Les espèces sauvages dans un bassin versant
Les écosystèmes aquatiques renferment habituellement une grande variété de formes de vie, notamment les bactéries, les champignons et les protozoaires, les organismes vivant dans le fond des cours d'eau (larves d'insectes, escargots, vers, etc.), les plantes et les animaux microscopiques vivant en suspension dans l'eau et connus sous le nom de plancton les grosses plantes (quenouilles, joncs, parnassies, roseaux, etc.), ainsi que les poissons, les amphibiens, les reptiles et les oiseaux. Les virus font aussi partie intégrante de l'écologie microbienne des eaux naturelles : on a récemment démontré qu'ils jouent un rôle important dans les cycles des éléments nutritifs et de l'énergie.
La composition de ces ensembles d'organismes varie d'un écosystème à l'autre car les conditions d'habitat particulières à chacun d'eux tendent à influer sur la distribution des espèces. Ainsi les eaux de nombreux cours d'eau, contrairement à celles des lacs, sont riches en oxygène et leur écoulement est rapide. Les espèces adaptées à ces conditions particulières sont rares ou même inexistantes dans les eaux calmes des lacs et des étangs.