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Production of stream habitat gradients by montane watersheds: hypothesis tests based on spatially explicit path analyses

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We studied how the features of mountain watersheds interact to cause gradients in three stream attributes: baseflow stream widths, total alkalinity, and stream slope. A priori hypotheses were developed before being tested in a series of path analyses using data from 90 stream reaches on 24 second- to fourth-order streams across a fifth-order Rocky Mountain watershed. Because most of the conventional least squares regressions initially calculated for the path analyses had spatially correlated residuals (13 of 15 regressions), spatially explicit regressions were often used to derive more accurate parameter estimates and significance tests. Our final working hypotheses accounted for most of the variation in baseflow stream width (73%), total alkalinity (74%), and stream slope (78%) and provide systemic views of watershed function by depicting interactions that occur between geomorphology, land surface features, and stream attributes. Stream gradients originated mainly from the unidirectional changes in geomorphic features that occur over the lengths of streams. Land surface features were of secondary importance and, because they change less predictably relative to the stream, appear to modify the rate at which stream gradients change.

Notre étude vise à comprendre comment les caractéristiques des réseaux hydrographiques de montagne interagissent pour former des gradients dans trois des descripteurs des cours d'eau : la largeur du lit au débit de base, l'alcalinité totale et la pente. Nous avons élaboré des hypothèses a priori avant de les éprouver dans des analyses de pistes causales basées sur des données provenant de 90 sections de 24 cours d'eau d'ordres 2 à 4, appartenant à un système hydrographique d'ordre 5 des Rocheuses. Parce que les régressions conventionnelles par la méthode des moindres carrés calculées initialement pour l'analyse des pistes possèdent des résidus qui présentent entre eux des corrélations spatiales (13 des 15 régressions), nous avons utilisé des régressions spatialement explicites pour obtenir des estimations plus précises des paramètres et de meilleurs tests de signification. Nos hypothèses de travail finales expliquent la plus grande partie de la variation dans la largeur du lit au débit de base (73%), l'alcalinité totale (74%) et la pente du cours d'eau (78%); elles génèrent une représentation du fonctionnement du système hydrographique qui décrit les interactions entre la géomorphologie, les faciès terrestres et les caractéristiques du cours d'eau. Les gradients dans les cours d'eau apparaissent surtout à cause de changements unidirectionnels des caractéristiques géomorphologiques le long du cours. Les faciès terrestres ont une importance secondaire et, parce qu'ils changent de façon moins prévisible en rapport avec le cours, ils semblent modifier le rythme auquel les gradients des cours d'eau évoluent.[Traduit par la Rédaction]

Document Type: Research Article

Publication date: June 1, 2001

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  • Published continuously since 1901 (under various titles), this monthly journal is the primary publishing vehicle for the multidisciplinary field of aquatic sciences. It publishes perspectives (syntheses, critiques, and re-evaluations), discussions (comments and replies), articles, and rapid communications, relating to current research on cells, organisms, populations, ecosystems, or processes that affect aquatic systems. The journal seeks to amplify, modify, question, or redirect accumulated knowledge in the field of fisheries and aquatic science. Occasional supplements are dedicated to single topics or to proceedings of international symposia.
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