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Hydrobiologie (aus altgriechisch ὕδωρ hydor, deutsch ‚Wasser‘, ‚Gewässer‘, + Biologie) ist die Wissenschaft von den in Gewässern lebenden Organismen (Lebewesen), insbesondere, soweit ihre spezifischen biologischen Adaptionen von der Anpassung an den Lebensraum Wasser gekennzeichnet sind.
So sind beispielsweise die Anpassung der Planktonorganismen an das Schweben im freien Wasser sowie die Anpassung von Gewässerorganismen an das Nahrungsspektrum oder die Substratbedingungen im jeweiligen Gewässer Inhalte der Hydrobiologie. Aber auch methodische und technische Aspekte der Ökologie von Gewässerorganismen, z. B. im Rahmen der Abwasserreinigung, werden unter dem Begriff beschrieben.
Zumeist inkludiert der Begriff ausschließlich die Biologie von Organismen aus Binnengewässern (limnologische Organismen) und nur selten auch diejenige von Meeresorganismen (maritime Organismen).