Изучая разнообразные явления в водных экосистемах, мы встречаемся с различными (в ряде случаев противоположно направленными) процессами, совокупность и результат которых наиболее удобно выражать в виде различного рода балансов.
Впервые балансовый подход к изучению водоемов был выдвинут Л. Л. Россолимо в 1934 г. Он рассматривал баланс веществ и энергии в водоеме как развернутое представление о всех фазах динамики отдельных элементов и явлений, с ними связанных.
Особое место в экосистемах занимает баланс органических веществ, который включает в себя разнородные и сложные биотические процессы в водоемах. С балансом органических веществ в водоемах тесно связаны балансы биогенных и других элементов. Это обусловлено тем, что биогенные элементы входят в состав органических веществ, а также тем, что биотические процессы их образования и разрушения представляют собой важнейшие составляющие биотического круговорота в водоемах.
Баланс органических веществ нельзя рассматривать просто как разность между их поступлением и выносом из водоема. Такой подход не имеет смысла, поскольку органические вещества могут синтезироваться в самом водоеме. Поэтому большое значение имеют представления, характеризующие скорость их образования (продукции) и разрушения (деструкции). Именно такое широкое понимание баланса положено в основу гидробиологических исследований.
Энергетический принцип изучения трофических связей, биотического круговорота и биологической продуктивности водоемов в соответствии с первым законом термодинамики отражает фундаментальное положение о том, что энергия, в отличие от вещества, в цепи трофических превращений не исчезает, а может переходить из одной формы в другую. Без этих превращений и переноса энергии не было бы жизни на Земле. Каждая составляющая биотического баланса в экологических системах занимает вполне определенное положение по отношению к потоку энергии в них. Используя понятие «поток энергии», можно достаточно хорошо описать поведение энергии в экосистемах, поскольку превращения энергии в них идут в направлении от организмов — накопителей энергии к организмам-потребителям.
При такой энергетической трактовке биотический баланс может быть выражен простым равенством
где А — новообразование органических веществ в водоеме;j? — превращения органических веществ, связанные с процессами метаболизма у гидробионтов. В отличие от процессов новообразования, эти процессы ведут к уменьшению запасов органических веществ и заключенной в них энергии и представляют собой процессы разрушения (деструкции). Знак «±», стоящий у последнего члена балансового равенства, говорит о том, что баланс органических веществ в водоеме может быть и положительным, и отрицательным. В первом случае процессы образования органических веществ преобладают над процессами деструкции и в водоеме происходит накопление органических веществ, а во втором — преобладают процессы деструкции и запасы органических веществ уменьшаются.