（1）水流变化等级及其对应的结构等级。河流在物理、化学和生物等方面表现为日变化、季节变化和年际变化，同时，很多河流会遭受大尺度的和不可预测的流量变化，如厄尔尼诺、冰期和地质地貌事件，灾变性山崩、断层、喷发和大陆漂移等，这些也是河流物种构成和生态系统过程自然变化的主要力量，对当前的物种和群落结构有很大的影响。

随着气候周期性变化的河流水流变化与河流生态系统的结构和功能有着紧密的联系。不同时间尺度上的水流变化影响着生态系统的不同组分和过程，水流变化的时间尺度与相关的物理过程之间存在着等级关系［48］（见表2.1）。

表2.1　河流生态系统的结构等级、相关物理过程、生物过程以及水流变化的时间尺度

水流变化对河流生态系统特性的影响是一个连续性过程，从对生态系统群落结构组成和功能产生灾难性影响的大时间尺度（水文学尺度）的高水位（流量）事件，到影响特定动植物的生长速度产生影响的聚集迁移作用占主导地位的高频发，但低强度的小尺度（水力学尺度）的水流变化事件等，均是连续的过程。河流不同时间尺度的水文变化所产生的生态效应，可根据标准等级划分原则来划分等级。大时间尺度的水流变化对群落构成的影响抑制了小时间尺度水流变化对较低等级生态系统组成的影响。这些时间尺度的某些方面很可能直接对应于相应的空间尺度。

物理和生物过程是生态学特性的主导因素，而这些过程又在很大程度上受到特定尺度上的水流变化的控制影响［49］。图2.3 表示了河流生态系统的主要生态过程、尺度、对这些综合过程的评价以及评价生态完整性的方法等。水文和地理地貌的过程可以从图2.3 中看出来，这些过程主要发生在集水区域的尺度上或者集水区域尺度以下的地方，并且这些尺度是与生态学的尺度相连接的。生态学的尺度主要发生在微型的栖息地以及上游地区。矩形区域代表了各个重要的尺度，并且包含了一些重要的生态过程。每个矩形都包括了一些可以被目前的评估系统所评价的成分——在集水区域范围内的污水排放量到在微型栖息地内物种的聚集，尺度由左至右递减。圆形代表在评价生态完整性时将不同的尺度联系在一起的可能性。

图2.3　河流生态学重要过程及尺度关系（来源：David，2000）(www.daowen.com)

（2）不同等级影响因素及其时空尺度。河道景观格局是自然因素和人类干扰的共同作用所形成的，这种作用表现在不同的层次上，具有流域层次上的影响作用，也有微生境层次上的河道水动力、河床形态、河岸带栖息地环境等因素的影响以及不同层次的人类活动因素的影响（见图2.4）。

图2.4　河流生态系统的不同等级影响因素

在对河流生态系统结构和功能的影响方面，宏观尺度上的影响因素的作用范围大（大于几十平方公里）、周期长（数百年或者数年前），它们决定着流域水生态系统的空间特征，这些宏观尺度因素包括区域地质和气候等的自然特征以及人类长期的土地利用方式。中微观尺度的影响相对于宏观尺度的作用是不稳定的，而且作用范围小，这方面的变化包括：流量、泥沙输送、河道形态、坡度、河岸带栖息地环境等，在短期内（数年或者数十年）影响水生态系统的特征，这些小尺度的因素也同时受到大尺度因素的影响（见图2.5）。由于水生态系统的结构和功能是不同尺度上的各种影响因素的综合反映，并随着条件的变化而发生相应的变化，对这种影响关系和变化的了解和分析正是河流管理的基础。对于河流生态系统而言，随着时空尺度的放大，其空间异质性也将降低，这种空间异质性的变化表现出层次性。

图2.5　河流生态系统影响因素及其与时空尺度的关系

气候、地质状况等景观特征主要通过对亚流域、流域尺度上营养盐的作用而对藻类的长期分布产生影响。底栖无脊椎动物的物种丰富度和分布格局受河流级别、河流宽度、坡度、流速及基质多样性、河岸植被带状况等河道生境特征和地质特征等因素的影响。不同河段坡度的变化会影响生境的多样性，从而导致河段间鱼类分布丰富度的变化［50］。