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五大湖（北米五大湖とも呼ばれる）は、カナダとアメリカ合衆国の国境をまたがる、相互につながった一連の大きな淡水湖である。五つの湖は、スペリオル湖、ミシガン湖、ヒューロン湖、エリー湖、オンタリオ湖である（ただし、水文学的には、ミシガン湖とヒューロン湖はマキノー海峡でつながっており、一つの水域とみなされている）。五大湖水路は、湖間における現代の水上交通と船舶輸送を可能にしている。五大湖は、主要な排水路であるセントローレンス川を経由して最終的に大西洋につながっている。また、五大湖はイリノイ水路を通じてミシシッピ川流域ともつながっている。
五大湖は、総面積では地球上で最大の淡水湖群であり、総水量では2番目に大きい。世界の表層淡水の20%以上を水量で占めている。[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]総表面積は94,250平方マイル（244,106 km 2 ）、総水量（低水位基準で測定）は5,439立方マイル（22,671 km 3 ）[ 4 ]で、バイカル湖の水量（5,666立方マイルまたは23,615 km 3、世界の表層淡水の22～23%）よりわずかに少ない。うねる波、持続する風、強い潮流、深い水深、遠くまで続く水平線など、海のような特徴を持つため、五大湖は長い間内海と呼ばれてきた。[ 5 ]表面積の測定方法によって異なるが、スペリオル湖またはミシガン湖・ヒューロン湖は世界で2番目に大きな湖であり、最大の淡水湖である。ミシガン湖は、表面積で、米国という一つの国の中に完全に含まれる湖としては最大である。[ 6 ] [ 7 ] [ 8 ]
五大湖は、約 14,000 年前の最終氷期末期に、後退する氷床が陸地に刻んだ盆地を露出し、そこに融解水が流れ込んだことで形成され始めました。[ 9 ]湖は、交通、移住、貿易、漁業の主要な拠点であり、生物多様性に富む地域で多くの水生生物の生息地となっています。周辺地域は五大湖地域と呼ばれ、五大湖メガロポリスが含まれます。[ 10 ]この地域内の主要都市には、アメリカ側では東から西へバッファロー、クリーブランド、デトロイト、シカゴ、ミルウォーキー、ダルースがあり、カナダ側ではトロント、ミシサガ、ハミルトンがあります。
5つの湖はそれぞれ別の盆地に位置していますが、五大湖盆地内で自然に相互につながった単一の淡水域を形成しています。湖と川の連なりとして、北アメリカ東部中央の内陸部と大西洋を結んでいます。内陸部からセントローレンス川の出口まで、水はスペリオル湖からヒューロン湖、ミシガン湖へと流れ、南はエリー湖、そして北はオンタリオ湖へと流れています。これらの湖は多くの川を通じて広大な流域から水を排出しており、約35,000の島々を含んでいます。[ 11 ]また、盆地内には「内陸湖」と呼ばれる数千の小さな湖もあります。[ 12 ]
5 つの主要な湖の表面積を合わせると、イギリスの面積とほぼ同じですが、流域全体 (湖とそれらが排水する土地) の表面積は、イギリスとフランスを合わせた面積とほぼ同じです。[ 13 ]ミシガン湖は、五大湖の中で唯一、完全にアメリカ合衆国内にある湖です。他の湖は、アメリカ合衆国とカナダの間の水域境界を形成しています。湖は、カナダのオンタリオ州と、アメリカ合衆国のミシガン州、ウィスコンシン州、ミネソタ州、イリノイ州、インディアナ州、オハイオ州、ペンシルベニア州、ニューヨーク州の管轄区域に分かれています。オンタリオ州とミシガン州は、それぞれ 4 つの湖の一部をその境界内に含んでいます。オンタリオ州はミシガン湖に接しておらず、ミシガン州はオンタリオ湖に接していません。ニューヨーク州とウィスコンシン州の管轄区域は 2 つの湖に及んでおり、残りの各州はそれぞれ 1 つの湖に及んでいます。
スペリオル湖、ヒューロン湖、ミシガン湖、エリー湖の水面は海抜がほぼ同じ高さであるのに対し、オンタリオ湖は著しく低く、ナイアガラ断崖によって自然航行が不可能なため、これら4つの上流の湖は一般的に「上流五大湖」と呼ばれています。この呼称は普遍的なものではありません。スペリオル湖の岸辺に住む人々は、他の湖がさらに南にあるため、それらを「下流の湖」と呼ぶことがよくあります。スペリオル湖、ミシガン湖北部、ヒューロン湖からエリー湖またはオンタリオ湖の港へ貨物を輸送するばら積み貨物船の船員は、後者を下流の湖、ミシガン湖、ヒューロン湖、スペリオル湖を上流の湖と呼ぶのが一般的です。これは、エリー湖とオンタリオ湖を「南」、他の湖を「北」と考えることに対応しています。ミシガン湖を北に向かって航行する船舶は、流出流に向かって航行しているにもかかわらず、「上流」と見なされます。[ 17 ]
ヒューロン湖とミシガン湖は、マキノー海峡でつながった一つの水域であるため、ミシガン湖・ヒューロン湖と呼ばれる一つの湖とみなされることがある。[ 18 ]海峡の幅は5マイル（8km ）[ 13 ]、深さは120フィート（37m ）である。水位は一緒に上昇・下降し[ 19 ]、ミシガン湖とヒューロン湖の間を流れる水の流れは頻繁に方向が逆転する。
五大湖には約35,000の島が点在している。[ 11 ]その中で最大の島はヒューロン湖のマニトゥーリン島で、内陸水域にある島としては世界最大である。[ 27 ] 2番目に大きい島はスペリオル湖のロイヤル島である。[ 28 ]これらの島はどちらも複数の湖を内包できるほど大きく、例えばマニトゥーリン島のマニトゥー湖は淡水島にある世界最大の湖である。[ 29 ]これらの湖の中には、マニトゥーリン島のミンデモヤ湖にあるトレジャー島のように、独自の島を持つものもある。
五大湖の間にはいくつかの半島があり、中でもアッパー半島、ロウアー半島、オンタリオ半島が最も有名です。これらの半島にある人口密集地としては、ミシガン州のグランドラピッズ、フリント、デトロイト、オンタリオ州のロンドン、ハミルトン、ブラントフォード、トロントなどが挙げられます。五大湖周辺のその他の重要な半島としては、シブリー半島、ベイフィールド半島、キーウィノー半島、ドア半島、ガーデン半島、リーラノー半島、サム半島、ブルース半島、ナイアガラ半島などがあります。
セントローレンス水路と五大湖水路によって五大湖は外洋航行船が利用できるようになったものの、[ 30 ]これらの航路の閘門を通過できない大型の外洋コンテナ船への輸送シフトにより、五大湖でのコンテナ輸送は制限されている。五大湖の貿易のほとんどはばら積み貨物であり、シーウェイマックスサイズ以下のばら積み貨物船は五大湖全体と大西洋まで航行できる。[ 31 ]大型船は五大湖内での運航に限定されている。ミシシッピ川を経由してメキシコ湾にアクセスできるイリノイ水路システムにアクセスできるのはバージのみである。五大湖は広大であるにもかかわらず、冬には大部分が凍結し、1月から3月にかけてほとんどの輸送が中断される。一部の砕氷船が五大湖を航行し、五大湖が氷に覆われる他の期間も航路を開放している。
五大湖は、シカゴ衛生運河と船舶運河によって、イリノイ川（シカゴ川から）とミシシッピ川を経由してメキシコ湾と繋がっています。別のルートとしては、イリノイ川（シカゴから）を経由してミシシッピ川、オハイオ川を遡り、テネシー・トンビグビー水路（一連の河川、湖、運河の組み合わせ）を通ってモービル湾とメキシコ湾に至るルートがあります。これらの水路では、商業用のタグボートとバージの交通量が非常に多いです。[ 32 ]
遊覧船は、ニューヨーク州のエリー運河とハドソン川を経由して五大湖に出入りすることができます。エリー運河は、エリー湖の東端（ニューヨーク州バッファロー）とオンタリオ湖の南側（ニューヨーク州オズウィーゴ）で五大湖と繋がっています。
これらの湖はもともと降水と、現在存在しない氷河の融解水によって水が供給されていました。現代では、年間水量の約1%だけが河川、降水、地下水湧水に由来する「新しい」水です。氷河期以降、蒸発と排水は概ね均衡しており、湖の水位は比較的安定しています。[ 13 ]
この地域では20世紀に人口の急増が始まり、今日まで続いている。 [ 13 ]湖の水位に影響を与える可能性のある人間の水利用活動として、少なくとも2つが特定されている。それは、分水（他の流域への水の移送）と消費（現在では主に湖水を使用して発電所を稼働および冷却し、蒸発を引き起こしている）である。[ 33 ]シカゴ衛生運河および船舶運河からの流出は、オゴキ川およびロング湖/ケノガミ川の分水による人工流入によって十分に相殺されている。[ 34 ]湖の水位の変動は、1918年に記録が始まって以来観測されている。[ 35 ]ミシガン湖とヒューロン湖の水位は、20世紀を通じてほぼ一定であった。[ 36 ]最近の湖の水位には、2013 年にスペリオル湖、エリー湖、ミシガン湖・ヒューロン湖で記録的な低水位を記録したことがあり、[ 37 ]その後、2020 年に同じ湖で記録的な高水位を記録しました。 [ 38 ]オンタリオ湖の水位は、同じ期間に比較的安定しており、過去の平均水位付近で推移しています。[ 35 ]
「太陽と月の引力によって引き起こされる水位の変化である真の潮汐は、半日周期（1日に2回）のパターンで発生する」ものの、そのような変化は非常に小さく、一般的には他の力によって隠されている。[ 39 ] 湖の水位は主に地域の気象と気候の変化によって影響を受ける。スペリオル湖とオンタリオ湖からの流出は調整されているが、ミシガン湖・ヒューロン湖とエリー湖からの流出は全く調整されていない。オンタリオ湖は最も厳しく調整されており、その流出はモーゼス・サンダース発電ダムによって制御されているため、歴史的に安定した水位となっている。[ 40 ]
五大湖の年間氷面積は、気象パターンや長期的な気候傾向により、年によって大きく変動します。氷は通常12月に形成され始め、2月または3月上旬にピークを迎えます。[ 41 ]氷の被覆範囲は、冬の厳しさによって10%から90%以上にまで変動します。たとえば、特に寒かった2013～2014年の冬には、5つの湖全体で氷の被覆が92%を超えましたが、2023～2024年のような温暖な年には、被覆は20%未満にとどまりました。[ 42 ]米国海洋大気庁五大湖環境研究所（NOAA GLERL）の長期データによると、過去数十年にわたって最大氷被覆が全体的に減少しており、これはこの地域の温暖化の広範なパターンと一致しています。[ 41 ] [ 43 ]
五大湖には世界の淡水表面の21%、すなわち5,472立方マイル（22,810 km 3 ）、または6.0×10 15 USガロン、つまり6京 USガロン（2.3×10 16リットル）の水が含まれています。五大湖には北米の淡水表面の約84%が含まれています。[ 51 ]もしこの水が大陸全体の陸地に均等に分布すると、深さは5フィート（1.5メートル）に達します。[ 52 ]これは、米国本土48州を均一な深さ9.5フィート（2.9メートル）まで覆うのに十分な水量です。五大湖には世界の淡水の大部分が含まれていますが、五大湖は米国全体の飲料水のごく一部しか供給していません。[ 53 ]
五大湖の総表面積は約94,250 平方マイル (244,100 km 2 )で、イギリスとほぼ同じ大きさであり、アメリカ合衆国のニューヨーク州、ニュージャージー州、コネチカット州、ロードアイランド州、マサチューセッツ州、バーモント州、ニューハンプシャー州の合計よりも大きい。[ 54 ]五大湖の海岸線は約10,500 マイル (16,900 km )である。[ 13 ]カナダは約5,200 マイル (8,400 km )の海岸線に接しており、残りの5,300 マイル (8,500 km )はアメリカ合衆国に接している。ミシガン州は米国で最も長い湖岸線を有し、約3,288マイル（5,292 km）の湖に面している。次いでウィスコンシン州（820マイル（1,320 km））、ニューヨーク州（473マイル（761 km））、オハイオ州（312マイル（502 km））となっている。[ 55 ]すべての湖の湖岸線を横断すると、赤道に沿って地球を半周する距離にほぼ匹敵する。[ 13 ]
注目すべき現代の現象は、冬季に湖上に氷の火山が形成されることである。嵐によって発生した波が湖の氷床を削り、水とシャーベット状の雪の噴出によって円錐形の丘を形成する。このプロセスは五大湖でのみよく記録されており、南岸の岩石侵食の悪化を防いでいると考えられている。[ 56 ]
現在の五大湖上流部を形成する条件を作り出した基礎的な地質は、11億年から12 億年前に形成されたと推定されている[ 13 ] [ 58 ] 。これは、以前は融合していた2つの地殻プレートが分裂し、五大湖地殻帯を横断するミッドコンチネントリフトを形成した時である。谷が形成され、盆地が作られ、それが最終的に現在のスペリオル湖となった。約5億7000万年前に2番目の断層線であるセントローレンスリフトが形成されると[ 13 ] 、オンタリオ湖とエリー湖の基礎と、後にセントローレンス川となるものが形成された。
五大湖は、ローレンタイド氷床が後退した最終氷期末期（ウィスコンシン氷期は1万年から1万2千年前に終了）に形成されたと推定されている。[ 9 ]氷床の後退により大量の融解水（アルゴンキン湖、シカゴ湖、イロコイ氷河湖、シャンプレーン海）が氷河によって削られた盆地を満たし、今日の五大湖が形成された。[ 59 ]氷河侵食の性質が不均一なため、より高い丘の一部が五大湖の島となった。ナイアガラ断崖は、ニューヨークとウィスコンシンの間の五大湖の輪郭に沿っている。氷河の下の土地は、露出すると「隆起」した。 [ 60 ]氷河が他の地域よりも長く覆っていた地域があったため、この氷河隆起は異なる速度で発生した。
五大湖は湿潤大陸性気候で、 ケッペンの気候区分では南部はDfa、北部はDfb [ 61 ]に分類され、乾燥した寒冷な北極気団、西からの温暖な太平洋気団、南部およびメキシコ湾からの温暖で湿潤な熱帯気団など、他の地域からの気団の影響を様々に受けています。[ 62 ]湖は気候を緩和する効果があり、降水量を増やしたり、湖水効果による降雪をもたらしたりすることもあります。[ 61 ]
五大湖は、湖水効果雪と呼ばれる地域的な気象現象を引き起こすことがあり、これは時に非常に局地的な現象です。冬の終わり頃でも、湖の中央部には氷が張っていないことがよくあります。西からの卓越風は、上空の冷たい地表風に比べてわずかに暖かい湖面から空気と水分を運び上げます。わずかに暖かく湿った空気が冷たい地表を通過すると、水分によって集中した大雪が発生し、帯状または「ストリーマー」状に積もります。これは、暖かい空気が山脈を通過する際に雪を降らせる現象と似ています。強風を伴う氷点下の天候時には、特に湖の東岸沿いの「スノーベルト」と呼ばれる地域で、この局地的な気象パターンによる定期的な降雪が見られます。スノーベルトは、ウィスコンシン州、インディアナ州、ミシガン州、オハイオ州、ペンシルベニア州、ニューヨーク州、オンタリオ州にあります。湖水効果に関連して、特に湖岸沿いでは霧が頻繁に発生します。これはスペリオル湖の岸辺で最も顕著です。
湖は季節ごとの気温をある程度緩和する傾向がありますが、大きな海洋ほど大きな影響力はありません。湖は夏に熱を吸収して空気を冷やし、秋にはその熱をゆっくりと放射します。また、季節の変わり目には霜から守り、夏の気温を内陸部よりも低く保ちます。この効果は非常に局所的で、沖合の風のパターンによって覆されることがあります。この温度緩衝作用により、「フルーツベルト」と呼ばれる地域が形成され、通常ははるか南で栽培される果物が生産されています。例えば、ミシガン州西部にはリンゴ園があり、グランドトラバース湾まで北に及ぶ湖岸沿いにはサクランボ園が栽培されています。オンタリオ州コリングウッド近郊では、ノッタワサガ湾南部の海岸線近くに、いくつかのワイナリーを含む商業用果樹園が存在します。ミシガン湖の東岸とエリー湖の南岸には、湖の緩和効果のおかげで多くのワイナリーが成功しており、エリー湖とオンタリオ湖の間にあるナイアガラ半島の大規模な商業用果物・ワイン栽培地域も同様です。同様の現象により、ニューヨーク州のフィンガーレイクス地域や、オンタリオ湖の北東岸に位置するオンタリオ州プリンスエドワード郡でも、ワイナリーが繁栄している。
五大湖は、1954 年のハリケーン ヘイゼルや、2011 年のオンタリオ州ゴデリッチの竜巻のように、嵐を激化させるのに役立つことが観察されています。この竜巻は、竜巻を伴う水上竜巻として陸地に移動しました。1996 年に、ヒューロン湖で珍しい熱帯または亜熱帯の嵐が形成されるのが観察され、1996 年ヒューロン湖サイクロンと呼ばれました。五大湖では、真夏の間、広範囲にわたるかなり大きな激しい雷雨がよく知られています。これらの中規模対流複合体または MCC [ 63 ]は、広範囲の森林に被害を与え、都市の建物のガラスを粉々にすることができます。これらの嵐は主に夜間に発生し、システムには小さな竜巻が埋め込まれている場合もありますが、多くの場合、激しい雷を伴う直線的な風です。
歴史的に、五大湖は湖の生態系に加えて、さまざまな森林生態地域に囲まれていました（ミシガン湖の南東の比較的小さな地域では、サバンナや草原が時折侵入していました）。伐採、都市化、農業利用によって、その関係は変化しました。21世紀初頭には、スペリオル湖の岸辺の91%、ヒューロン湖の68%、オンタリオ湖の49%、ミシガン湖の41%、そして伐採と都市化が最も広範囲に及んでいるエリー湖の21%が森林で覆われています。これらの森林の中には、二次林や三次林（つまり、以前に伐採されて構成が変わったもの）もあります。ヨーロッパ人が到来して以来、少なくとも13種の野生生物が絶滅したことが記録されており、さらに多くの種が絶滅の危機に瀕しています。[ 13 ]一方、外来種や侵入種も持ち込まれています。
浅い水域の底に生息する生物は小さな湖に生息する生物と似ているが、深い水域には北緯の深くて冷たい湖にしか生息しない生物がいる。これらには、繊細なオポッサムエビ（アミ目）、深海性のヨコエビ（端脚目甲殻類）、2種類のカイアシ類、深海性のカジカ（棘のある大きな頭の魚）などが含まれる。[ 65 ]
五大湖は重要な漁場です。初期のヨーロッパ人入植者は、魚の種類と量に驚嘆しました。五大湖には150種もの魚が生息していました。[ 13 ]歴史を通じて、魚の個体数は湖の状態を示す初期の指標であり、高度な分析や測定機器が発達した現代においても重要な指標の一つであり続けています。米国とカナダの共同リソースブック「五大湖：環境アトラスとリソースブック」によると、「五大湖の漁獲量は1889年と1899年に最大となり、約67,000トン（66,000ロングトン、74,000ショートトン） [1億4,700 万ポンド]を記録しました。」[ 66 ]
1801年までに、ニューヨーク州議会は、エリー湖から産卵河川への大西洋サケの自然な回遊を妨げるものを制限する規制を制定する必要があると判断した。19世紀初頭、アッパー・カナダ政府は、オンタリオ湖の支流の河口での堰や網の使用を禁止する同様の法律を導入する必要があると判断した。その他の保護法も制定されたが、施行は困難であった。[ 67 ]
カナダとアメリカの国境の両側でダムや貯水池が急増し、規制強化が必要となった。19世紀半ばには、河川の障害物によってサケやチョウザメが産卵場にたどり着けないことが懸念されていた。ウィスコンシン州漁業委員会は、1875年までに魚類の総漁獲量が約25%減少したと指摘した。各州は必要に応じて河川からダムを撤去した。[ 68 ]
乱獲は、食用として人気が高く、経済的な影響も大きい様々な白身魚の個体数減少の可能性のある理由として挙げられています。さらに、1879年から1899年の間に、報告された白身魚の漁獲量は約2430 万ポンド（1100 万 kg）から900 万ポンド（400 万 kg）強に減少しました。[ 69 ] 1900年までに、ミシガン湖の商業漁師は年間平均4100 万ポンドの魚を水揚げしていました。[ 70 ] 1938年までに、ウィスコンシン州の商業漁業は動力化され機械化され、2000人以上の労働者の雇用を生み出し、 年間1400万ポンドを水揚げしていました。[ 70 ]初期の五大湖の起業家がボタンとして使うためにムール貝を収穫したため、巨大な淡水ムール貝の個体数はなくなりました。[ 69 ]
『五大湖：環境アトラスとリソースブック』（1972年）には、「かつて大規模だった商業漁業の痕跡はごくわずかしか残っていない」と記されている。[ 66 ] 1970年代と1980年代に実現した水質改善と、サケ科魚類の放流プログラムの成功により、大規模なレクリエーション漁業が発展した。[ 71 ]最後の商業漁師は、乱獲と生物圏への人為的な変化のために、2011年にミルウォーキーを去った。[ 70 ]
19 世紀以降、推定 160 種の新種が五大湖の生態系に入り込んでおり、その多くが侵略的外来種となっています。海外の船舶のバラストや船体への寄生は、深刻な経済的および生態学的影響を引き起こしています。[ 72 ] [ 73 ]内海教育協会によると、平均して 8 か月ごとに新しい種が五大湖に入り込んでいます。[ 73 ]五大湖への侵入には、1988 年に初めて発見されたゼブラガイや1989 年に発見されたクアッガガイなどがあります。2000 年以降、侵略的外来種のクアッガガイはミシガン湖の底をほぼ岸から岸まで覆い尽くしており、その数は 900 兆個と推定されています。[ 70 ]これらの軟体動物は効率的な濾過摂食者であり、在来の二枚貝と競合し、魚の餌や産卵場所を減少させています。さらに、ゼブラガイはパイプを詰まらせることで産業界に迷惑をかける可能性がある。米国魚類野生生物局は2007年に、ゼブラガイによる経済的影響は 今後10年間で約50億ドルに達する可能性があると推定した。[ 74 ]ミシガン州は、これらの外来種から保護するために、法律や規制を制定する必要に迫られた。ミシガン州では、外来種の流入に対処するため、水生外来種に関する規制が設けられた。
ニシン科の魚であるアリューワイフは、19世紀の運河を通じてオンタリオ湖の西側の水系に初めて侵入しました。1960年代までに、この小さな銀色の魚はミシガン湖、ヒューロン湖、エリー湖の海水浴客にとっておなじみの厄介者となりました。周期的に発生する大量死により、大量の魚が岸に打ち上げられます。様々な政府機関の推定では、1960年代初頭にはミシガン湖の生物量のうちアリューワイフが占める割合は90%にも達していました。1960年代後半、各州政府および連邦政府は、在来種のレイクトラウトや外来種のキングサーモン、ギンザケなど、数種類のサケ科魚類の放流を開始しました。1980年代までに、アリューワイフの個体数は激減しました。[ 75 ]ユーラシア原産の小型スズキ科魚類であるラフは、1986年に発見されてから5年以内にスペリオル湖のセントルイス川で最も多く生息する魚種となった。生息域はヒューロン湖まで拡大しており、下流の湖の漁業に大きな脅威を与えている。[ 76 ]セントクレア川で初めて確認されてから5年後、マルハゼは現在、五大湖すべてで見られるようになった。マルハゼは、底生魚を捕食し、最適な生息地を占拠し、1シーズンに複数回産卵し、劣悪な水質条件でも生き残ることができるなど、いくつかの理由で好ましくないと考えられている。[ 77 ]
エリー運河、そしてずっと後に開通したウェランド運河の建設後、寄生性のヤツメウナギが大量に流入したことを受け、米国とカナダの両連邦政府は共同で対策案を策定するに至った。1950年代半ばまでに、ミシガン湖とヒューロン湖のマス類の個体数は減少したが、その主な原因はヤツメウナギにあるとされた。この事態を受けて、両国合同の五大湖漁業委員会が設立された。
数種の外来種のミジンコが誤って五大湖に持ち込まれており、例えばトゲミジンコ(Bythotrephes longimanus)やカギミジンコ(Cercopagis pengoi)などがあり、動物プランクトンの個体群に影響を与えている可能性がある。在来のザリガニの個体群と競合する可能性のあるザリガニも数種持ち込まれている。最近では、数種の侵略的外来種のアジアコイが湖に入り込まないように、シカゴ衛生運河と船舶運河に電気柵が設置された。これらの急速に成長するプランクトン食性の魚は、ミシシッピ川とイリノイ川の水系に大量に定着している。 [ 78 ]侵略的外来種、特にゼブラガイとクアッガガイは、ヒューロン湖の深層底生魚群集の崩壊[ 79 ]、および湖の動物プランクトン群集の劇的かつ前例のない変化[ 80 ]に少なくとも部分的に責任がある可能性がある。
科学者たちは湖の微小水生生物が豊富であることは理解しているが、五大湖で最も豊富な微生物の一部とその環境への影響についてはほとんど知らない。湖水1滴には100万個の細菌細胞と1000万個のウイルスが含まれている可能性があるが 、湖の 微生物に関する長期研究が行われたのは2012年以降である。2012年から2019年の間に160種以上の新種が発見された。[ 81 ]
五大湖地域における在来種の生息地および生態地域には、以下のものが含まれます。
植物リストには以下が含まれます。
五大湖地域に広がる森林の伐採は、河川や小川の河畔林や周辺樹木の覆いを奪い、魚の産卵場所の水温を穏やかにする日陰を失わせた。また、樹木の伐採は土壌を不安定にし、河床に流れ込む土砂の量が増加して砂利底が堆積し、洪水が頻繁に発生するようになった。
切り倒した丸太を支流に流して五大湖に流すことも堆積物を移動させる原因となった。1884年、ニューヨーク州漁業委員会は製材所の廃棄物（木片やおがくず）の投棄が魚類の個体数に影響を与えたと判断した。[ 82 ]
1972年にリチャード・ニクソン米大統領が拒否権を行使した後、議会の覆決によって可決された最初の米国浄水法は、カナダと米国が署名した二国間五大湖水質協定とともに重要な法律であった。[ 83 ]産業および都市の汚染物質の排出を処理するために講じられたさまざまな措置により、1980年代までに水質は大幅に改善され、特にエリー湖は著しくきれいになった。[ 84 ]有毒物質の排出は大幅に削減された。連邦および州の規制により、PCBなどの物質が管理されている。43の「五大湖懸念地域」のうち、浄化に成功して正式に「リストから削除」された最初の地域は、1994年のオンタリオ州のコリングウッド港で、2003年にはオンタリオ州のセバーン湾が続いた。[ 85 ]ペンシルベニア州のプレスクアイル湾とオンタリオ州のスパニッシュ港は、正式に回復中としてリストされている。他にも数十の懸念地域があり、例えばルージュ川（ミシガン州）やウォーキーガン港（イリノイ州）などでは部分的な浄化が行われている。[ 86 ]
リン酸塩系洗剤は、歴史的に五大湖の藻類の大発生の主要な栄養源であり、特にエリー湖、サギノー湾、グリーン湾、ミシガン湖の最南端など、水温が高く水深の浅い部分で顕著でした。1980年代半ばまでに、五大湖に隣接するほとんどの地域でリン酸塩系洗剤が規制されました。[ 87 ]藍藻類、またはシアノバクテリアの大発生[ 88 ]は、 2011年以降エリー湖で問題となっています。 [ 89 ]ウィンザー大学の五大湖環境研究所（GLIER）の事務局長であるマイケル・マッケイ氏は、「肥料やリンが湖に入り込んで藻類の大発生を引き起こすのを阻止するための対策が十分に行われていない」と述べています。これまでのエリー湖最大の藻類ブルームは2015年に発生し、深刻度指数10.5を超え、2011年には10でした。[ 90 ] 2019年8月初旬、衛星画像ではエリー湖に最大1,300平方キロメートルに及ぶブルームが示され、最も集中しているのはオハイオ州トレド付近でした。「大規模なブルームだからといって、シアノバクテリアが必ずしも毒素を生成するとは限らない」と、ウィンザー大学のマイケル・マッケイは述べています。2019年8月には水質検査が実施されていました。[ 91 ] [ 90 ]
米国連邦水質管理局によると、1970年までは水銀は有害化学物質としてリストされていませんでした。21世紀に入り、水質検査で水銀がより顕著に検出されるようになりました。製紙工場では、製造工程でスライムの発生を防ぐために水銀化合物が使用され、化学会社は塩水溶液から塩素を分離するために水銀を使用してきました。環境保護庁が行った研究では、淡水中の多くの細菌や化合物と水銀が接触すると、メチル水銀という化合物が生成されることが示されています。メチル水銀は、吸収されやすいため、元素水銀よりも人間の健康への影響がはるかに大きくなります。この形態の水銀は、ほとんどの魚種には有害ではありませんが、魚を食べる人や他の野生動物には非常に有害です。水銀は、人間や動物の先天異常や五大湖地域のワシの絶滅寸前など、健康問題の原因として知られています。[ 92 ]
水域に投棄される未処理の下水の量は、最初の五大湖水質協定と、1970年代に両国で可決された連邦法の両方において主要な焦点でした。主要都市による都市下水の二次処理の実施により、1970年代と1980年代には未処理下水の日常的な排出が大幅に減少しました。[ 93 ] 2009年の国際合同委員会は、この変化を次のように要約しました。「1970年代初頭以来、五大湖への廃水排出による汚染を減らすための処理レベルは大幅に向上しました。これは、現在までにインフラと技術の両方に多額の支出が行われ、全体として非常に効果的であることが証明された強固な規制システムの結果です。」[ 94 ]委員会は、五大湖の米国側のすべての都市下水処理システムが二次処理を実施しており、カナダ側でも5つの小規模システムを除いてすべて実施していると報告しました。
両国の連邦法に反しているものの、これらの処理システムのアップグレードによって、合流式下水道の溢水現象はまだ解消されていない。これは、雨水と下水を単一の下水道に合流させて処理場に送る古い下水道システムが、豪雨によって一時的に処理能力を超えてしまう現象を指す。その場合、地方の下水処理当局は、雨水と下水が混ざった未処理の排水を地元の水域に放流しなければならない。シカゴやミルウォーキーのディープトンネルプロジェクトのような巨額の公共投資によって、これらの現象の頻度と量は大幅に減少したが、完全には解消されていない。例えば、国際合同委員会によると、オンタリオ州におけるこのような溢水現象の数は横ばいである。[ 94 ]米国側でこの問題について報告されている報告書では、5つの大規模な都市システム（デトロイト、クリーブランド、バッファロー、ミルウォーキー、ゲーリー）が、現在、五大湖への未処理排水の最大の定期的発生源であると指摘されている。[ 95 ]
五大湖の魚の脳内には、人間用の抗うつ剤が存在しており、懸念を引き起こしている。抗うつ剤を服用しているアメリカ人成人の割合は、1999～2002年には全アメリカ人成人の7.7%であったが、2011～2014年には12.7%に増加した。抗うつ剤が人体から排出され、下水処理システムを経て五大湖に流れ込むと、五大湖の魚の脳内の抗うつ剤濃度は水中の濃度の20倍にも達し、魚は非常に幸福感を増し、リスク回避行動が減るため、魚の個体数に悪影響を及ぼすほどになっている。[ 96 ]
研究者らは、毎年2,200万ポンド（10.0キロトン）以上のプラスチックが五大湖に流れ込んでいることを発見した。 [ 97 ]水中のプラスチックは、マイクロプラスチックと呼ばれる非常に小さな粒子に分解される。マイクロプラスチックは、排水溝に流された合成繊維の衣類からも発生する可能性がある。[ 98 ]湖で見つかったプラスチック廃棄物には、使い捨てプラスチック、包装に使用されるプラスチック、テイクアウト容器、プラスチック産業で生産されるプレプロダクションペレットなどがある。[ 99 ]ロックマン研究所の研究者らが調査した魚の100%から高濃度のマイクロプラスチックが発見された。五大湖では毎年約5,000万ポンド（23キロトン）の魚が漁獲されており、これが人間の健康にどのような影響を与えるかという懸念が高まっている。 [ 98 ]五大湖から供給される飲料水からも微細なプラスチック片が見つかっている。この地域では約4,000万人が五大湖の飲料水に依存していると推定されている。[ 97 ]
五大湖プラスチック清掃プロジェクトの一環として、シービンと呼ばれる自律型浮遊装置が五大湖に設置され、プラスチックごみの回収が行われた。このプロジェクトでは、2020年から2021年の間にこの技術を用いて74,000個のごみを回収したが、毎年五大湖に流れ込む2,200万ポンド（10.0キロトン）のプラスチックをすべて回収できるとは主張していない。プラスチックの生産、消費、廃棄は、五大湖のごみ問題の核心であり続けているようだ。[ 100 ]
珪藻類などの藻類は、他の植物プランクトンとともに、五大湖の食物網を支える光合成一次生産者であり、 [ 101 ]地球温暖化の影響を受けている。[ 102 ]一次生産者の大きさや機能の変化は、食物網に直接的または間接的な影響を与える可能性がある。珪藻類が行う光合成は、全光合成の約5分の1を占める。珪藻類は、光合成のために水からCO2を取り込むことで、 CO2が水と反応して炭酸を生成するため、水のpHを安定させるのに役立っている。
珪藻は、 CO 2とHCO − 3の受動拡散によって無機炭素を獲得し、炭酸脱水酵素を介した能動輸送を利用してこのプロセスを加速します。[ 103 ]大型の珪藻は、小型の珪藻よりも多くの炭素の取り込みを必要とします。[ 104 ]珪藻細胞の表面積とクロロフィル濃度には正の相関関係があります。 [ 105 ]
ウィスコンシン氷河期が終わった後の紀元前1万年頃、いくつかのネイティブアメリカン集団（古インディアン）がこの地域に居住していた。 [ 106 ] [ 107 ]五大湖の人々は紀元1000年頃から交易を行っており、この地域から銅の塊が採掘され、オハイオ州南部の墳丘で装飾品や武器に加工されている。
1812年の米英戦争後、1818年に締結されたラッシュ＝バゴット条約、そしてその後のワシントン条約は、最終的に五大湖における海軍艦艇の完全武装解除につながった。しかしながら、両国は五大湖に沿岸警備艇を維持した。
ルネ＝ロベール・カヴェリエ・ド・ラ・サールによって依頼されたブリガンティン船ル・グリフォン号は、ナイアガラ川の南端近くのケイユーガ・クリークで建造され、1679年8月7日に五大湖上流を航行した最初の帆船となった。[ 108 ]入植中は、五大湖とその河川が人や貨物を運ぶ唯一の実用的な手段であった。 1824年にウェランド運河が開通し、その後1825年にエリー運河が開通すると、北米中部からの艀は五大湖から大西洋に到達できるようになった。 [ 109 ] 1848年までに、シカゴでイリノイ・ミシガン運河が開通すると、五大湖からミシシッピ川への直接アクセスが可能になった。[ 110 ]これら2つの運河により、ニューヨーク市とニューオーリンズの間には内陸水路が整備された。
19世紀の多くの旅客船会社の主な事業は移民の輸送でした。多くの大都市は、貨物輸送の拠点として湖畔に位置していたこと、そして移民を引き寄せる場所であったことにその存在意義を負っています。鉄道や道路が発達すると、貨物輸送と旅客輸送の事業は衰退し、フェリーや少数の外国クルーズ船を除いて、今ではほとんど姿を消しました。移民ルートは今日でも影響を与えています。移民たちはしばしば独自のコミュニティを形成し、オランダ、ドイツ、ポーランド、フィンランドなど、特定の民族が顕著に分布する地域もあります。多くの移民が西へ移住する前にニューイングランドにしばらく定住したため、五大湖の米国側の多くの地域には、特に住宅様式やアクセントにおいて、ニューイングランドの雰囲気が残っています。
今日の一般貨物は鉄道やトラックで輸送されるため、国内船は主に鉄鉱石、石炭、製鉄用の石灰石などのばら積み貨物を輸送します。国内ばら積み貨物は、近隣の鉱山のおかげで発展しました。鉄鋼の原料をその場で製造するよりも、中央工場に輸送する方が経済的でした。穀物輸出も湖での主要な貨物です。19 世紀から 20 世紀初頭にかけて、鉄や銅などの鉱石は南（下り船）に、物資、食料、石炭は北（上り船）に輸送されました。ペンシルバニア州とウェストバージニア州の炭田の位置と、アパラチア山脈の北東方向の一般的なルートのため、鉄道は自然と、ペンシルバニア州エリーやオハイオ州アシュタブラなどの港に真北に向かう輸送ルートを発達させました。
湖水産業はほぼ独自に発展してきたため、独特の用語がいくつか存在する。船は大きさに関わらず「ボート」と呼ばれる。帆船が蒸気船に取って代わられると、蒸気船は「スチームボート」と呼ばれるようになった。これはミシシッピ川で使われているのと同じ用語である。船には独特のデザインもあり、主に湖で交易を行う船は湖水貨物船、または「レイカー」と呼ばれる。外国の船は「ソルティーズ」と呼ばれる。1950年頃から湖でよく見かけるようになった船の一つに、全長1,000フィート、幅105フィート（305メートル×32メートル）、総トン数78,850ロングトン（80,120メトリックトン）の自航式荷揚げ船がある。これはコンベアベルトシステムを備えたレイカーで、クレーンを船体側面に振り下ろすことで荷揚げを行うことができる。[ 111 ]今日、五大湖の船団は、陸上輸送の利用が増加したことと、少数の大型船が多数の小型船に取って代わったことにより、かつてよりもはるかに数が少なくなっています。
第二次世界大戦中、沿岸訓練施設に対する潜水艦攻撃の危険性から、アメリカ海軍は五大湖に空母USSセーブル とUSSウルヴァリンの 2隻を配備した。両艦とも、海軍パイロットの空母着艦と離艦の資格取得のための訓練艦として機能した。[ 112 ] 1998年3月6日、クリントン大統領が上院法案927号に署名したことで、シャンプレーン湖は一時的にアメリカ合衆国の6番目の五大湖となった。国立シーグラントプログラムを再承認するこの法案には、シャンプレーン湖を五大湖と宣言する一文が含まれていた。偶然ではないが、この地位により、近隣の州はこれらの国立資源に割り当てられた追加の連邦研究および教育資金を申請できるようになった。ちょっとした騒動の後、上院は3月24日にこの指定を取り消すことを決議した（ただし、ニューヨーク州とバーモント州の大学は引き続き湖の監視と研究のための資金を受け取ることになる）。[ 113 ]
アラン・B・マッカローは、五大湖の漁業は「1812年の米英戦争の頃、オンタリオ湖のアメリカ側、ショーモン湾、エリー湖のモーミー川付近、デトロイト川」で始まったと記している。この地域は1830年代まで人口がまばらだったため、地元での需要は少なく、魚の輸送には莫大な費用がかかったが、1830年代にかけて漁業の将来を期待させる経済およびインフラの発展があった。特に、1825年のエリー運河の開通と数年後のウェランド運河の開通である。漁業は、エリー湖とヒューロン湖を結ぶ毛皮貿易に関連する水域で特に拡大した。実際、1830年代の魚の主要な供給業者は、毛皮貿易会社のハドソン湾会社とアメリカ毛皮会社であった。[ 114 ]
この海域で獲れた魚は、デトロイトで成長していた塩漬け魚市場に送られた。デトロイトでは、毛皮貿易に関わっていた商人がすでに塩漬け魚の取り扱いの経験を積んでいた。そのような商人の一人が、造船業者で商人のジョン・P・クラークで、彼はホワイトフィッシュが豊富なウィスコンシン州マニトウォック周辺で魚の販売を始めた。別の事業は、マスやホワイトフィッシュが豊富なカナダのジョージア湾で始まった。1831年、オンタリオ州ゴドリッチのアレクサンダー・マクレガーは、フィッシング諸島周辺でホワイトフィッシュとニシンが豊富にいることを発見した。メソジスト宣教師ジョン・エバンスによる当時の記録では、魚は「水中を急速に移動する明るい雲」に似ていると描写されている。[ 114 ]
1844年から1857年にかけて、宮殿蒸気船が五大湖周辺で乗客と貨物を運んでいた。[ 115 ] 20世紀前半には、大型の豪華客船が五大湖を贅沢に航行していた。[ 116 ]デトロイト・アンド・クリーブランド航海会社は当時、複数の船舶を所有し、これらの船舶の運航を支援するためにあらゆる階層の労働者を雇用していた。[ 117 ]現在、五大湖では複数のフェリーが運航しており、乗客をさまざまな島々へ運んでいる。 2007年現在、五大湖を横断する自動車フェリーサービスは4つあり、ミシガン湖では2つ（ミシガン州ラディントンからウィスコンシン州マニトワックへの蒸気船と、ミルウォーキーからミシガン州マスキーゴンへの高速カタマラン）、エリー湖では1つ（オンタリオ州キングスビルまたはオンタリオ州リーミントンからオンタリオ州ピーリー島を経由してオハイオ州サンダスキーへ向かう船）、ヒューロン湖ではMS Chi-Cheemaun [ 118 ]がトバモリーとマニトゥーリン島のサウスベイマウス間を運航しており、オーウェンサウンド交通会社が運営している。ニューヨーク州ロチェスターからトロントへのオンタリオ湖を横断する国際フェリーは2004年と2005年に運航されていたが、現在は運航されていない。
五大湖の広大さは水上航行のリスクを高め、嵐や暗礁はよくある脅威です。五大湖は、特に秋、10月下旬から12月上旬にかけて、突然の激しい嵐に見舞われやすいです。何百もの船が五大湖で最期を迎えています。難破船が最も集中しているのは、ミシガン州サンダーベイ付近、ヒューロン湖の下、東行きと西行きの航路が合流する地点の近くです。ミシガン州グランドマレーからホワイトフィッシュポイントまでのスペリオル湖の難破船海岸は、「五大湖の墓場」として知られるようになりました。ホワイトフィッシュポイント周辺では、スペリオル湖の他のどの場所よりも多くの船が失われています。[ 119 ]ホワイトフィッシュポイント水中保護区は、この地域の多くの難破船を保護するための水中博物館として機能しています。
ミシガン湖で最初に沈没した船は、五大湖を航行した最初の船でもあるル・グリフォン号でした。1679年にグリーンベイとミチリマシナックの間で毛皮を取引中に嵐に遭い、乗組員全員とともに沈没しました。 [ 120 ]その残骸は2004年に発見された可能性がありますが、[ 121 ]その後別の場所で発見された残骸も2014年にル・グリフォン号であると主張されました。[ 122 ]五大湖で沈没した最大かつ最後の大型貨物船は、1975年11月10日にスペリオル湖のホワイトフィッシュ岬から 17マイル（30km ）強沖で沈没したSSエドモンド・フィッツジェラルド号でした。五大湖での難破事故で最大の犠牲者を出したのは、1860年にミシガン湖で約400人の命を奪ったレディ・エルギン号かもしれません。 1915年、シカゴの波止場で起きた事故では、客船イーストランド号が乗客を積み込んでいる最中に転覆し、844人が死亡した。
2007年、五大湖難破船歴史協会は、全長420フィート（130メートル）の100年前の鉱石運搬船サイプレスの残骸を発見したと発表した。サイプレスは、ウィスコンシン州スペリオルからニューヨーク州バッファローへ鉄鉱石を運搬する2回目の航海中の1907年10月11日、スペリオル湖の嵐で沈没した。乗組員23人全員が溺死したが、チャールズ・ピッツだけは救命いかだで7時間近く漂流した。[ 123 ] 2008年、オンタリオ湖の深海ダイバーが、1780年のイギリス海軍軍艦HMSオンタリオの残骸を発見し、「考古学的奇跡」と評された。[ 124 ]この場所は戦没者墓地として扱われているため、引き揚げる予定はない。 2010年、LR Dotyは、潜水船のキャプテン、ジトカ・ハナコワが率いる探査潜水チームによって、彼女の船モリーV号からミシガン湖で発見された。[ 125 ]この船は1898年10月に沈没したが、おそらく激しい嵐の中、小型スクーナーのオリーブ・ジャネットを救助しようとしていたのだろう。
五大湖で最後に沈没した軍艦2隻、フランスの掃海艇インケルマンとセリゾールは、1918年の吹雪の中でスペリオル湖で消息を絶ち、いまだに行方不明となっている。この事故では78人が死亡し、スペリオル湖における最大の死者数、そして五大湖における最大の未解明の死者数となった。
ウィスコンシン難破船海岸国立海洋保護区は、2021年にウィスコンシン州沖のミシガン湖の水域に設立されました。ここは、歴史的に重要な難破船が多数存在する場所です。[ 126 ] [ 127 ] [ 128 ]
冬季に水が凍結する時を除き、100隻以上の湖上貨物船が五大湖で常時運航しており、五大湖はばら積み貨物の主要な水上輸送路であり続けている。[ 129 ]五大湖水路はすべての湖を結び、より短いセントローレンス水路は湖と大西洋を結んでいる。一部の湖上貨物船は大きすぎて水路を利用できず、水路と湖のみで運航している。2002年には、五大湖で1億6200万ネットトンの乾燥ばら積み貨物が輸送された。これは、量の多い順に鉄鉱石、穀物、カリウムである。[ 130 ]鉄鉱石と石や石炭の多くは鉄鋼業で使用されている。液体貨物やコンテナ貨物の輸送も一部行われている。五大湖の主要港には、ダルース・スペリオル、シカゴ、デトロイト、クリーブランド、ツインハーバーズ、ハミルトン、サンダーベイなどがある。
五大湖では観光とレクリエーションが主要産業です。[ 131 ]五大湖では小型クルーズ船が数隻運航しており、帆船もいくつかあります。スポーツフィッシング、商業漁業、ネイティブアメリカンの漁業は 年間40億ドルの産業であり、サケ、ホワイトフィッシュ、ワカサギ、レイクトラウト、バス、ウォールアイが主な漁獲物です。ヨット、シーカヤック、ダイビング、カイトサーフィン、モーターボート、レイクサーフィンなど、湖では他にも多くのウォータースポーツが行われています。五大湖サークルツアーは、五大湖とセントローレンス川を結ぶ景勝道路として指定されています。[ 132 ]
1872年、条約により米国はセントローレンス川へのアクセス権を、カナダ自治領はミシガン湖へのアクセス権を得た。[ 133 ]国際合同委員会は、境界水域の使用と水質に関する紛争の防止と解決を支援し、水資源に関する問題についてカナダと米国に助言するために1909年に設立された。湖水の転用に関する懸念は、米国人とカナダ人の双方にとって懸念事項である。一部の水はイリノイ水路を運営するためにシカゴ川を経由して転用されているが、その流量は条約によって制限されている。ボトル入り飲料水工場や大陸の乾燥地域への転用計画の可能性は懸念を引き起こしている。米国の「1986年水資源開発法」[ 134 ] [ 135 ]の下では、五大湖流域からの水の転用には五大湖委員会を通じて五大湖の8つの知事全員の承認が必要であるが、これはめったに起こらない。国際条約は大規模な転用を規制している。
1998年、カナダのノバ・グループは、オンタリオ州からスペリオル湖の水を年間1億5800万米ガロン（60万立方メートル）取水し、タンカーでアジア諸国に輸送する許可を得ました。世論の強い反発により、同社は計画開始前に断念せざるを得ませんでした。それ以来、五大湖の8州知事とオンタリオ州およびケベック州の首相は、将来のほとんどの取水計画とすべての長距離取水計画を阻止する五大湖・セントローレンス川流域持続可能な水資源協定[ 136 ]と五大湖・セントローレンス川流域水資源協定[ 137 ]について交渉してきました。これらの協定は、五大湖流域内での乱用的な取水行為に対する保護を強化します。2005年12月13日、州知事と首相はこれら2つの協定に署名しました。最初の協定は、10の管轄区域すべての間で締結されたものです。五大湖協定は、五大湖に面する8州すべての州議会と米国議会によって承認され、2008年10月3日にジョージ・W・ブッシュ大統領によって法律として署名されました。[ 138 ]
五大湖再生イニシアチブ[ 139 ] [ 140 ] は、米国連邦政府の2011会計年度予算で4億7500万ドル、 2012会計年度予算で3億ドルの資金が拠出されました。このプログラムを通じて、連邦政府機関の連合が、有害物質の浄化、湿地と海岸線の再生プロジェクト、および外来種関連のプロジェクトのために、地方および州の団体に助成金を提供しています。2019年五大湖再生イニシアチブ法は、2021年1月5日に公法116-294（本文）（PDF）として可決され、2026会計年度までプログラムが再承認されました。
1681年までにパリで出版された地図は、明らかにこの新しい情報に基づいており、ミシシッピ川とミシガン湖の西岸を示している。以前の地図では湖はLac des Illinoisと呼ばれていたが、この地図は初めてLac de Michigamiと呼んだものであり、後の州名の初期のバリエーションを紹介した。
{{cite web}}: CS1メンテナンス: アーカイブサービスは非推奨になりました (リンク){{cite web}}: CS1メンテナンス: アーカイブサービスは非推奨になりました (リンク)水位がスタンレー湖水位まで低下した時点で終わるとされている。