния изменений структуры популяций животных на структуру этих потоков в экосистемах;разработка теории биологической продуктивности водных экосистем;изучение биологического фона акваторий и продукционных свойств входящих в них экологических систем.
Для решения этих задач необходимо умелое сочетание исследований видового состава, количественного развития, распределения и сезонной динамики популяций и сообществ водных организмов с экспериментальными исследованиями эколого-физиологических характеристик организмов и их зависимостей от факторов внешней среды.
Гидробиология имеет специфические объект, метод и задачи исследования, она тесно связана со многими смежными науками. В своих исследованиях гидробиологи широко используют методы и представления зоологии, ботаники, микробиологии, физиологии, биогеографии, гидрологии, химии, физики, математики.