湖

湖は、地球の表面上または表面近くに自然に発生する比較的大きく固定された水域であることが多い。それは、乾燥した陸地に囲まれた盆地または相互に連結した盆地内に局在する。^[1]湖は完全に陸地にあり、海とは分離されているが、川によって海とつながっている場合もある。ほとんどの湖は淡水で、世界の表層淡水のほぼすべてを占めているが、塩湖もあり、塩分濃度は海水よりもさらに高い。湖の表面積と水量は湖によって大きく異なる。

湖は、陸上の水で満たされた盆地である池よりも一般的に大きくて深いが、この2つを区別する公式の定義や科学的基準はない。^[2]また、湖は、海洋または大きな湖の沿岸地域で砂州やその他の物質によって堰き止められた浅い潮だまりであるラグーンとも区別される。ほとんどの湖は湧水によって供給され、小川や川によって供給および排水されるが、一部の湖は流出のない内陸性であり、一方火山湖は降水流出によって直接満たされ、流入河川はない。^[3]

自然湖は、一般的に山岳地帯（高山湖など）、休火山 の火口、地溝帯、氷河作用が続いている地域などに見られます。その他の湖は、陥没した地形や成熟した河川の流路沿いにあり、浸食された氾濫原や湿地によって形成された盆地で河道が広がっています。地下の洞窟にある湖もあります。世界の一部の地域では、最終氷河期から名残した混沌とした排水パターンによって形成された湖がたくさんあります。すべての湖は、長い期間にわたって一時的なもので、ゆっくりと堆積物で埋まったり、盆地から溢れ出したりします。

人工的に制御された湖は貯水池として知られており、通常は工業用または農業用、水力発電用、家庭用飲料水の供給用、生態学的またはレクリエーション目的、またはその他の人間の活動のために建設されます。

「湖」という単語は、中期英語の lake（「湖、池、水路」）から来ており、古期英語の lacu（「池、プール、小川」）から来ており、祖語の * lakō（「池、溝、ゆっくり流れる小川」）から来ており、祖語の印欧語の語根* leǵ-（「漏れる、排水する」）から来ています。同義語には、オランダ語の laak（「湖、池、溝」）、中期低地ドイツ語の lāke（「川床に溜まった水、水たまり」）（de:Wolfslake、de:Butterlake）、ドイツ語の Lache（「プール、水たまり」）、アイスランド語の lækur（「ゆっくり流れる小川」）などがあります。英語のleakとleachも関連があります。

湖と池の違いを定義することについては相当な不確実性があり、どちらの用語も科学分野や政治的境界を越えて国際的に受け入れられた定義がない。^[4]たとえば、湖沼学者は、湖を、単に池の拡大版である水域、つまり汀線で波の作用があったり、風によって引き起こされる乱流が水柱の混合に大きな役割を果たしたりできるものと定義している。これらの定義はどれも池を完全に除外しておらず、すべて測定が困難である。このため、池と湖を区別するために、単純な大きさに基づく定義がますます使用されるようになっている。湖の定義では、水域の最小サイズは2ヘクタール（5エーカー）^{[5] : 331  [6]}から8ヘクタール（20エーカー）までの範囲である。^[7]動物生態学者の先駆者であるチャールズ・エルトンは、湖を40ヘクタール（99エーカー）以上の水域とみなした。^[8]湖という用語は、エア湖のような地形を表すのにも使われる。エア湖は、たいていは乾燥した盆地だが、季節的に雨量が多いと水が溜まることがある。一般的な用法では、多くの湖の名前は「池」で終わるが、湖で終わる名前のうち、技術的には池であるものは少数である。ある教科書では、この点を次のように説明している。「例えば、ニューファンドランドでは、ほとんどすべての湖が「池」と呼ばれているが、ウィスコンシンでは、ほとんどすべての池が「湖」と呼ばれている。」^[9]

ある水文学の本では、「湖」という用語を次の5つの特徴を持つ水域として定義することを提案している。^[4]

1. 海峡でつながれた 1 つまたは複数の盆地を部分的または完全に満たします。
2. 基本的にすべての部分で水位は同じです（風、氷の覆いの変化、大量の流入などによって引き起こされる比較的短命な変動を除く）。
3. 定期的な海水の浸入はありません。
4. 水中に浮遊する堆積物のかなりの部分が盆地によって捕捉されます（これが起こるためには、流入量と容積の比率が十分に小さいことが必要です）。
5. 平均水位で測定された面積が、任意に選択された閾値（たとえば、1ヘクタール）を超えています。

基準3を除いて、他の基準は他の水文学の出版物によって受け入れられたり、詳しく説明されている。^{[10] [11]}

地球上の湖の大部分は淡水で、ほとんどが北半球の高緯度地域にあります。^[12] カナダは排水システムが乱れており、面積が3平方キロメートル（1.2平方マイル）を超える湖が31,752あると推定されています。^[13]カナダの湖の総数は不明ですが、少なくとも200万あると推定されています。^[14] フィンランドには面積が500平方メートル（5,400平方フィート）以上の湖が168,000あり、そのうち57,000が大規模（10,000平方メートル（110,000平方フィート）以上）です。^[15]

ほとんどの湖には、川や​​小川などの自然の流出路が少なくとも1つあり、余分な水を排水することで湖の平均水位を維持しています。^{[3] [16]一部の湖には自然の流出路がなく、蒸発や地下浸透、またはその両方によってのみ水が失われます。これらは}内陸湖と呼ばれます。

多くの湖は人工のもので、水力発電、美観目的、レクリエーション目的、工業用、農業用、または家庭用水の供給のために建設されています。

地球上の湖の数は不明である。なぜなら、ほとんどの湖や池は非常に小さく、地図や衛星画像には表示されないからである。^{[17] [18] [19] [20]}この不確実性にもかかわらず、多くの研究は、小さな池は大きな湖よりもはるかに豊富であることに同意している。例えば、広く引用されているある研究では、地球上には3億400万の湖と池があり、そのうち91％が面積1ヘクタール（2.5エーカー）以下であると推定されている。 ^[17]池の圧倒的な豊富さにもかかわらず、地球上の湖の水のほぼすべては100未満の大きな湖に存在しています。これは、湖の容積が湖の面積と超線形に比例するためである。 ^[21]

土星を周回する衛星タイタンには地球外湖が存在する。^[22]タイタンの湖の形は地球のものと非常に似ている。^{[19] [23] [24]}火星の表面にもかつては湖があったが、現在は乾燥した湖底となっている。^{[18] [25] [26]}

1957年、G・エブリン・ハッチンソンは「湖沼学に関する論文」^[27]を出版した。これは、すべての主要な湖の種類、その起源、形態計測学的特徴、分布に関する画期的な議論と分類であると考えられている。^{[28] [29] [30]}ハッチンソンは、この出版物で湖の起源に関する包括的な分析を提示し、起源に応じた広く受け入れられている湖の分類を提案した。この分類では、76のサブタイプに分かれた11の主要な湖の種類が認識されている。11の主要な湖の種類は以下のとおりである。^{[28] [29] [30]}

構造湖は、地球の地殻の変形とそれに伴う横方向および垂直方向の動きによって形成された湖です。これらの動きには、断層、傾斜、褶曲、歪みが含まれます。地球上で最大の湖のいくつかは、中央アフリカ地溝帯湖やバイカル湖などの地溝帯を占める地溝湖です。他のよく知られている構造湖、カスピ海、アラル海、およびポントカスピ海の他の湖は、海底が海面より上に構造的に隆起したことによって海から分離された盆地を占めています。^{[27] [29] [28] [30]}

多くの場合、地殻伸張のテクトニックな作用により、交互に並んだ平行な地溝と溝が形成され、山脈と交互に細長い盆地を形成します。これにより、既存の排水ネットワークが破壊されて湖の形成が促進されるだけでなく、乾燥地域に塩湖（塩湖とも呼ばれる）を含む内陸盆地も形成されます。塩湖は、自然の出口がなく、蒸発率が高く、地下水の排水面の塩分濃度が通常よりも高い場所に形成されます。これらの塩湖の例には、グレートソルト湖や死海などがあります。断層によって形成された別のタイプのテクトニック湖は、サグポンドです。^{[27] [29] [28] [30]}

火山湖は、火山活動によって形成されたクレーターやマールなどの局所的な窪地、またはカルデラなどのより大きな盆地を占める湖です。クレーター湖は火山のクレーターやカルデラで形成され、蒸発、地下水の流出、またはその両方の組み合わせによって空になるよりも速く降水で満たされます。後者はカルデラ湖と呼ばれることもありますが、区別されないことも多いです。一例として、オレゴン州のマザマ山のカルデラにあるクレーター湖があります。カルデラは、紀元前4860年頃のマザマ山の沈下をもたらした大規模な火山噴火で形成されました。他の火山湖は、川や小川が溶岩流や火山泥流によって堰き止められたときに形成されます。^{[27] [29] [28] [30]現在}オレゴン州マルーア湖となっている盆地は、溶岩流がマルーア川をせき止めたときに形成されました。^[31]すべての湖の種類の中で、火山の火口湖は円形に最も近い形をしています。^[3]

氷河湖は、氷河や大陸氷床の直接的な作用によって形成された湖である。多種多様な氷河作用によって閉鎖された盆地が形成される。その結果、多種多様なタイプの氷河湖が存在し、異なるタイプの氷河湖と他の活動の影響を受ける湖を明確に区別することが難しい場合が多い。認識されている一般的なタイプの氷河湖は、氷と直接接触する湖、氷河によって削られた岩の盆地と窪地、モレーン湖と流出湖、および氷河漂流盆地である。氷河湖は世界で最も数が多い湖である。北ヨーロッパと北アメリカのほとんどの湖は、その地域を覆った最後の氷河ではないが最新の氷河作用の影響を受けるか、または形成されたものである。^{[27] [29] [28] [30]}氷河湖には、氷河前湖、氷河下湖、フィンガーレイク、および棚上湖がある。エピシェルフ湖は、氷と雪が溶けてできた淡水の層が海岸線に接する氷棚の背後にせき止められてできた高度に成層化した湖である。主に南極大陸に見られる。 ^[32]

河川湖（または河川性湖）^[33]は流水によって形成された湖です。これらの湖には、滝壺湖、河川ダム、蛇行湖が含まれます。

最も一般的なタイプの河川湖は、特徴的な湾曲した形状から三日月形の湖で、オックスボウ湖と呼ばれます。これらは、蛇行の結果として川の谷間に形成されることがあります。ゆっくりと流れる川は、湾曲部の外側が内側よりも急速に浸食されるため、曲がりくねった形を形成します。最終的に馬蹄形の曲がりが形成され、川は狭い首を切り開きます。この新しい通路は、川の主な通路となり、曲がりくねった部分の端は堆積して、弓形の湖を形成します。^{[27] [28] [29] [30]}三日月形であるため、オックスボウ湖は他のタイプの湖よりも周囲と面積の比率が高くなります。^[3]

これらは支流からの堆積物が本流を塞ぐ場所に形成されます。^[34]

これらは、本流からの堆積物が支流を塞ぐ場所に形成され、通常は堤防の形で形成されます。^[33]

氾濫原流域の形成に関与する他のプロセスによって形成された湖。大洪水時には川の水で洗い流される。4つのタイプがある：1.合流氾濫原湖、2.逆流合流氾濫原湖、3.逆流氾濫原湖、4.深部氾濫原湖。^[35]

溶解湖は、岩盤の表面溶解によって形成された盆地を占める湖である。溶解性の岩盤の下にある地域では、降水と浸透水による溶解によって空洞が形成されるのが一般的である。これらの空洞は頻繁に崩壊して陥没穴を形成し、地元のカルスト地形の一部を形成する。地下水が地表近くにある場合、陥没穴は溶解湖として水で満たされる。^{[27] [29]}このような湖が、石灰岩の広大な閉鎖窪地を占める広い範囲の水たまりで構成されている場合、カルスト湖とも呼ばれる。カルスト地域内の閉鎖窪地の水たまりで構成されるより小さな溶解湖は、カルスト池として知られている。 ^{[36]石灰岩の洞窟には、}地下湖として知られる溜まり水たまりが含まれることが多い。溶解湖の典型的な例は、クロアチアのダルマチア海岸のカルスト地域とフロリダの大部分に豊富にある。^[27]

地滑り湖は、泥流、岩石崩れ、またはガレによって川の谷が塞がれることによって形成される。このような湖は山岳地帯で最も一般的である。地滑り湖は大きくてかなり深い場合があるが、通常は短命である。^{[27] [28] [29] [30]}地滑り湖の例としては、 1959年のヘブゲン湖地震の結果として形成されたクエイク湖がある。^[37]

地滑り湖のほとんどは形成後数か月で消滅するが、地滑りダムは後になって突然決壊し、湖の水がなくなると下流の住民を脅かす可能性がある。1911年、地震が地滑りを引き起こし、タジキスタンのパミール山脈地域の深い谷を塞ぎ、サレス湖を形成した。谷底のウソイダムは100年以上もそのまま残っているが、将来の地震でダムが決壊した場合、湖の下の地形は壊滅的な洪水の危険にさらされている。^[38]

北ウェールズのタリーリン湖は、約 20,000 年前のウェールズ最後の氷河期にまで遡る地滑り湖です。

風成湖は風の作用によって形成される。これらの湖は主に乾燥した環境に見られるが、一部の風成湖は乾燥した古気候を示す遺存地形である。風成湖は、風で運ばれた砂によってせき止められた湖盆、よく整った砂丘の間にある砂丘間湖、以前は乾燥していた古環境下で風の作用によって形成された収縮盆地で構成される。米国ワシントン州のモーゼス湖はもともと浅い自然湖であり、風で運ばれた砂によってせき止められた湖盆の例である。^{[27] [28] [29] [30]}

中国のバダインジャラン砂漠は、巨大な砂丘と細長い砂丘間の風成湖が特徴的な景観で、特に砂漠の南東端に集中しています。^[39]

海岸湖は、一般的に河口の閉塞や沿岸流やその他の流れによる海岸隆起の不均一な堆積によって形成される湖である。海岸湖には、通常は水没した河口にある海辺の湖、島と本土を結ぶ2つのトンボロまたは砂州に囲まれた湖、砂州によって大きな湖から切り離された湖、または2つの砂州の合流によって分割された湖が含まれる。^{[27] [29] [28] [30]}

有機湖は、植物や動物の活動によって形成された湖です。全体的に、有機湖は比較的まれにしか発生せず、サイズもかなり小さいです。さらに、他のタイプの湖に比べて一時的な特徴があります。有機湖が発生する流域は、ビーバーダム、サンゴ湖、または植物によって形成されたダムと関連しています。^{[29] [30]}

泥炭湖は有機湖の一種です。湿った環境で部分的に分解された植物質が蓄積し、長期間にわたって地下水面下の植生表面が残ることで形成されます。泥炭湖は栄養分が少なく、弱酸性で、底層の溶存酸素は少ないことが多いです。 ^[40]

人造湖は、人間の活動によって作られた大きな水域です。人工湖は、河川や小川を意図的に堰き止めたり、水路を変えて以前は乾燥していた盆地を水没させたり、放棄された掘削ピットを降水 流出水、地下水、またはその両方で意図的に埋めたりすることで形成されます。 ^{[29] [30]}人造湖は、近くの集落に飲料水を供給する貯水池、水力発電、洪水管理、農業や養殖業への供給、または公園や自然保護区の水生保護区として使用されることがあります。

ポーランド南部の上部シレジア地方には、人間の活動によって作られた4,000以上の水域からなる人為的湖沼地帯があります。これらの湖の起源は多様で、ダムによって保持された貯水池、浸水した鉱山、沈下盆地や窪地に形成された水域、堤防池、河川調節後の残留水域などがあります。^[41]ドイツのルサティア湖水地方も同様です。

参照:米国の著名な人造湖の一覧

隕石湖はクレーター湖としても知られ（火山のクレーター湖と混同しないでください）、地球外物体（隕石または小惑星）が地球に壊滅的な衝突をすることで形成されます。^{[27] [29] [30]}隕石湖の例としては、インドのロナール湖、 ^[42]シベリア北東部のエルギギトギン湖、 ^[43]カナダのケベック州にあるピングアルイットクレーター湖などがあります。 ^[44]エルギギトギンやピングアルイットの場合と同様に、隕石湖には古気候変化の長い記録に関連するユニークで科学的に価値のある堆積物が含まれていることがあります。^{[43] [44]}

湖は、起源の様式に加えて、温度成層、酸素飽和度、湖の容積と水位の季節変動、水塊の塩分濃度、相対的な季節的持続性、流出の程度など、他のさまざまな重要な要素に従って命名および分類されています。一般大衆や科学界がさまざまな種類の湖に使用する名前は、湖の物理的特性の形態やその他の要因から非公式に派生したものであることがよくあります。また、世界のさまざまな文化や地域には、独自の一般的な命名法があります。

湖を分類する重要な方法の 1 つは、湖に生息する動植物や、湖内の溶解物質と浮遊物質の運命と分布に大きな影響を与える温度成層に基づくものです。たとえば、温度成層、および混合の程度と頻度は、湖内の酸素の分布を強力に制御します。

「湖沼学の父」とも呼ばれるF.-A.フォーレル教授[45]は、湖沼を温度成層に基づいて分類した最初の科学者でした。[ 46 ]^{彼の分類システムは後に}ハッチンソンとレフラーによって修正され、改良されました。 ^[47]水の密度は温度によって変化し、最大で摂氏+4度になるため、温度成層は湖沼の重要な物理的特性であり、動植物、堆積、化学、および個々の湖沼のその他の側面を制御します。まず、より冷たく密度の高い水は通常、底近くに層を形成し、これを下層水層と呼びます。次に、通常、下層水層の上にあるのは、メタリムニオンと呼ばれる遷移層です。最後に、メタリムニオンの上には、密度の低い暖かい水の表面層があり、これを表層水層と呼びます。この典型的な成層順序は、特定の湖や季節、あるいはその両方の組み合わせによって大きく異なります。^{[29] [46] [47]}温度成層による湖の分類は、深層水層を形成するのに十分な深さの湖を前提としています。したがって、非常に浅い湖はこの分類システムから除外されます。^{[29] [47]}

湖は、その温度成層に基づいて、一年の特定の時期に上から下まで温度と密度が均一である全循環湖と、温度と密度が異なる層の水が混ざらない分循環湖に分類されます。分循環湖の水の最深層には溶存酸素が含まれないため、好気性生物は生息していません。その結果、分循環湖の底の堆積層は比較的乱されず、湖成堆積物の発達を可能にします。全循環湖では、温度と密度が均一であるため、湖水は完全に混ざります。全循環湖は、温度成層とターンオーバーの頻度に基づいて、無循環湖、冷温単循環湖、二循環湖、温温単循環湖、多循環湖、寡循環湖に分類されます。^{[29] [47]}

湖の成層は必ずしも温度勾配による密度の変化から生じるわけではない。成層は塩分濃度の勾配によって引き起こされる密度の変化によっても生じる。この場合、深層水層と表層水層はサーモクラインではなくハロクライン（化学躍層と呼ばれることもある）によって分離されている。^{[29] [47]}

湖は季節による水位と水量の変動に応じて非公式に分類され、名前が付けられています。名前には次のようなものがあります。

• 一時的な湖とは、寿命の短い湖または池のことです。^[48]季節によって水が満たされ、干上がる（消える）場合は、間欠湖と呼ばれます。 ^{[49]多くの場合、}ポリェスが満たされます。^[50]
• ドライレイクとは、不定期かつまれな間隔で一時的に水が存在する一時的な湖の一般的な名称である。^{[36] [51]}
• 常緑湖とは、一年を通じて流域に水があり、水位が極端に変動しない湖のことである。^{[36] [48]}
• プラヤ湖は典型的には浅く断続的な湖であり、雨季または特に雨の多い年にプラヤを覆ったり占有したりするが、その後乾燥地域または半乾燥地域では干上がる。^{[36] [51]}
• ヴレイは南アフリカで季節によって水位が大きく変化する浅い湖を指す名前である。 ^[52]

湖は、その水塊の一般的な化学組成に基づいて非公式に分類され、命名されることがあります。この分類方法を使用すると、湖の種類には次のものが含まれます。

• 酸性湖には、中性以下のpH 6.5 未満の水が含まれています。湖の pH が 5.5 を下回ると、生物学的影響につながる高酸性であるとみなされます。このような湖には、廃坑や採掘場にある酸性の坑道湖、火成岩や変成岩の地形にある天然の酸性湖、北部の泥炭地、活火山や休火山の火口湖、酸性雨によって酸性化した湖などがあります。^{[53] [54] [55]}
• 塩湖は塩水湖または塩水湖とも呼ばれ、乾燥地域または半乾燥地域に位置し、海への出口がなく、高濃度の中性塩（主に塩化ナトリウム）が溶解している内陸水域です。例としては、ユタ州のグレートソルト湖や南西アジアの死海などがあります。^{[36] [51]}
• アルカリシンクはアルカリフラットまたは塩性フラットとも呼ばれ、乾燥地域の低地や地下水排出帯に見られる浅い塩性地形です。これらの地形は、雨や洪水によって定期的に浸水し、その後乾燥した期間に干上がり、塩水と蒸発岩鉱物が蓄積されるため、通常は乾燥湖またはプラヤに分類されます。^{[36] [51]}
• 塩田は、水が溜まって蒸発し、塩の堆積物を残す小さな浅い自然の窪み、または塩田を占める汽水の浅い湖です。（「塩田」という用語は、大きな開いた鍋を使用して塩水から塩を抽出する方法であるオープンパン製塩に由来しています。） ^[36]
• 塩性平野は、一時的な酸性塩性湖の別名であり、その湖底に地殻が沈殿し、その後地表に露出して変化します。^[36]

• 溶岩湖は、火山の噴火口、火口、または広い窪地に含まれる、通常は玄武岩質の大量の溶融溶岩です。^[56]
• 炭化水素湖は、タイタンの表面の窪みを占める液体のエタンとメタンの塊である。これらはカッシーニ・ホイヘンス宇宙探査機によって検出された。^[57]

古湖（古湖とも）は、水文学的条件が異なっていた過去に存在した湖である。^[28] 第四紀の古湖は、残存湖沼地形、例えば残存湖沼平野や、古海岸線と呼ばれる識別可能な残存海岸線を形成する沿岸地形に基づいて特定されることが多い。古湖は、そこに蓄積された特徴的な堆積物や、これらの堆積物に含まれる可能性のある化石によっても特定される。古湖の古海岸線と堆積物は、それらが存在していた時代の先史時代の水文学的変化の証拠を提供する。^{[28] [58]}

古湖には 2 つの種類があります。

• かつて湖だった湖は、もはや存在しない古湖である。このような湖には、先史時代の湖や、蒸発や人間の介入の結果として永久に干上がった湖が含まれる。かつて湖だった湖の例としては、米国カリフォルニア州のオーエンズ湖がある。かつて湖だった湖は、北アメリカ南西部のベイスン・アンド・レンジ地域でよく見られる特徴である。 ^[59]
• 縮小湖とは、現在も存在しているが、地質学的時間の経過と共にその大きさがかなり縮小した古湖のことである。縮小湖の例としては、かつて北アメリカ中央部の大部分を覆っていたアガシー湖が挙げられる。アガシー湖の名残として有名なのは、ウィニペグ湖とウィニペゴシス湖である。^[59]

古湖は科学的にも経済的にも重要である。例えば、半砂漠盆地にある第四紀の古湖は、2つの理由で重要である。1つは、多くの盆地の底や山麓を形成する上で、一時的ではあっても極めて重要な役割を果たしたこと、もう1つは、その堆積物に過去の環境に関する膨大な量の地質学的、古生物学的情報が含まれていることである。 ^[60]さらに、第四紀以前の古湖の有機物が豊富な堆積物は、そこに含まれるオイルシェールやシェールガスの厚い堆積物として、または石油や天然ガスの根源岩として重要である。経済的重要性は大幅に低いが、古湖の岸に沿って堆積した地層には、石炭層が含まれることがある。^{[61] [62]}

湖には、湖の種類に加えて、流域（集水域とも呼ばれる）、流入量と流出量、栄養分含有量、溶存酸素、汚染物質、pH、沈殿物など、さまざまな特徴があります。

湖の水位の変化は、湖の総量と比較した流入量と流出量の差によって制御されます。重要な流入源は、湖への降水、湖の集水域からの小川や水路によって運ばれる流出水、地下水路と帯水層、および集水域外からの人工的な水源です。流出源は、湖からの蒸発、地表水と地下水の流れ、および人間による湖水の汲み上げです。気候条件と人間の水需要は変化するため、湖の水位は変動します。

湖は、通常植物の成長に影響を与える栄養素の豊富さに基づいて分類することもできます。栄養分の少ない湖は貧栄養湖と呼ばれ、一般的に透明で、植物の密度が低いです。中栄養湖は透明度が高く、栄養素のレベルが平均的です。富栄養湖は栄養素が豊富で、植物がよく成長し、藻類が大量発生する可能性があります。過栄養湖は、栄養素が過剰に豊富な水域です。これらの湖は通常、透明度が悪く、壊滅的な藻類の大量発生を起こしやすいです。湖がこの状態になるのは、通常、湖の集水域での肥料の多用などの人間の活動が原因です。このような湖は人間にとってほとんど役に立たず、溶存酸素の減少により 生態系が貧弱です。

水温と密度の珍しい関係により、湖はサーモクラインと呼ばれる、深さに応じて温度が劇的に変化する層を形成します。淡水は海面で約 4 ℃ (39.2 °F) で最も密度が高くなります。温帯気候の涼しい月のように、湖の表面の水温が深層水と同じ温度に達すると、湖の水が混ざり合い、深層から酸素が不足した水が上昇し、分解中の堆積物に酸素が下降します。温帯の深層湖は、年間を通じて冷水の貯水池を維持できるため、一部の都市ではその貯水池を利用して深層湖の水を冷却することができます。

熱帯の深い湖の表面水は、最高密度の温度に達することは決してないので、水が混ざるプロセスは存在しません。より深い層は酸素が不足し、二酸化炭素、または火山活動の痕跡があれば二酸化硫黄などの他のガスで飽和状態になる可能性があります。地震や地滑りなどの例外的な出来事は、混合を引き起こし、深層が急速に表面まで持ち上がり、湖の底のより冷たい水に溶解して閉じ込められていた膨大な量のガスの雲を放出することがあります。これは湖水噴火と呼ばれます。一例として、カメルーンのニオス湖の災害があります。水に溶解できるガスの量は、圧力に直接関係しています。深い水が表面に出ると、圧力が低下し、大量のガスが溶解状態から抜け出します。このような状況では、二酸化炭素は空気より重く、空気を押しのけるため危険であり、川の谷を流れて人間の居住地に達し、集団窒息を引き起こす可能性があります。

湖の底、つまり湖底の物質は、シルトや砂などのさまざまな無機物と、腐敗した植物や動物の物質などの有機物で構成されています。湖底の組成は、利用可能な栄養素の量と種類に寄与し、湖の周囲に生息する動植物に大きな影響を与えます。

縞状湖底堆積物の対になった層（黒と白）は 1 年に対応します。冬に生物が死ぬと、炭素が堆積して黒い層になります。同じ年の夏には、有機物がほとんど堆積しないため、湖底に白い層ができます。これらは、過去の古生物学的出来事を追跡するためによく使用されます。

自然湖は、周囲の環境から比較的独立した生物と無生物の小宇宙を提供します。そのため、湖の生物は湖の周囲から切り離して研究できることが多いです。^[64]

陸水学は、内陸の水域とそれに関連する生態系を研究する学問です。陸水学では、湖を 3 つのゾーンに分けます。陸地に近い傾斜した地域である沿岸域、日光が豊富な光合成または開水域、日光がほとんど届かない深海の深層または底生域です。光が浸透できる深さは水の濁度によって決まり、濁度は浮遊粒子の密度とサイズによって決まります。粒子は、その重量がそれに作用するランダムな濁度の力よりも小さい場合、浮遊状態になります。これらの粒子は、堆積性または生物由来 (藻類や堆積物を含む) であり、水の色の原因です。たとえば、植物の腐敗物質は黄色や茶色の原因となる可能性があり、藻類は緑がかった色の原因となる可能性があります。非常に浅い水域では、酸化鉄が水を赤褐色にします。底生の腐食性魚類は餌を求めて泥をかき混ぜ、濁水の原因となることがあります。魚食魚類は植物食（プランクトン食）魚類を食べることで濁水の原因となり、藻類の量を増やします（水生栄養段階のカスケードを参照）。

光の深さまたは透明度は、セッキ ディスク (白​​と黒の象限が交互になっている 20 cm (8 インチ) のディスク) を使用して測定されます。ディスクが見えなくなる深さがセッキ深度であり、透明度の尺度です。セッキ ディスクは、富栄養化の検査によく使用されます。これらのプロセスの詳細については、「静水生態系」を参照してください。

水の比熱容量が非常に高い（4,186 J·kg ⁻¹ ·K ⁻¹ ）ため、湖は周囲の気温と気候を和らげます。昼間は湖の風によって海風が生まれ、湖の近くの陸地が冷やされ、夜間は陸風が湖を温めます。

湖のゾーン:

• 沿岸域：湖の通常の水位より完全に高く、湖水に浸ることのない領域
• 沿岸域：通常の水位より上の小さな領域（湖の水位が上昇すると水没することもある）を囲むゾーン。湖の最深部まで達し、水中に大型植物が生育できる。
• リトリプロファンダル：成層湖のメタリムニオンと一般的に一致する遷移帯。大型水草にとっては深すぎるが、光合成藻類や細菌が含まれる。
• 深層：植生のない堆積層

藻類群集の種類:

• 表層藻類：堆積物上に生育する藻類
• 岩石上生藻類：岩石上に生育する藻類
• 砂上藻類：砂の上（または砂の中に）に生育する藻類
• 着生藻類：大型水草に生える藻類
• 動物界の藻類：生きた動物に生える藻類
• メタフィトン：沿岸域に生息する藻類で、浮遊状態や基質への付着状態ではない（大型水草など）^[65]

湖は堆積した堆積物で埋め尽くされ、徐々に沼地や湿地などの湿地帯になることがあります。大型の水生植物、典型的には葦は、部分的に分解して泥炭土を形成し、浅瀬を埋め尽くすため、この閉鎖プロセスを大幅に加速します。逆に、沼地の泥炭土は自然に燃えてこのプロセスを逆転させ、浅い湖を再び作り出し、沼地と湖の動的平衡をもたらします。^[66]過去 1 世紀にわたって先進国では山火事がほぼ抑制されてきたため、これは重要です。これにより、多くの浅い湖が人工的に浮上沼地に変換されました。濁った湖や植物食の魚が多い湖は、よりゆっくりと消滅する傾向があります。「消滅する」湖 (人間の時間スケールではほとんど気付かない) は、通常、水辺に広大な植物マットがあります。これらは、条件が整えばピートモスなどの他の植物や、その多くは非常に珍しい動物の新しい生息地になります。徐々に湖は閉じ、若い泥炭が形成され、湿地が形成される。川が蛇行する低地の川の谷では、泥炭の存在は、歴史的な三日月湖の埋め立てによって説明される。遷移の最終段階では、木々が成長し、最終的に湿地が森林に変わる可能性がある。

季節によって姿を消す湖もある。これらは間欠湖、一時湖、季節湖 と呼ばれ、カルスト地形で見られる。間欠湖の代表例は、スロベニアのツェルクニツァ湖やグラウビュンデン州のラーグ・プラウ・プルテである。他の間欠湖は、閉鎖された盆地または内陸盆地で平均以上の降水量があった場合にのみ形成され、通常は乾燥した湖底を埋める。これは、デスバレーなど、地球上で最も乾燥した場所のいくつかで発生する可能性がある。これは、2005年の春、異常な大雨の後に発生した。^{[67]この湖は夏まで持たず、すぐに蒸発した（右の写真を参照）。この種の湖でより一般的に満たされるのは、}ユタ州中西部のセビア湖である。

湖は突然消えてしまうこともある。2005年6月3日、ロシアのニジニ・ノヴゴロド州で、ベロエ湖と呼ばれる湖が数分のうちに消えた。報道によると、政府当局はこの奇妙な現象は湖の下の土壌が変化し、水がオカ川につながる水路を通って流れ出たことが原因ではないかと推測している。^[68]

地表の永久凍土の存在は、いくつかの湖の存続にとって重要である。永久凍土の融解は、シベリア西部の何百もの北極の大きな湖の縮小や消失を説明するかもしれない。ここでの考え方は、気温と土壌温度の上昇により永久凍土が融解し、湖の水が地中に流れ込むようになるというものである。^[69]

人間の開発要因により、湖が消滅することもある。縮小するアラル海は、アラル海に水を供給する河川の水が灌漑用に転用されたことで「殺された」と表現されている。^{[要出典] 1990年から2020年の間に、世界の大きな湖の半分以上が、}気候変動の影響もあって、面積が縮小した。^[70]

地球以外で大きな湖があることが知られている天体は、土星最大の衛星タイタンのみである。カッシーニ・ホイヘンス宇宙船による写真と分光分析では、表面に液体エタンが見られ、液体メタンと混ざっていると考えられる。タイタン最大の湖はクラーケン海で、面積は推定40万km ^2で[71]、スペリオル湖（約8万km ² ）の約5倍、北米の五大湖5つを合わせた大きさにほぼ匹敵する。 ^[72]タイタンで2番目に大きい湖であるリゲイア海は、面積が推定15万km ²で、スペリオル湖のほぼ2倍である。^[73]

木星の大きな衛星イオは火山活動が活発で、表面に硫黄の堆積が起こっている。ガリレオ計画中に撮影された写真の中には、火山カルデラに液体硫黄の湖が写っているものがあるが、これは地球の水の湖というよりは溶岩の湖に似ている。^[74]

火星には、地下の南極付近にのみ確認されている湖がある。^[75]火星の表面は寒すぎて気圧も低いため、恒久的に地表に水が存在することはできないが、地質学的証拠から、かつて表面に古代の湖が形成されていたことが確認されている。 ^{[76] [77]}

月には月の海に似ているが小さい暗い玄武岩質平原があり、初期の天文学者によって水の湖であると考えられていたため、 lacus（単数形はlacus、ラテン語で「湖」）と呼ばれています。

• 面積で最大の湖はカスピ海であり、その名前にもかかわらず、地理的な観点からは湖と見なされています。^[78]その表面積は143,000平方マイル/ 371,000 km ²です。
  • 面積で2番目に大きい湖、そして面積で最大の淡水湖はミシガン湖ヒューロン湖で、水文学的には単一の湖です。その表面積は45,300平方マイル/117,400 km ^{2です。ミシガン湖ヒューロン湖を別々の湖、カスピ海を}海と考える人にとっては、スペリオル湖が82,100 km ² (31,700平方マイル)で最大の湖になります。
• バイカル湖はシベリアにある世界で最も深い湖で、湖底は 1,637 メートル (5,371 フィート) あります。平均深度も世界最大 (749 メートル (2,457 フィート)) です。また、容積では世界最大の淡水湖 (23,600 立方キロメートル (5,700 立方マイル) ですが、78,200 立方キロメートル (18,800 立方マイル) のカスピ海よりはるかに小さく、長さでは 2 番目に長い湖です(端から端まで約 630 キロメートル (390 マイル))。
• 世界最古の湖はバイカル湖で、タンザニアのタンガニーカ湖がそれに続きます。マラカイボ湖は地球上で2番目に古い湖であると考える人もいますが、海面にあり、現在は海と連続した水域であるため、小さな湾に変わったと考える人もいます。
• 最も長い湖はタンガニーカ湖で、長さは約 660 キロメートル (410 マイル) (湖の中心線に沿って測定) です。
  また、この湖はバイカル湖に次いで、世界で 3 番目に大きい容積、2 番目に古い湖、2 番目に深い (1,470 メートル (4,820 フィート)) 湖でもあります。
• 大きさを基準にしないのであれば、世界で最も高い湖は標高6,390メートル（20,965フィート）のオホス・デル・サラド火口湖であると考えられる。 ^[79]
  • 世界で最も標高の高い大きな湖（250平方キロメートル（97平方マイル）以上）は、面積290平方キロメートル（110平方マイル）^{[要出典]の} プモヨン湖（プムオヨン湖^[要出典]）で、中国のチベット自治区にあり、北緯28°34′ 東経90°24′ / 北緯28.567° 東経90.400° / 28.567; 90.400、海抜5,018メートル（16,463フィート）に位置している。^[80]
  • 世界で最も標高の高い商業航行可能な湖は、ペルーとボリビアにある標高 3,812 メートル (12,507 フィート) のチチカカ湖です。この湖は南米最大の湖でもあります。
• 世界で最も低い湖は、東はヨルダン、西はイスラエルとパレスチナに接する死海で、海抜マイナス418メートル（1,371フィート）です。また、塩分濃度が最も高い湖の1つでもあります。
• ミシガン湖・ヒューロン湖は、湖岸線が世界最長で、多くの内島の海岸線を除いて約 5,250 キロメートル (3,260 マイル)あります。2 つの湖とみなしても、ヒューロン湖だけで 2,980 キロメートル (1,850 マイル) の世界最長の海岸線となります。
• 湖の中の最大の島は、ミシガン湖ヒューロン湖にあるマニトゥーリン島で、面積は 2,766 平方キロメートル (1,068 平方マイル) です。マニトゥーリン島のマニトゥー湖は、湖の中の島にある最大の湖です。
• 島にある最大の湖はバフィン島のネティリング湖で、面積は5,542平方キロメートル（2,140平方マイル）、最大長は123キロメートル（76マイル）である。^[81]
• 自然に2方向に排水される世界最大の湖はウォラストン湖です。
• スマトラ島のトバ湖は、おそらく地球上で最大の再隆起カルデラの中にあります。
• 単一の都市の境界内に完全に含まれる最大の湖は、カナダのオンタリオ州サドベリー市のワナピティ湖です。2001年に現在の都市境界が施行される前は、同じくサドベリー市のラムジー湖がこの地位を保持していました。
• ドミニカ共和国のエンリキージョ湖は、ワニが生息する世界で唯一の塩水湖です。
• カナダのオンタリオ州にあるバーナード湖は、島のない湖としては世界最大であると言われています。
• フィンランドの南サヴォニアと南カレリアにまたがるサイマー湖は、はるかに大きなサイマー盆地を形成しており、その総延長は15,000キロメートル（9,300マイル）近くに達し、世界で最も面積あたりの湖岸線が多い盆地となっている。^[82]
• 一つの国で最大の湖は、アメリカ合衆国のミシガン湖です。しかし、ミシガン湖・ヒューロン湖の一部とみなされることもあり、その場合、記録はカナダのノースウェスト準州のグレートベア湖（一つの管轄区域内で最大の湖）になります。
• 島にある湖の中で最大の湖は、フィリピンのルソン島タール湖のヴルカーノ島にあるクレーター湖です。
• 地球上で名前がつけられた最北の湖は、カナダのヌナブト準州のキキクタアルク地域にあるアッパーダンベル湖で、北緯 82°28' です。世界最北の集落であるアラートの南西 5.2 キロメートル (3.2 マイル) にあります。アッパーダンベル湖の北にも小さな湖がいくつかありますが、すべて名前が付けられておらず、非常に詳細な地図にのみ記載されています。
• 100万年以上前の古代湖は20個しかない。

大陸別の最大の湖（表面積）は次のとおりです。

• オーストラリア–エア湖（塩湖）
• アフリカ–ビクトリア湖。地球上で 3 番目に大きい淡水湖です。アフリカの五大湖の 1 つです。
• 南極–ボストーク湖（氷河下）
• アジア–バイカル湖（カスピ海を湖とみなすと、ユーラシア大陸で最大の湖となるが、地理的には2つの大陸に分かれている）
• オセアニア–満水時のエア湖。オセアニア最大の常設湖（淡水湖）はタウポ湖です。
• ヨーロッパ–ロシア北西部のラドガ湖、続いてオネガ湖。
• 北アメリカ–ミシガン湖・ヒューロン湖は水文学的には一つの湖である。しかし、ヒューロン湖とミシガン湖は通常は別々の湖とみなされ、その場合スペリオル湖が最大となる。^[59]
• 南アメリカ–チチカカ湖。海抜 3,812 メートル (12,507 フィート) で、地球上で最も高い航行可能な水域でもあります。(はるかに大きく、古いマラカイボ湖は、もはや本当の湖ではなくラグーンであると考える人もいます。^{[引用が必要]} )

• 湖 –ブリタニカ百科事典
• ILEC 世界湖沼データベース
• LakeNet グローバル レイク データベース