Más de 123 especies de fauna de agua dulce se han extinguido en Norteamérica desde 1900. De las especies de agua dulce norteamericanas, se estima que el 48,5% de los mejillones, el 22,8% de los gasterópodos, el 32,7% de los cangrejos de río, el 25,9% de los anfibios y el 21,2% de los peces están en peligro o amenazados. Las tasas de extinción de muchas especies pueden aumentar gravemente en el próximo siglo debido a las especies invasoras, la pérdida de especies clave y las especies que ya están funcionalmente extintas (por ejemplo, especies que no se reproducen). Incluso utilizando estimaciones conservadoras, las tasas de extinción de peces de agua dulce en Norteamérica son 877 veces superiores a las tasas de extinción de fondo (1 en 3.000.000 de años). Las tasas de extinción previstas para los animales de agua dulce son unas cinco veces mayores que las de los animales terrestres, y son comparables a las de las comunidades de la selva tropical. Dada la grave situación de la biodiversidad de agua dulce, un equipo de científicos y profesionales de todo el mundo ha elaborado recientemente un plan de acción de emergencia para intentar recuperar la biodiversidad de agua dulce.
Las técnicas actuales de biomonitorización del agua dulce se centran principalmente en la estructura de la comunidad, pero algunos programas miden indicadores funcionales como la demanda bioquímica (o biológica) de oxígeno, la demanda de oxígeno de los sedimentos y el oxígeno disuelto. La estructura de la comunidad de macroinvertebrados se vigila habitualmente debido a la diversidad de su taxonomía, a la facilidad de su recogida, a su sensibilidad a una serie de factores de estrés y a su valor global para el ecosistema. Además, la estructura de la comunidad de algas (a menudo utilizando diatomeas) se mide en los programas de biomonitorización. Las algas también son taxonómicamente diversas, fáciles de recolectar, sensibles a una serie de factores de estrés y, en general, valiosas para el ecosistema. Las algas crecen muy rápidamente y las comunidades pueden representar cambios rápidos en las condiciones ambientales.
Además de la estructura de la comunidad, las respuestas a los factores estresantes del agua dulce se investigan mediante estudios experimentales que miden los cambios de comportamiento de los organismos, las tasas alteradas de crecimiento, la reproducción o la mortalidad. Los resultados experimentales sobre especies individuales en condiciones controladas no siempre reflejan las condiciones naturales y las comunidades multiespecíficas.
El uso de sitios de referencia es común cuando se define la «salud» idealizada de un ecosistema de agua dulce. Los lugares de referencia pueden seleccionarse espacialmente eligiendo lugares con un impacto mínimo de la perturbación e influencia humana. Sin embargo, las condiciones de referencia también pueden establecerse temporalmente utilizando indicadores conservados, como las válvulas de las diatomeas, el polen de los macrófitos, la quitina de los insectos y las escamas de los peces, para determinar las condiciones anteriores a las perturbaciones humanas a gran escala. Estas condiciones temporales de referencia suelen ser más fáciles de reconstruir en aguas estancadas que en aguas en movimiento porque los sedimentos estables pueden conservar mejor los materiales indicadores biológicos.