Over 123 espécies da fauna de água doce foram extintas na América do Norte desde 1900. Das espécies de água doce da América do Norte, estima-se que 48,5% dos mexilhões, 22,8% dos gastrópodes, 32,7% dos lagostim, 25,9% dos anfíbios e 21,2% dos peixes estão em perigo ou ameaçados. As taxas de extinção de muitas espécies podem aumentar severamente no próximo século devido a espécies invasoras, perda de espécies de pedra-chave e espécies que já estão funcionalmente extintas (por exemplo, espécies que não estão se reproduzindo). Mesmo usando estimativas conservadoras, as taxas de extinção de peixes de água doce na América do Norte são 877 vezes maiores do que as taxas de extinção de fundo (1 em 3.000.000 anos). As taxas de extinção projetadas para animais de água doce são cerca de cinco vezes maiores do que para animais terrestres, e são comparáveis às taxas para as comunidades da floresta tropical. Dado o estado terrível da biodiversidade de água doce, uma equipe de cientistas e profissionais de todo o mundo elaborou recentemente um plano de ação de emergência para tentar restaurar a biodiversidade de água doce.
As técnicas atuais de biomonitoramento de água doce focam principalmente na estrutura da comunidade, mas alguns programas medem indicadores funcionais como demanda bioquímica (ou biológica) de oxigênio, demanda de oxigênio dos sedimentos, e oxigênio dissolvido. A estrutura da comunidade macroinvertebrada é comumente monitorada devido à taxonomia diversificada, facilidade de coleta, sensibilidade a uma série de fatores de estresse e valor geral para o ecossistema. Além disso, a estrutura da comunidade algal (muitas vezes usando diatomáceas) é medida em programas de biomonitoramento. As algas também são taxonomicamente diversas, fáceis de recolher, sensíveis a uma série de factores de stress e de valor global para o ecossistema. As algas crescem muito rapidamente e as comunidades podem representar mudanças rápidas nas condições ambientais.
Além da estrutura da comunidade, as respostas aos estressores de água doce são investigadas por estudos experimentais que medem as mudanças comportamentais dos organismos, as taxas alteradas de crescimento, reprodução ou mortalidade. Os resultados experimentais em uma única espécie sob condições controladas podem nem sempre refletir condições naturais e comunidades multi-espécies.
O uso de locais de referência é comum quando se define a “saúde” idealizada de um ecossistema de água doce. Os sítios de referência podem ser seleccionados espacialmente, escolhendo sítios com o mínimo impacto da perturbação e influência humana. No entanto, as condições de referência também podem ser estabelecidas temporariamente usando indicadores preservados como as válvulas de diatomáceas, pólen de macrófitas, quitina de insectos e escamas de peixe podem ser usadas para determinar condições prévias à perturbação humana em larga escala. Estas condições de referência temporal são muitas vezes mais fáceis de reconstruir em água parada do que em água em movimento porque sedimentos estáveis podem preservar melhor os materiais indicadores biológicos.