Autótrofos sintetizam independentemente sua própria fonte de energia usando matérias-primas. São organismos fotossintéticos, utilizando luz solar, dióxido de carbono e água para produzir carboidratos para seu suprimento energético. Os autótrofos mais comuns são plantas; porém, alguns organismos unicelulares incluindo certas bactérias também são autotróficos. Convertendo luz em energia utilizável para animais, autótrofos são a base de todos os sistemas alimentares ecológicos.
Biomas de água doce cobrem aproximadamente um quinto da superfície terrestre. Corpos d'água são classificados como doces se contêm concentrações de sal inferiores a 1%. Inclui rios, riachos, zonas úmidas, lagoas e lagos. Luz solar penetrante permite função de autótrofos, suportando diversa vida aquática. Autótrofos comuns incluem plantas aquáticas, fitoplâncton e bactérias nitrificantes.
Plantas desempenham papel crucial como principal fonte de alimento para outros organismos aquáticos. Oxigenam corpos d'água e contribuem para regular temperatura sombreando águas profundas da luz solar. Também dão abrigo a animais aquáticos menores contra predadores e local seguro para organismos depositarem ovos.
Fitoplâncton são autótrofos da família do plâncton. Contribuem com proporção significativa de oxigênio à atmosfera, equivalente a quase metade do fornecido por plantas. A maioria são fotoautótrofos, contendo vários níveis de clorofila, permitindo fotossíntese. Alguns são quimioautótrofos, produzindo energia de reações de oxidação. Grupos comuns incluem dinoflagelados, diatomáceas e cianobactérias. Cianobactérias também são caracterizadas como bactérias nitrificantes.
Diferente de plantas e fitoplâncton, bactérias autotróficas em biomas de água doce não produzem energia por fotossíntese. Completam ciclo do nitrogênio utilizando resíduos nitrogenados como amônia e nitrito para produzir nitratos, absorvidos por plantas. Essas bactérias nitrificantes operam melhor em pH aproximadamente 8,3, e faixa de temperatura de 25-30°C.