栄養失調湖

ジストロフィ湖は腐植湖としても知られ、多量の腐植物質と有機酸を含む湖です。これらの物質の存在により、水は茶色になり、一般的に約4.0〜6.0の低いpHになります。これらの酸性条件のため、生存できる生物多様性はほとんどなく、主に藻類、植物プランクトン、ピコプランクトン、および細菌で構成されています。^{[1] [2]}ポーランド東部にある多くのジストロフィ湖については十分な研究が行われてきましたが、ジストロフィ湖は世界中の多くの地域で見つかります。^[3]

湖は、生産性の増加に応じて、貧栄養湖、中栄養湖、富栄養湖、および高富栄養湖に分類できます。ジストロフィー湖は、生産性が低いため、かつては貧栄養湖に分類されていました。しかし、最近の研究では、ジストロフィーはどの栄養タイプとも関連している可能性があることが示されています。これは、pH範囲が広く（酸性の4.0から中性の8.0まで）、栄養素の利用可能性や化学組成などの他の変動特性によるものです。したがって、ジストロフィーは、それ自体が栄養状態ではなく、栄養状態に影響を与える状態として分類できます。^[4]

ジストロフィー湖は、溶存有機炭素のレベルが高い。これは、有機カルボン酸とフェノール酸を含み、天然の緩衝剤として働くことで水の pH レベルを比較的安定させている。^[5]そのため、湖の自然な酸性 pH は、産業排出物の影響をほとんど受けない。また、溶存有機炭素は紫外線の侵入を減らし、重金属と結合してそれらの生物学的利用能を低下させる可能性がある。 ^[6]ジストロフィー湖の水と堆積物中のカルシウム含有量は、通常の湖に比べて大幅に低い。^[1] EPA ^[要説明]やDHA ^{[要説明]などの}必須脂肪酸は、腐植湖の生物中にまだ存在しているが、この酸性環境によって栄養価が低下し、結果として植物プランクトンなどのジストロフィー湖の生産者の栄養価が低くなる。 ^[7] 水化学的ジストロフィー指数は、湖のジストロフィーレベルを評価するために使用される尺度である。 2016年、ゴルニアックは、表層水のpH、電気伝導率、溶存無機炭素および溶存有機炭素の濃度などの特性を使用して、この指標を評価するための一連の新しいルールを提案しました。^[8] 既存の栄養状態が異なるため、ジストロフィーの影響を受けた湖は、他のジストロフィー湖とは化学組成が大きく異なる場合があります。^[4]ジストロフィー湖の化学組成の研究では、多腐植湖では寡腐植湖と比較して溶存無機窒素のレベルが高く、リパーゼとグルコシダーゼの活性が高いことが示されています。寡腐植湖では、表面のミクロ層は、地下のミクロ層よりもホスファターゼ活性のレベルが高くなります。湖が多腐植の場合はその逆になります。寡腐植湖と多腐植湖の両方で、表面のミクロ層よりも地下のミクロ層でアミノペプチダーゼ活性が高くなります。^[3]

栄養失調湖の集水域は通常、水面に沿って広がる泥炭苔に富んだ針葉樹林です。 ^[1]栄養分は豊富ですが、栄養分が有機物に閉じ込められており、一次生産者が利用できないため、栄養分が乏しいと考えられます。^[9]栄養失調湖の有機物は主に異地性、つまり陸生由来です。集水域で除去された有機物は徐々にこの水生環境を満たします。この有機物が豊富な環境のため、水生環境と陸生環境の間の栄養流の速度を制御するのは細菌プランクトンです。^[10] 細菌は大量に見つかり、栄養失調の状態にもかかわらず大きな成長の可能性を秘めています。これらの細菌は、エネルギーを提供し、利用可能な形態の有機および無機炭素を他の生物、主に貪食性および混合栄養性の鞭毛虫に供給することで、腐植湖の食物連鎖を牽引しています。^[11]細菌による有機物の分解により、有機窒素とリンも無機形態に変換され、大型および小型の植物プランクトン（藻類およびシアノバクテリア）を含む一次生産者が摂取できるようになります。^{[2] [1]}しかし、腐植湖の生物学的活動は、食物連鎖を支配している細菌代謝によって支配されています。腐植湖の化学的性質により、プランクトン食魚などの高栄養段階の生物が定着することが難しく、主に植物、プランクトン、細菌からなる単純化された食物連鎖が残ります。^{[10]細菌が優勢であるため、栄養失調の湖では}呼吸率が一次生産率よりも高くなります。^[1]

有機物の流出による腐植湖の形成は、湖の生態系に劇的な影響を及ぼします。湖の酸性度を高める化学組成の変化により、魚や他の生物の繁殖が困難になります。炭素濃度と酸性度が上昇すると、飲料水として使用する湖の水質も低下します。酸性度の上昇に適応した魚も、有機汚染物質のために人間の食用に適さなくなる可能性があります。腐植湖の化学組成の変化の結果として、重金属の濃度と移動性も変化する可能性があります。^[12]

湖は炭素循環における重要な吸収源としてよく知られています。溶存有機炭素レベルが高いため、ジストロフィー湖は透明湖よりも炭素吸収源としてかなり大きいです。^[13]腐植湖の炭素濃度の上昇は集水域の植生パターンの影響を受け、そこからの流出が有機物の主な供給源です。しかし、これらのレベルの変化は、降水量の変化、土壌の鉱化率の変化、硫酸塩 沈着の減少、気温の変化に起因することもあります。これらすべての要因は、気候の変化によって影響を受ける可能性があります。現代の気候変動は、湖への有機炭素の供給を増加させ、その結果、いくつかの湖の特徴をジストロフィー的なものに変えると考えられています。^[12]

科学者によって研究されてきた栄養不良湖の例としては、ポーランドのスハール湖II、スウェーデンのアルグユッテルン湖、フィオレン湖、ブルンション湖、ニュージーランドのマセソン湖などがある。 [ 1 ] ^{[ 8] [14]}