Озеро Матано
Пять | |
---|---|
Озеро Матано ( индонезийский ) | |
![]() Озеро Матано и закат | |
Расположение | Южный Сулавеси , Индонезия |
Координаты | 2 ° 29'7 "ю.ш., 121 ° 20'0" в.д. / 2,48528 ° ю.ш., 121,33333 ° в.д. |
Тип | Тектонический |
Первичные оттоки | Река Пентен |
бассейна Страны | Индонезия |
Макс. длина | 28 км (17 миль) [ 1 ] |
Макс. ширина | 8 км (5,0 миль) [ 1 ] |
Площадь поверхности | 164,1 км 2 (63,4 квадратных миль) |
Средняя глубина | 240 м (790 футов) |
Макс. глубина | 590 м (1940 футов) [ 1 ] |
Объем воды | 39,38 км 3 (9,45 кубических миль) |
Высота поверхности | 382 м (1253 фута) [ 1 ] |
Озеро Матано ( индонезийский : Данау Матано ), также известное как Матана , — тропическое озеро в Восточном Луву , Южный Сулавеси провинция , Индонезия , примечательное уникальной окружающей средой в своих более глубоких слоях.
При глубине 590 м (1940 футов) это самое глубокое озеро в Индонезии (по максимальной глубине), 11-е по глубине озеро в мире и самое глубокое озеро на острове по максимальной глубине. Высота поверхности над средним уровнем моря составляет всего 382 м (1253 фута), что означает, что самая глубокая часть озера находится ниже уровня моря ( криптодепрессия ). Это одно из двух крупнейших озер (второе — озеро Товути ) в системе озер Малили. [ 1 ] Озеро Матано считается древним озером и образовалось в тектоническом грабене около 1–2 миллионов лет назад. [ 2 ]
Озеро Матано и его водосборный бассейн богаты эндемичной флорой и фауной. Почвы и камни водосборного бассейна обуславливают относительно высокое содержание железа. Поскольку температура на острове Сулавеси не сильно меняется в течение года, эпилимнион никогда не становится достаточно холодным, чтобы смешиваться с гиполимнионом . Среда в гиполимнионе примечательна своим возможным сходством с океанами в архейском и палеопротерозойском эонах, до Великого события окисления (GOE). Биогеохимическая активность гиполимниона изучалась как модель этих океанов.
Среда
[ редактировать ]Водосбор
[ редактировать ]Водосбор озера Матано составляет около 436 квадратных километров, что примерно в 2,7 раза превышает площадь поверхности озера. Водосбор состоит из почв с содержанием оксида/гидроксида железа, которое может превышать 20%, что объясняет высокое содержание железа в озере Матано. значительное количество карбонатных пород . К югу от озера присутствует [ 1 ] Каждое десятилетие около 2% водосборной площади озера Матано вырубается, создавая новые сельскохозяйственные угодья. Сельскохозяйственные угодья в водосборе могут служить источником питательных веществ, что может привести к эвтрофикации. В конечном итоге это может нарушить уникальную среду озера и уменьшить количество эндемичных видов. Озеро Матано уже подвержено получению антропогенного азота из атмосферы из-за своего географического положения. [ 2 ]
Климат и водный цикл
[ редактировать ]Озеро Матано расположено в тропической климатической зоне и имеет два сезона: влажный и сухой, с примерно постоянной температурой круглый год. Из-за постоянной температуры окружающей среды вода в эпилимнионе не может достаточно охладиться для обмена с гиполимнионом. Относительно высокая концентрация растворенных твердых веществ в более глубоких слоях увеличивает их плотность, дополнительно предотвращая перемешивание слоев. Было замечено, что плотность эпилимниона, который простирается примерно на 100 м ниже поверхности, увеличивается в засушливый сезон (хотя и не в достаточной степени для перемешивания) и увеличивается в сезон дождей. Под эпилимнионом плотность обычно постоянна круглый год. [ 1 ] Поскольку гиполимнион не получает воду из эпилимниона, физическая и химическая среда в гиполимнионе сильно отличается от среды в эпилимнионе. [ 1 ] [ 3 ]
Флора и фауна
[ редактировать ]Флора
[ редактировать ]Папоротник
[ редактировать ]В бассейне озера Матано встречается большое разнообразие видов папоротников. Эти виды происходят из нескольких семейств, таких как Adiantaceae , Davalliaceae , Dennstaedtiaceae и Schizaeaceae . Некоторые из них, такие как Schizaeaceae, обычно встречаются только ниже линии Уоллеса в таких местах, как Новая Гвинея . Другие, в том числе Adiantaceae, обычно встречаются только выше линии Уоллеса в таких местах, как Борнео . Некоторые виды, такие как Lindsea pellaeiformis , вероятно, являются эндемиками острова Сулавеси, где расположено озеро Матано. [ 4 ]
Диатомовые водоросли
[ редактировать ]Примерно пятая часть таксонов диатомовых водорослей озера Матано являются эндемичными; Наибольшее число видов диатомей в системе озер Малали принадлежит роду Surirella . Хотя вода из озера Матано действительно течет через реки в озера Махалона и Товути, такой поток, по-видимому, не приводит к распространению диатомовых водорослей из озера Матано в эти озера, поскольку доля таксонов каждого из этих двух озер, которые также находятся в озере Матано (примерно половина ) такое же, как и для озера Масапи, другого озера на Сулавеси, отделенного от озера Матано. [ 5 ] Некоторыми примерами таксонов диатомовых водорослей, которые доступны только в озере Матано, являются Surirella biseriata гетерополис , Surirella celebesiana matanensis , [ 6 ] и Gomphonema matanensis , служащая примером гигантизма диатомей. [ 7 ] Другой эндемичный вид — Cymbells distinguenda ; утверждалось, что этот вид может составлять отдельный род диатомовых водорослей. [ 8 ]
фауна
[ редактировать ]Озеро Матано является домом для многих видов эндемичных рыб и других животных (например, Каридина , креветки [ 9 ] -парательфузиды Крабы [ 10 ] и Тиломелания улитки [ 11 ] ). Эндемичных рыб Матано сравнивают со стаями видов озер Рифт-Валли в Африке. Хотя они и не столь разнообразны, считается, что все они произошли от одного вида-предка и развились в множество различных видов, которые теперь заполняют многие из ранее пустующих экологических ниш , как это можно увидеть в семействе Telmatherinidae . [ 12 ] К эндемичным и почти эндемичным рыбам из других семейств относятся Glossogobius matanensis , Mugilogobius adeia , Nomorhamphus weberi и Oryzias matanensis . Многие из эндемиков находятся под серьезной угрозой из-за загрязнения и хищничества / конкуренции со стороны широкого спектра интродуцированных рыб, включая цихлид Флауэрхорн . [ 13 ] Водяная змея Enhydris matannensis известна только в окрестностях озера Матано и на острове Муна . [ 14 ]
Микробная и биохимическая активность
[ редактировать ]Полосчатые железные образования
[ редактировать ]
Окружающая среда в озере Матано в гиполимнионе считается сравнимой с окружающей средой в океане в архейском эоне , а также в начале протерозойского эона , перед Великим событием окисления (GOE). Это связано с тем, что в этих океанах, как и в озере Матано, вероятно, не хватало сульфатов и кислорода и, вероятно, было относительно большое количество Fe(II). полосчатые железные образования В таких средах отлагались (BIF), содержащие как Fe(II), так и Fe(III). Способ образования Fe(III) в таких средах неясен; одна из возможностей - фотоферротрофия . Как и в океанах до GOE, здесь было мало фосфатов, что ограничивало количество жизни, которую мог поддерживать эпилимнион. Благодаря этому солнечной радиации достаточно для фотосинтеза зеленых серных бактерий с бактериохлорофиллом е даже на глубинах более 100 м. В такой среде, как озеро Матано, фотоферротрофия таких бактерий описывается этим уравнением:
Железо в продукте будет иметь степень окисления +3, что потенциально объясняет присутствие Fe(III) в BIF. [ 15 ] Считается, что большая часть Fe(III) покрыта Fe(II), а не подвергается воздействию организмов для использования. [ 3 ] Однако небольшое количество Fe(III), достаточное для потребления тридцатой части органического углерода, восстанавливается микроорганизмами для дыхания. [ 16 ]
Цикл метана
[ редактировать ]Метан практически отсутствует на высоте примерно 105 м; затем его концентрация постепенно возрастает примерно до 200 м, а затем стабилизируется на уровне около 1,25 ммоль/л. Количество углерода-14 в метане, взятом из озера, позволяет предположить, что метану всего около 2 тысячелетий, и он не мог образоваться из-за гидротермальной активности. δ 13 C-CH 4 в озере Матано составляет около -70 пермил, что позволяет предположить, что углерод в метане, вероятно, поступил из организма. Метаногенез в озере Матано на глубине ниже 110 м является анаэробным и, вероятно, происходит в результате метаболизма ацетата или восстановления углекислого газа с помощью H 2 . Любой кислород, который достигнет бескислородной зоны, скорее всего, будет абиотически окислять Fe(II), а не метан. Неясно, как может происходить окисление метана на глубине 122 м, поскольку там практически нет сульфатов и нитратов. Одной из возможностей является сочетание каталитического восстановления гидроксидов железа и марганца. [ 3 ]
д 13 Уровень C-CO 2 находится на уровне примерно -8 промилле ниже эпилимниона. Содержание CO 2 может быть истощено до такой степени, поскольку углерод в этом CO 2 образуется в результате окисления истощенного CH 4 , [ 3 ] или потому, что он имеет до сих пор неизвестный источник. [ 16 ] Он более обеднен на глубинах 104 м и 122 м, что, возможно, указывает на биотическое окисление метана. Область менее обедненной δ 13 C-CO 2 на высоте около 110 м может быть следствием метаболизма CO 2 зелеными серобактериями. [ 3 ]
В кислородных средах, таких как те, которые присутствуют в большинстве современных экосистем, метаногены вытесняют органический углерод в метаболизме, так что каждый год более 99% органического углерода не метаболизируется в метан. Поскольку большинство этих конкурирующих организмов являются аэробными, вполне вероятно, что такая конкуренция не существовала в бескислородной среде, которая существовала до GOE и которая в той же степени присутствует в таких местах, как гиполимнион в озере Матано. Из-за этого относительного отсутствия конкуренции больше органического углерода метаболизируется в метан. Процент метаболизировавшегося до метана неясен; суммы от 5-10% [ 17 ] [ 16 ] до 80% [ 3 ] были предложены.
См. также
[ редактировать ]- Список озер Индонезии
- Древнее озеро
- Зеленые серные бактерии
- Полосатое железо
- Архейский Эон
- Великое событие окисления
- Бескислородные воды
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с д и ж г час Кроу, Шон А.; О'Нил, Эндрю Х.; Кацев, Сергей; Хеханусса, Питер; Хаффнер, Г. Дуглас; Сундбю, Бьёрн; Муччи, Альфонсо; Фаул, Дэвид А. (январь 2008 г.). «Биогеохимия тропических озер: пример озера Матано, Индонезия» . Лимнология и океанография . 53 (1): 319–331. дои : 10.4319/lo.2008.53.1.0319 . hdl : 1808/16958 . ISSN 0024-3590 .
- ^ Jump up to: а б Хэмптон, Стефани Э.; Макгоуэн, Сюзанна; Озерский, Тед; Вирдис, врач Сальваторе; Ву, Туонг Туй; Спанбауэр, Триша Л.; Кремер, Бенджамин М.; Суонн, Джордж; Маккей, Энсон В.; Пауэрс, Стивен М.; Мейер, Майкл Ф.; Лабу, Стефани Г.; О'Рейли, Кэтрин М.; ДиКарло, Морган; Галлоуэй, Аарон WE (сентябрь 2018 г.). «Недавние экологические изменения в древних озерах» . Лимнология и океанография . 63 (5): 2277–2304. дои : 10.1002/lno.10938 . ISSN 0024-3590 .
- ^ Jump up to: а б с д и ж Кроу, ЮАР; Кацев, С.; Лесли, К.; Штурм, А.; Маген, К.; Номосатрио, С.; Пак, Массачусетс; Кесслер, доктор медицинских наук; Рибург, штат Вашингтон; Робертс, Дж.А.; Гонсалес, Л.; Дуглас Хаффнер, Дж.; Муччи, А.; Сундбю, Б.; Фаул, Д.А. (январь 2011 г.). «Круговорот метана в железистом озере Матано» . Геобиология . 9 (1): 61–78. дои : 10.1111/j.1472-4669.2010.00257.x . ПМИД 20854329 .
- ^ Ховенкамп, П.; Де Жоншир, GJ (1988). «Дополнения к папоротниковой флоре Сулавеси». Блюмеа: биоразнообразие, эволюция и биогеография растений . 33 (2): 395–409.
- ^ Брамбургер, Эндрю Дж.; Гамильтон, Пол Б.; Хеханусса, Питер Э.; Хаффнер, Г. Дуглас (2008). «Процессы, регулирующие состав сообществ и относительную численность таксонов в диатомовых сообществах озер Малили, остров Сулавеси, Индонезия» . Гидробиология . 615 (1): 215–224. дои : 10.1007/s10750-008-9562-2 . ISSN 0018-8158 . S2CID 44194423 .
- ^ Брамбургер, Эндрю Дж.; Хаффнер, Г. Дуглас; Гамильтон, Пол Б.; Хинц, Фридель; Хеханусса, Питер Э. (2006). «ИЗУЧЕНИЕ ВИДОВ РОДА SURIRELLA ИЗ ОЗЕР МАЛИЛИ, ОСТРОВ СУЛАВЕСИ, ИНДОНЕЗИЯ, С ОПИСАНИЕМ 11 НОВЫХ ТАКСОНОВ» . Диатомовые исследования . 21 (1): 1–56. дои : 10.1080/0269249X.2006.9705650 . ISSN 0269-249X . S2CID 85145241 .
- ^ Кочиолек, Джон Патрик; Капустин Дмитрий; Куликовский, Максим (3 апреля 2018 г.). «Новый крупный вид гомфонемы Эренберга из древнего озера Матано, Индонезия» . Диатомовые исследования . 33 (2): 241–250. дои : 10.1080/0269249X.2018.1513868 . ISSN 0269-249X . S2CID 91377564 .
- ^ Капустин Д.А.; Куликовский, М.; Кочиолек, JP (3 января 2018 г.). «Celebesia gen. nov., новый род цимбеллоидных диатомей из древнего озера Матано (остров Сулавеси, Индонезия) » Нова Хедвигия, Бехефте . 146 : 147–155. дои : 10.1127/1438–9134/2017/147 . ISSN 1438-9134 .
- ^ фон Ринтелен, К. и Ю. Кай (2009). Радиация стад эндемичных видов в древних озерах: систематическая ревизия пресноводной креветки Caridina H. Milne Edwards, 1837 (Crustacea: Decapoda: Atyidae) из древних озер Сулавеси, Индонезия, с описанием восьми новых видов. Зоологический бюллетень Раффлза 57: 343–452.
- ^ Чиа, OCK и Нг, ПКЛ (2006). Пресноводные крабы Сулавеси с описаниями двух новых родов и четырех новых видов (Crustacea: Decapoda: Brachyura: Parathelphusidae). Зоологический бюллетень Raffles Singapore 54: 381–428.
- ^ фон Ринтелен, Т., К. фон Ринтелен и М. Глаубрехт (2010). Видовая стая живородящих пресноводных брюхоногих моллюсков Tylomelania (Mollusca: Cerithioidea: Pachychilidae) в древних озерах Сулавеси, Индонезия: роль географии, трофической морфологии и цвета как движущих сил адаптивной радиации. стр. 485–512 в: Глаубрехт М. и Х. Шнайдер, ред. (2010). Эволюция в действии: адаптивная радиация и происхождение биоразнообразия. Springer Verlag, Гейдельберг, Германия.
- ^ Гердер, Ф., Дж. Пфаендер и Великобритания Шливен (2008). Адаптивное симпатрическое видообразование полихроматических круглоплавниковых серебристоперых рыб в озере Матано (Сулавеси). Эволюция 62(9): 2178-95
- ^ Гердер, Ф., Великобритания Шливен, М. Ф. Гейгер, Р. К. Хадиати, С. М. Грей, Дж. С. Маккиннон, Р. П. Уолтер и Дж. Пфаендер (2012) Вторжение инопланетян в пруды снов Уоллеса: записи о гибридогенной цихлиде «цветочный рог» в озере Матано, с аннотированный контрольный список видов рыб, интродуцированных в систему озер Малили на Сулавеси. Водные вторжения 7 (4): 521–535.
- ^ Мерфи, Дж. (2010). « Энгидрис матанненсис » . Красный список видов, находящихся под угрозой исчезновения МСОП . 2010 : e.T176696A7285471. doi : 10.2305/IUCN.UK.2010-4.RLTS.T176696A7285471.en .
- ^ Jump up to: а б Кроу, Шон А.; Джонс, КэрриЭйн; Кацев, Сергей; Маген, Седрик; О'Нил, Эндрю Х.; Штурм, Арне; Кэнфилд, Дональд Э.; Хаффнер, Г. Дуглас; Муччи, Альфонсо; Сундбю, Бьёрн; Фаул, Дэвид А. (14 октября 2008 г.). «Фотоферротрофы процветают в аналоге архейского океана» . Труды Национальной академии наук . 105 (41): 15938–15943. дои : 10.1073/pnas.0805313105 . ISSN 0027-8424 . ПМК 2572968 . ПМИД 18838679 .
- ^ Jump up to: а б с Кунц, Л.Б.; Лааксо, Т.А.; Шраг, ДП; Кроу, Ю.А. (2015). «Моделирование углеродного цикла в озере Матано» . Геобиология . 13 (5): 454–461. дои : 10.1111/gbi.12141 . ПМИД 25923883 . S2CID 12350538 .
- ^ Лааксо, Томас А.; Шраг, Дэниел П. (15 сентября 2019 г.). «Метан в докембрийской атмосфере» . Письма о Земле и планетологии . 522 : 48–54. дои : 10.1016/j.epsl.2019.06.022 . ISSN 0012-821X . S2CID 198414785 .