Интенсивное развитие водорослей как фототрофных организмов возможно только в пределах проникновения света, в фототрофном слое почвы.
Наибольшее количество водорослей обычно обнаруживается в верхних слоях почвы (исключая участки, нарушенные вспашкой). Правда, в зависимости от влажности почвы и наличия растительного опада максимум водорослей наблюдается или на самой поверхности почвы, или несколько глубже, но в пределах нескольких сантиметров. В нижележащих горизонтах уменьшается как количество видов, развивающихся в культурах, так и количество клеток, выявляемое счетом. Эти два показателя изменяются по горизонтам неодинаково и иногда не совпадают, поэтому рискованно судить о распределении водорослей в профиле почвы на основании только метода культур. Вместе с тем в глубоких горизонтах почвы количество клеток водорослей так незначительно, что они обнаруживаются лишь культуральным методом. Приходится сочетать качественные и количественные методы.
Примером стратификации водорослей в почвенном профиле могут служить данные о числе видов и количестве клеток водорослей в генетических горизонтах четырех почв нечерноземной зоны СССР. Содержание водорослей в горизонте А2 дерново-подзолистой почвы, как правило, в 4—5 раз меньше, чем в горизонте A1, а в горизонте С, на глубине 85—100 см, выражается ничтожными цифрами. Однако иногда ни культуральным, ни прямым методом не удавалось выявить водорослей в горизонте С.
Распределение водорослей по генетическим горизонтам в различных почвах неодинаково, однако с глубиной резко сокращается видовое разнообразие и численность водорослей. Так, Петерсен на поверхности плодородной садовой почвы обнаружил 3 млн зародышей водорослей в 1 см3 почвы, а на глубине 30 см — только 20 тыс.; в бедной почве соответственными цифрами были 200 тыс. и 2 тыс.
Глубина проникновения водорослей в целинных почвах определяется строением и мощностью самого почвенного профиля и наличием агентов, заносящих клетки в подповерхностные слои. Доказано, что водоросли попадают в глубь почвы только пассивно — с помощью воды, почвенпых животных и корней. Поэтому наиболее глубоко проникают водоросли в почвы промывного водного режима, особенно в пойменные, и в почвы с глубоким корнеобитаемым слоем. С другой стороны, препятствием к заносу водорослей в глубокие слои может служить водонепроницаемый горизонт, например солонцовый.
Количество водорослей в глубоких горизонтах крайне незначительно, но все же слои, где обнаружены зачатки водорослей, могут чередоваться со слоями, лишенными их. Возможно, что зачатки водорослей задерживаются на глубине более плотным горизонтом.
Максимальная глубина, на которой были найдены жизнеспособные водоросли, — 2.7 м, однако это относится к окультуренной поливной почве. В целинных почвах, в зависимости от генезиса почвы, этот показатель колеблется в значительных пределах, но не превышает 1.5 м.
Поскольку в толщу почвы водоросли заносятся из поверхностных слоев, где происходит их размножение, в глубине почвы не найдены виды, не встречающиеся в верхних слоях. Никакой особой «глубинной флоры» не существует. Уместно обратить внимание на критическое замечание Швабе относительно упоминаемого в литературе якобы массового развития синезеленых в подповерхностных слоях почвы, в частности в Японии (tengu); автор провел специальное обследование и пришел к выводу, что скопления водорослей никогда не обнаруживаются в темных слоях почвы.
Разные группы водорослей показывают неодинаковое распределение в почвенных слоях. Так, диатомеи являются поверхностными формами и в заметных количествах развиваются лишь в тонком поверхностном слое; при вымывании в более глубокие участки они остаются здесь лишь в виде пустых панцирей. Точно так же к поверхностным слоям приурочены многие нитевидные синезеленые, например виды Phormidium и Nostoc commune. В наиболее глубоких горизонтах встречаются преимущественно одноклеточные зеленые — Chlorella и Chlorococcum, а также Stichococcus в одноклеточном состоянии и некоторые желтозеленые; из синезеленых глубже других обнаруживаются некоторые виды Nostoc и колониальные Chroococcales.