Dinh dưỡng thủy sinh vật khác nhau tùy theo sự đa dạng của các thành phần thủy sinh vật trong thủy vực, liên quan đến các quá trình lấy thức ăn từ bên ngoài vào cơ thể, tạo nên vật chất hữu cơ và năng lượng để sinh trưởng, thải các sản phẩm phân hủy ra môi trường dựa vào đặc tính sinh vật của từng nhóm. Chúng giữ vai trò quan trọng trong quá trình chuyển hóa vật chất và năng lượng trong môi trường nước. Dinh dưỡng thủy sinh vật được chia làm 2 loại: dinh dưỡng tự dưỡng (autotroph) và dinh dưỡng dị dưỡng (heterotroph).
Dinh dưỡng tự dưỡng
Thủy sinh vật tự dưỡng tiến hành hai kiểu dinh dưỡng khác nhau: thực vật có diệp lục tổng hợp chất hữu cơ trong quá trình quang hợp, sử dụng ánh sáng mặt trời; các vi khuẩn tự dưỡng tổng hợp chất hữu cơ bằng cách sử dụng năng lượng của quá trình oxy hóa các hợp chất vô cơ có trong thủy vực, chủ yếu là NH4+, H2S, FeO,…
Dinh dưỡng tự dưỡng nhờ quang tổng hợp là hình thức dinh dưỡng của tất cả thực vật ở nước. Chúng tiến hành quang hợp trong môi trường nước, chuyển hóa năng lượng ánh sáng mặt trời thành hóa năng nhờ diệp lục và hấp thụ CO2, tạo thành chất hữu cơ nhờ năng lượng sẵn có. Dinh dưỡng tự dưỡng bằng hóa tổng hợp là hình thức dinh dưỡng của các vi khuẩn không có sắc tố. Vi khuẩn hóa tổng hợp có ở các loại thủy vực, nước ngọt, mặn, tầng mặt và tầng đáy. Trong quá trình dinh dưỡng, các vi khuẩn tham gia vào chu trình chuyển hóa nito, lưu huỳnh và sắt. Hoạt động của vi khuẩn hóa tổng hợp cần oxy và các sản phẩm phân hủy của chất hữu cơ trong điều kiện kỵ khí. Do đó, các loại vi khuẩn này tập trung nhiều nhất ở tầng đáy, nền bùn đáy.
Quang hợp của thực vật ở nước phụ thuộc chủ yếu vào cường độ chiếu sáng, lượng CO2, lượng muối dinh dưỡng trong nước. Cường độ chiếu sáng mạnh thì quá trình quang hợp tăng, do đó, hoạt động quang hợp cũng giảm theo độ sâu, tạo nên sự phân tầng thực vật trong thủy vực, phù hợp với khả năng hấp thu của từng loại thực vật, như tảo lục ở tầng mặt, tảo nâu ở tầng giữa và tảo đỏ ở tầng sâu hơn. CO2 được cung cấp chủ yếu từ sự hô hấp của các sinh vật sống trong thuy vực, vì thế, quá trình quang hợp chỉ xảy ra mạnh mẽ khi lượng CO2 trong nước đảm bảo. Lượng muối hòa tan trong nước được cho là cần thiết cho quá trình quang hợp nhằm tổng hợp các chất hữu cơ cho cơ thể. Các nguyên tố chủ yếu cho đời sống của sinh vật tự dưỡng gồm Na, K, Ca, N, P, Fe, Mg. Ngoài ra, quang hợp của thực vật ở nước còn phụ thuộc vào thành phần loài và các yếu tố môi trường như nhiệt độ, pH,…
Trong quá trình dinh dưỡng, các loài thủy sinh vật tự dưỡng cung cấp oxy cho môi trường nước, hấp thụ CO2 và loại trừ các khí độc khác như H2S, CH4 nhờ quá trình oxy hóa làm cho điều kiện sống trong thủy vực tốt hơn. Nếu số lượng thực vật trong vùng nước quá lớn có thể ảnh hưởng xấu đến sự phát triển của các loài khác, đặc biệt là trong nuôi trồng thủy sản: thực vật sản sinh nhiều trong ao làm giảm diện tích tiếp xúc giữa bề mặt nước với không khí, hạn chế lượng oxy từ không khí hòa tan vào nước. Sự phát triển quá mức như hiện tượng nở hoa của tảo là một minh chứng gây ảnh hưởng đến các loài thủy sinh vật khác.
Dinh dưỡng dị dưỡng:
Dị dưỡng là sinh vật sử dụng trực tiếp vật chất hữu cơ có sẵn (sinh vật ở dạng sống hay đang phân hủy), nhằm tạo nên vật chất hữu cơ của cơ thể, sử dụng năng lượng. Thủy sinh vật dinh dưỡng dị dưỡng bao gồm các động vật (sinh vật tiêu thụ) ăn chất hữu cơ có sẵn dưới dạng sinh vật, hay sản phẩm phân hủy của chúng ở các giai đoạn khác nhau. Dựa vào nguồn chất dinh dưỡng mà sinh vật sử dụng và cơ chế dinh dưỡng, có thể chia thủy sinh vật dị dưỡng thành 5 nhóm sinh vật với 5 kiểu dinh dưỡng khác nhau:
+ Dinh dưỡng tự cung tự cấp: thủy sinh vật thuộc nhóm này dinh dưỡng dựa vào các chất dự trữ có sẵn trong cơ thể (noãn hoàng, chất mỡ…). Kiểu dinh dưỡng này được ghi nhận ở nhiều loại động vật nhưng chỉ xảy ra ở từng giai đoạn của chúng. Khi nhiệt độ môi trường nước tăng, quá trình trao đổi chất càng tăng, chất dinh dưỡng dự trữ giảm nhanh, thời gian dinh dưỡng tự cung cấp càng ngắn.
+ Dinh dưỡng nhờ tảo cộng sinh: nhiều loài động vật nguyên sinh (hải quỳ, san hô, thủy tức…) thân mềm, trên cơ thể chúng luôn mang các loài tảo cộng sinh (Chlorella, Cryptomnadina…) nhờ quang hợp tạo chất hữu cơ, cung cấp thức ăn cho chúng. Để đảm bảo rằng các tảo cộng sinh có đủ ánh sáng quang hợp, các động vật này thường mang tập tính sinh học thích ứng với ánh sáng.
+ Dinh dưỡng hoại sinh (saprophytes): các vi khuẩn và nấm hoại sinh sống trên xác của sinh vật chết, hấp thụ chất hữu cơ bằng lối thẩm thấu rồi phân hủy chúng bằng men phân hủy, tạo thành các muối vô cơ hòa tan vào nước. Vi khuẩn hoại sinh giữ vai trò quan trọng trong chu trình chuyển hóa vật chất của thủy vực, cung cấp muối dinh dưỡng và CO2 cho thực vật.
+ Dinh dưỡng chất hữu cơ hòa tan bằng thẩm thấu: một số động vật có khả năng hấp thụ chất hữu cơ hòa tan ở dạng axit amin qua thành cơ thể nhờ thẩm thấu. Tuy nhiên, quá trình này khá khó khăn và có hạn.
+ Lối ăn sinh vật và các sản phẩm sinh vật dạng phân hủy: lối dinh dưỡng cơ bản của phần lớn thủy sinh vật dị dưỡng. Sinh vật tiêu hao một phần năng lượng vào việc lấy thức ăn từ môi trường ngoài và tiêu hóa thức ăn, nhưng chất lượng thức ăn cao hơn nhờ thành phần phong phú và số lượng lớn.