В отличие от наземных биоценозов основная масса органических остатков в пресноводных и солоноводных водоемах — продукт отмирания низших организмов — одноклеточных водорослей.
Их остатки становятся пищей для гетеротрофов, населяющих водную толщу, среди которых значительную долю составляют гетеротрофные бактерии и простейшие животные. Если водная толща велика, как, например, в открытых частях океана, то продукция автотрофной части фитопланктона при погружении многократно утилизируется низшими и высшими гетеротрофными организмами различных групп; в каждом цикле пищевой цепи часть органического вещества окисляется и углерод в форме углекислоты выделяется в водную среду,, где вновь потребляется автотрофами или, соединяясь с растворенным в воде кальцием, извлекается в виде углекислого кальция для построения известковых скелетов различными представителями водной флоры и фауны. По отмирании последних их известковые скелеты фоссилизируются, образуют толщи осадочных карбонатных органических пород; заключенный в них углерод на долгое время уходит из биогенного цикла. При погружении известковых осадочных пород за пределы биосферы — в зону метаморфизма, где в условиях высоких температур и давления идет распад карбонатов, освобождающаяся углекислота насыщает газы литосферы, в которой ее содержится около 70% от общей массы газообразной углекислоты. Частично углекислый газ выделяется на поверхность Земли при вулканических и поствулканических процессах, при разгрузке глубоких углекислых вод и таким образом вновь вступает в биогенный цикл. Продолжительность этого большого метаморфического цикла углерода — примерно 350 тыс. лет (Успенский, 1970). Но все же часть органического вещества, создаваемого в самом океане и приносимого с суши в виде растворенных гумусовых веществ, суспензии и органического детрита, достигает дна и частично фоссилизируется. По В. А. Успенскому, средний коэффициент фоссилизации органического вещества в глубоководных областях океана 0,06%, в области шельфа — около 1%.
Значительно выше коэффициент фоссилизации для континентальных образований: болот 8,6%, озер — 3,5%. Органические остатки, накапливающиеся на дне озер, частично разлагаются и превращаются в сапропели. По определению Н. В. Кордэ (1960), сапропели — это тонкоструктурные коллоидальные отложения континентальных водоемов, содержащие значительное количество органического вещества (50% и более) и оформленных остатков микроскопических водных микроорганизмов, немного неорганических элементов биогенного происхождения и минеральных примесей аллохтонного происхождения. Имеются переходные образования между торфами и сапропелями и сапропелями и глинистыми илами (при содержании органического вещества менее 15%). Основная масса органического вещества сапропелей — это полуразложившиеся, но сохранившие структуру клетки диатомовых, синезеленых, протококковых и в меньшей степени десмидиевых водорослей и остатки животных, среди которых преобладают кладоцеры и простейшие. Соотношение между представителями различных групп водорослей зависит от типа озер и изменяется как по горизонтали, так и по вертикали сапропелевой толщи, индицируя изменения режима озера.
Поскольку диатомовым для развития необходимы биогенные элементы (нитраты, фосфаты, кремнезем, железо), вспышки их развития обычно совпадают с притоком этих элементов в водоем; диатомеи предпочитают насыщенные кислородом холодные воды. Синезеленые водоросли в противоположность диатомовым любят теплые, часто непроточные и мелкие водоемы, менее требовательны к кислороду, минеральной пище и азоту, так как склонны к гетеротрофному питанию, а некоторые из них могут усваивать молекулярный азот.
Протококковые особенно характерны для мелких эутрофных водоемов, предпочитают теплые воды средней минерализации.
Химический состав органического вещества водорослей существенно отличается от состава наземных и водных высших растений.