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河流生态系统的生物组分，主要包括分布于水中和底质中的鱼类、底栖动物、高等植物、藻类和微生物，生活在水陆交界的植物、昆虫和鸟类等（Allan et al.，2007）。这些生物通过捕食与被捕食关系形成的食物链和食物网相互联系起来，不同的生物在河流中充当着不同的角色。根据不同生物再分为：生产者、消费者和分解者。河流生态系统的生产者主要指水中、河岸带的植物（藻类、水生高等植物等）；消费者主要指所有不能利用光合作用产生能量，必须以捕食的形式获取自身所需营养的生物，如小型的类群有浮游动物（枝角类、桡足类、轮虫等）、中等大小的底栖动物（甲壳类、软体动物、水生昆虫等）、大型的鱼类、鸟类等；分解者主要指水生微生物，如细菌、真菌等（Dudgeon，1999）。河流中的生产者、消费者、分解者共同构成的食物链，是河流生态系统维持其自身健康和稳定的重要因素。
河流生态系统是具有一定结构和功能的统一体（Gordon et al.，2004；Stevenson et al.，2010a）。河流生态系统的结构是指系统内生物与非生物环境，在时空连续及空间上的排列组合方式、相互作用形式以及相互联系规则，是生态系统构成要素的组织形式和秩序（Schulze et al.，1994；何志辉，2000；栾建国 等，2004；董哲仁 等，2007）。河流生态系统的结构涉及时间和空间的范畴，包括物种组成、数量、分布区域等，可以通过物种分布、多样性和多度等指标体现（Dudgeon，2008）；结构属性与物种构成的空间演替特征关系密切，可通过底栖动物、浮游植物以及鱼类的空间梯度揭示（刘建康，1999；Gessner et al.，2002；Stevenson et al.，2010）。