Когда фитопланктон озера включает растворённый неорганический углерод в свои клетки, возникает автохтонная органика. Она может оставаться в живой биомассе, выходить в воду в растворённой форме, попадать к потребителям или превращаться в детрит. Напротив, листья из леса и органическое вещество почвы, принесённые притоком, имеют для этого озера аллохтонное происхождение. Это различие относится к источнику углерода, а не к его полезности или опасности.
Граница системы принципиальна. Органика, созданная водорослями в озере, автохтонна для озера, но при поступлении в вытекающую реку становится внешним входом для выбранного речного участка. Без указания такой границы спор о происхождении может оказаться лишь спором о масштабе. То же относится к сравнению целого водосбора, отдельного водоёма и его небольшой придонной зоны.
Почему запас органики не равен её роли в питании
Свежая продукция водорослей может быстро использоваться бактериями и другими потребителями. Поэтому её небольшая доля в текущем запасе растворённого углерода ещё не означает малого вклада в питание. В эксперименте Kritzberg и соавторов недавняя автохтонная органика составляла около 13% запаса растворённого органического углерода, но поддерживала 30–65% бактериальной продукции. Эти значения относятся к изученным озёрам и опыту, а не задают норму для всех водоёмов.[1]
Механизм понятен через различие между складом и потоком. Легко используемая часть быстро производится и быстро потребляется, поэтому редко успевает накопиться. Более медленно перерабатываемое вещество может занимать значительную долю запаса при меньшем текущем участии в росте бактерий. Название «автохтонное» само по себе не задаёт скорость разложения каждого соединения: состав местной продукции тоже неоднороден.
Углерод при переходе через пищевую сеть сохраняет историю происхождения, хотя меняет химическую форму. Бактерия может жить и делиться внутри озера, используя принесённую с суши органику. Нахождение её новой клетки в озере не доказывает, что исходный углерод был зафиксирован местными продуцентами. В опытах с добавлением углерода-13 исследователи прослеживали такие пути и показали участие наземного углерода в водных пищевых сетях.[2]
Значение для состояния водоёма
Автохтонное производство связывает режим света и питательных веществ с дальнейшим потреблением органики. Образованное вещество может быть съедено, вынесено водой, осесть или разложиться. Часть фиксированного углерода расходуется самими продуцентами, а часть становится доступной другим организмам. Это соответствует различию валовой и чистой первичной продукции, используемому при описании потоков энергии в экосистемах.[3]
Поэтому увеличение местного производства не обязательно означает долговременное накопление углерода. При быстром разложении значительная его часть возвращается в неорганическую форму. Точно так же уменьшение концентрации органики в воде не доказывает остановки её производства: мог усилиться вынос или потребление. Для объяснения нужны и образование вещества, и пути его удаления из выбранного запаса.
Происхождение органики помогает различить усиление местной продукции, рост внешнего притока и изменение разложения. Естественные листья с берега и массовое развитие местного фитопланктона при этом играют разные роли в пищевой сети.
Здоровье и качество воды
Местное происхождение органики не является санитарным признаком. Биомасса водорослей и продукты её распада могут влиять на кислород, запах и водоподготовку; при развитии токсинобразующих видов нужны отдельные анализы токсинов. Измерение общего органического углерода не устанавливает безопасность воды для питья. [4][5]
ПДК, класс и практическое значение
У автохтонного органического вещества нет одной ПДК и санитарного класса: категория определяется местом образования, а не постоянным составом. Контролируют характеристики органической нагрузки и конкретные опасные компоненты по назначению водоёма.
Разделение местной и поступившей извне органики используют для объяснения пищевых сетей и выбора мер управления. Если основная масса образуется внутри озера после поступления питательных элементов, одно удаление внешнего растительного мусора может не устранить причину нагрузки. [6]