湖
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イドロ湖は、イタリアの氷河起源の高山​​湖で、大部分はブレシア県（ロンバルディア州）内、一部はトレンティーノ州に位置しています。
米国ミシガン州マニスティー国立森林公園のノードハウス砂丘にあるミシガン湖の夕日。
アメリカ合衆国ミシガン州マニスティー国有林のノードハウス砂丘にあるミシガン湖の夕日

湖は、地球の表面上または表面付近に自然に発生する、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つながった盆地内に局在している。[ 1 ]湖は完全に陸上にあり、海とは分離されているが、河川によって海とつながっている場合もある。湖は、他の水域と同様に、水循環、つまり地球上で水が移動するプロセスの一部である。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、中には海水よりも塩分濃度が高い塩湖もある。湖の表面積と水量は大きく異なるが、全体では地球の表面積の約2.5 X 10 6 km 2（2%未満）を覆う。[ 2 ]

湖は、陸上の水たまりである池よりも一般的に大きく深いが、両者を区別する公式の定義や科学的基準はない。 [ 3 ]湖は、海洋や大きな湖の沿岸部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水が供給され、小川や河川によって水供給と排水が行われるが、一部の湖は流出のない内陸性湖であり、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。[ 4 ]

自然湖は、一般的に山岳地帯（高山湖など）、休火山のクレーター、リフトゾーン、氷河作用が継続している地域などに見られます。その他の湖は、窪地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た場所にも見られます。一部の湖は地下の洞窟の中にあります。世界の一部の地域では、最終氷河期から残された混沌とした排水パターンによって形成された湖が数多く存在します。すべての湖は、長い期間にわたって一時的なものであり、堆積物でゆっくりと埋まったり、盆地から溢れ出したりします。

人工的に管理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」の語源、意味、使い方

「湖」という語は、中期英語のlake（「湖、池、水路」）、古期英語のlacu（「池、水たまり、小川」）、ゲルマン祖語の* lakō（「池、溝、流れの緩やかな小川」）、インド・ヨーロッパ祖語の* leǵ-（「漏出する、排水する」）に由来する。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 ） 、現代低地ドイツ語のLaak（「水たまり、水たまり」）、ドイツ語のLache（「水たまり、水たまり」）、アイスランド語のlækur（「緩やかな流れ」）などがある。英語のleakとleachも関連語である。

湖と池の違いを定義することはかなり不確実性があり、どちらの用語に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はありません。[ 5 ]たとえば、湖沼学者は、湖を、単に池の大きなバージョンである水域、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するものと定義しています。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す。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ています。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) [ 6 ] : 331 [ 7 ]から 8 ヘクタール (20 エーカー) までの範囲です。[ 8 ]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ていました。[ 9 ]「湖」という用語は、エア湖のように、通常は乾燥した盆地であるものの、季節的な豪雨時には水が溜まる地形を指す場合にも用いられる。一般的に、多くの湖は「池」で終わる名前を持ち、少数ながら「湖」で終わる名前は、厳密には「池」である。ある教科書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ぼすべての湖が「池」と呼ばれているが、ウィスコンシンではほぼすべての池が「湖」と呼ばれている。」[ 10 ]

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定義することを提案している。[ 5 ]

  1. 海峡によって接続された 1 つまたは複数の盆地を部分的または全体的に満たします。
  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は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、その他は他の水文学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。[ 11 ] [ 12 ]

分布

エア湖の形状と深さをグラデーションマップで表す

地球上の湖の大半は淡水で、ほとんどが北半球の高緯度地域にあります。[ 13 ]排水システムが乱れているカナダには、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。[ 14 ]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。[ 15 ]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は大規模（10,000平方メートル（110,000平方フィート）以上）です。[ 16 ]

ほとんどの湖には、少なくとも一つの河川や小川といった自然の流出路があり、余剰水を排水することで湖の平均水位を維持しています。[ 4 ] [ 17 ]一部の湖には自然の流出路がなく、蒸発、地下浸透、あるいはその両方によってのみ水が失われています。このような湖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。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。[ 18 ] [ 19 ] [ 20 ] [ 21 ]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3億400万の湖と池があり、その91％が1ヘクタール（2.5エーカー）以下の面積であると推定されている。[ 18 ]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る。これは、湖の体積が湖の面積と超線形に比例するためである。[ 22 ]

土星の周りを回る衛星タイタンには地球外の湖が存在する。[ 23 ]タイタンの湖の形は地球のものと非常に似ている。[ 20 ] [ 24 ] [ 25 ]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。[ 19 ] [ 26 ] [ 27 ]

種類

イタリアのトラジメーノ湖は火山起源である

1957年、G・エヴリン・ハッチンソンは『湖沼学に関する論文』 [ 28 ]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。[ 29 ] [ 30 ] [ 31 ]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、起源に応じた湖の分類法を提案した。この分類法では、11の主要な湖の種類が認識され、76のサブタイプに分けられている。11の主要な湖の種類は以下のとおりである。[ 29 ] [ 30 ] [ 31 ]

  • 構造湖
  • 火山湖
  • 氷河湖
  • 河川湖
  • 溶解湖
  • 地滑り湖
  • 風成湖
  • 海岸沿いの湖
  • 有機湖
  • 人造湖
  • 隕石（地球外衝突）湖

テクトニック湖

構造湖は、地球の地殻の変形とそれに伴う横方向および縦方向の運動によって形成された湖です。これらの運動には、断層運動、傾斜運動、褶曲運動、反り返り運動が含まれます。地球上で最も大きな湖のいくつかは、中央アフリカ地溝帯の湖やバイカル湖のように、地溝帯を占める地溝湖です。その他のよく知られた構造湖、カスピ海、アラル海、ポントカスピ海地域のその他の湖は、海底が海面より上に隆起したことによって海から切り離された盆地を占めています。[ 28 ] [ 30 ] [ 29 ] [ 31 ]

多くの場合、地殻伸張の地殻変動によって、平行な地溝とホルストが交互に連なり、山脈と交互に並ぶ細長い盆地を形成しています。これは既存の排水網の破壊による湖の形成を促進するだけでなく、乾燥地域には塩湖（塩湖とも呼ばれる）を含む内陸盆地も形成します。これらは自然の排水口がなく、蒸発率が高く、地下水面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。このような塩湖の例としては、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構造性湖は、サグポンドです。[ 28 ] [ 30 ] [ 29 ] [ 31 ]

火山湖

インドネシア、リンジャニ山の火口湖

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内に形成され、蒸発、地下水流出、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、多くの場合は区別されていません。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。このカルデラは紀元前4860年頃のマザマ山の陥没をもたらした大規模な火山噴火で形成されました。その他の火山湖は、河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。[ 28 ] [ 30 ] [ 29 ] [ 31 ]現在のオレゴン州マルヒュア湖の盆地は、溶岩流がマルヒュア川をせき止めたときに形成されました。[ 32 ]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。[ 4 ]

氷河湖

カニエレ湖はニュージーランドの西海岸地域にある氷河湖です。

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す。多様な氷河作用によって閉鎖された盆地が形成されます。そのため、氷河湖には様々な種類があり、異なる種類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はしばしば困難です。一般的に認識されている氷河湖の種類は、氷と直接接触する湖、氷河によって削られた岩盤盆地や窪地、モレーン湖や流出湖、そして氷河漂流盆地です。氷河湖は世界で最も数が多い湖です。北ヨーロッパと北アメリカのほとんどの湖は、この地域を覆った最後の氷河作用ではないものの、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す。[ 28 ] [ 30 ] [ 29 ] [ 31 ]氷河湖には、氷河前湖、氷河下湖、フィンガーレイク、棚氷上湖が含まれる。棚氷上湖は、氷や雪が溶けてできた淡水層が海岸線に接する棚氷の背後にせき止められた、高度に成層化した湖である。主に南極大陸に見られる。[ 33 ]

河川湖

河川湖（または河川性湖）[ 34 ]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。

オックスボウ湖

アラスカのノウィトナ川。二つの三日月湖があります。写真下部の短い湖と、中央右の長く湾曲した湖です。

最も一般的なタイプの河川湖は三日月形の湖で、その独特の湾曲した形状から三日月湖と呼ばれます。三日月湖は河川の谷間で蛇行によって形成されます。流れの遅い川は、湾曲部の外側が内側よりも急速に浸食されるため、曲がりくねった形状を形成します。最終的に馬蹄形の湾曲部が形成され、川は狭い頸部を切り開きます。この新しい流路が川の主要な流路となり、湾曲部の両端は堆積して弓形の湖を形成します。[ 28 ] [ 29 ] [ 30 ] [ 31 ]三日月形の形状のため、三日月形の湖は他の湖のタイプよりも周囲長と面積の比率が高くなります。[ 4 ]

河川ダム

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。[ 35 ]

側方湖

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。[ 34 ]

氾濫原湖

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。大洪水時には河川水によって流される。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。[ 36 ]

溶液湖

溶解湖は、岩盤の表面が溶解してできた盆地にある湖です。溶解性の岩盤に覆われた地域では、降水や浸透水による溶解で空洞ができることがよくあります。これらの空洞は頻繁に崩壊して陥没穴となり、地元のカルスト地形の一部を形成します。地下水が地表近くにある場合、陥没穴には溶解湖として水が満たされます。[ 28 ] [ 30 ]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から成り立っている場合、カルスト湖とも呼ばれます。カルスト地域内の閉鎖窪地の水たまりからなる小規模な溶解湖は、カルスト池として知られています。[ 37 ]石灰岩の洞窟には、地下湖として知られる水たまりがあることがよくあります。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多く見られます。[ 28 ]

地滑り湖

地滑り湖は、泥流、岩盤崩落、またはガレによって河川の谷が堰き止められることで形成される。このような湖は山岳地帯で最もよく見られる。地滑り湖は大きく深い場合もあるが、通常は短期間で消滅する。[ 28 ] [ 29 ] [ 30 ] [ 31 ]地滑り湖の一例として、 1959年のヘブゲン湖地震によって形成されたクエイク湖が挙げられる。[ 38 ]

ほとんどの地滑り湖は形成後数ヶ月で消滅しますが、地滑りダムは後期に突然決壊し、湖水が枯渇すると下流の住民を脅かす可能性があります。1911年、地震をきっかけに地滑りが発生し、タジキスタンのパミール山脈地方で深い谷が塞がれ、サレス湖が形成されました。谷底にあるウソイダムは100年以上もその場所に残っていますが、将来の地震でダムが決壊した場合、湖の下流の地形は壊滅的な洪水の危険にさらされています。[ 39 ]

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

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地帯に見られるが、乾燥した古気候を示唆する残存地形である風成湖もある。風成湖は、風で運ばれた砂によって堰き止められた湖盆、整然とした砂丘の間にある砂丘間湖、そしてかつて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から構成される。アメリカ合衆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、風成砂によって堰き止められた湖盆の例である。[ 28 ] [ 29 ] [ 30 ] [ 31 ]

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。[ 40 ]

海岸沿いの湖

海岸湖は、一般的に河口の閉塞、または沿岸流やその他の流れによる浜堤の不均一な堆積によって形成される湖です。これには、通常は水没した河口にある沿岸湖、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隔てられた湖、または2つの砂州の合流によって分断された湖が含まれます。[ 28 ] [ 30 ] [ 29 ] [ 31 ]

有機湖

有機湖は、植物や動物の活動によって形成された湖です。全体的に見て、その存在は比較的稀で、規模もかなり小さいです。さらに、他の種類の湖に比べて、一時的な特徴を持つのが一般的です。有機湖が存在する流域は、ビーバーダム、サンゴ湖、または植生によって形成されたダムと関連しています。[ 30 ] [ 31 ]

泥炭湖

泥炭湖は有機湖の一種です。湿潤な環境下で部分的に分解された植物質が堆積し、長期間にわたり地下水面下の植生表面から堆積す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、底層の溶存酸素は低い傾向があります。 [ 41 ]

人工湖

ドイツのルジッツ湖水地方は、ヨーロッパ最大の人造湖水地方です。

人造湖または人工湖は、人間の活動によって作られた巨大な水域です。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干上がっていた盆地を水没させたり、あるいは放棄された掘削跡を降水流出、地下水、あるいはその両方で意図的に埋め立てたりすることで形成されます。[ 30 ] [ 31 ]人造湖は、近隣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、あるいは公園や自然保護区の水生保護区として利用されます。

ポーランド南部の上シレジア地方には、人間の活動によって形成された4,000以上の水域からなる人為湖沼地帯があります。これらの湖の起源は多岐にわたり、ダムによって堰き止められた貯水池、浸水した鉱山、沈下盆地や窪地に形成された水域、堤防池、河川調節後の残水域などがあります。[ 42 ]ドイツのルサティア湖水地方も同様です。インドでは、グジャラート州ギルナールの半乾燥地域に位置するスダルシャナ湖は、チャンドラグプタ・マウリヤの治世中に建設された歴史的な人造湖です。[ 43 ]

隕石（地球外衝突）湖

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）の地球への壊滅的な衝突によって形成されます。 [ 28 ] [ 30 ] [ 31 ]隕石湖の例としては、インドのロナール湖[ 44 ] 、シベリア北東部のエルギュグィトギン湖[ 45 ]、カナダのケベック州ピンガルイットクレーター湖[ 46 ]な​​どがあります。エルギュグィトギンやピンガ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。[ 45 ] [ 46 ]

その他の分類方法

アラスカのこれらのケトル湖は、後退する氷河によって形成されました。
ハンガリーのバラトン湖の氷が溶けている
イタリアのコモ湖畔にあるベラージオ

湖は、その起源に加え、温度成層、酸素飽和度、湖水量と水位の季節変動、水塊の塩分濃度、相対的な季節変動性、流出量など、様々な重要な要素に基づいて命名・分類されています。一般の人々や科学界が様々な湖の種類に用いる名称は、湖の物理的特性やその他の要因に基づいて非公式に派生したものであることが多いです。また、世界の様々な文化や地域にも、それぞれ独自の通称があります。

温度成層により

湖の分類における重要な方法の一つは、温度成層に基づくものです。これは、湖に生息する動植物、そして湖における溶存物質と懸濁物質の運命と分布に大きな影響を与えます。例えば、温度成層、そして混合の程度と頻度は、湖内の酸素の分布を強く制御します。

F.-A. フォーレル教授[ 47 ]は、「湖沼学の父」とも呼ばれ、湖を温度成層に基づいて分類した最初の科学者でした。[ 48 ]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。[ 49 ]水の密度は温度によって変化し、最大で摂氏+4度であるため、温度成層は湖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、これは下層水層と呼ばれます。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層があり、これは表層水層と呼ばれます。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変化する可能性がある。[ 30 ] [ 48 ] [ 49 ]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を持つ湖を前提としているため、非常に浅い湖はこの分類システムから除外される。[ 30 ] [ 49 ]

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な全循環湖と、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撹乱されず、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。温度成層とターンオーバーの頻度に基づいて、全循環湖は、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。[ 30 ] [ 49 ]

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。塩分濃度の勾配による密度の変化によっても成層が生じることがある。この場合、深層水層と表層水層は温度躍層ではなく、塩分躍層（ケモクラインとも呼ばれる）によって隔てられている。[ 30 ] [ 49 ]

水位と水量の季節変動により

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、命名されています。例えば、以下のような名前が付けられています。

  • 一時的な湖とは、寿命の短い湖または池のことです。[ 50 ]季節によって水が溜まり、干上がる（消える）湖は、間欠湖と呼ばれます。 [ 51 ]ポリェス湖は、しばしば水が溜まります。[ 52 ]
  • ドライレイクとは、不定期かつ不定期に水が一時的にしか存在しない一時的な湖の一般的な呼び名です。[ 37 ] [ 53 ]
  • 常緑湖とは、一年を通して流域に水があり、水位が極端に変動しない湖のことである。[ 37 ] [ 50 ]
  • プラヤ湖は、典型的には浅く断続的に発生する湖で、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。[ 37 ] [ 53 ]
  • 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す。 [ 54 ]

水の化学によって

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。この分類方法を用いると、湖の種類は以下のようになります。

  • 酸性湖は、pH値が6.5未満の中性以下の水を含んでいます。pH値が5.5を下回ると、湖は高度に酸性化しているとみなされ、生物学的影響を及ぼします。このような湖には、廃鉱山や採掘跡地にある酸性の坑道湖、火成岩や変成岩の地形に自然に酸性化した湖、北部地域の泥炭湿原、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。[ 55 ] [ 56 ] [ 57 ]
  • 塩湖（しょくこつこつこつこつこつこつこつこつこつこつこつ）は、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。ユタ州のグレートソルト湖や南西アジアの死海などがその例です。[ 37 ] [ 53 ]
  • アルカリシンク（アルカリフラット、塩性平原とも呼ばれる）は、乾燥地域の低地や地下水流出帯に見られる浅い塩水地形です。これらの地形は、雨や洪水によって定期的に浸水し、その後乾燥した時期に干上がり、塩水と蒸発岩鉱物が堆積するため、一般的に乾燥湖またはプラヤに分類されます。[ 37 ] [ 53 ]
  • 塩田とは、水が溜まって蒸発し、塩の堆積層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のことです。（「塩田」という用語は、大きな開放型の鍋を使って塩水から塩を抽出する方法である開放型製塩法に由来しています。） [ 37 ]
  • 塩水盤は一時的な酸性塩湖の別名であり、その湖底には地殻が沈殿し、その後地表に露出して変化します。[ 37 ]

他の液体で構成されている

古代の湖

古湖（palaeolake）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。[ 29 ]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。古湖はまた、そこに蓄積し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識別される。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。[ 29 ] [ 60 ]

古湖には 2 つの種類があります。

  • かつて湖だった湖とは、もはや存在しない古代の湖のことです。このような湖には、先史時代の湖や、蒸発や人為的な介入によって恒久的に干上がった湖が含まれます。かつて湖だった湖の例として、アメリカ合衆国カリフォルニア州のオーエンズ湖が挙げられます。かつて湖だった湖は、北米南西部のベイスン・アンド・レンジ地域でよく見られる特徴です。 [ 61 ]
  • 縮小湖とは、現在も存在するものの、地質学的時間の経過に伴い規模が著しく縮小した古湖のことです。縮小湖の一例として、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ます。アガシー湖の名残として、ウィニペグ湖とウィニペゴシス湖が挙げられます。[ 61 ]

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、二つの理由で重要である。一つは、多くの盆地の底部や山麓部の形成において、一時的ではあっても極めて重要な役割を果たしたこと、もう一つは、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。 [ 62 ]さらに、有機物に富む先第四紀の古湖の堆積物は、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層、あるいは石油や天然ガスの根源岩として重要である。経済的重要性ははるかに低いが、古湖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。[ 63 ] [ 64 ]

特徴

湖は文化的に重要な意味を持つことがあります。杭州の西湖は、古来よりロマン派の詩人たちにインスピレーションを与え、中国、日本、韓国の庭園デザインにも大きな影響を与えてきました。[ 65 ]
ニュージーランド、マプーリカ湖
四川省九寨溝の五花湖

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。

湖の水位変動は、湖の総水量に対する流入量と流出量の差によって制御されます。主な流入源としては、湖への降水、湖の集水域から河川や水路によって運ばれる流出水、地下水路や帯水層、そして集水域外からの人工的な水源が挙げられます。流出源としては、湖からの蒸発、地表水と地下水の流れ、そして人間による湖水の汲み上げなどが挙げられます。気候条件や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す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言われ、一般的に透明で、植物の密度は低いです。中栄養湖は透明度が高く、栄養素のレベルは平均的です。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 生態系が劣悪になっています。

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層を形成します。これは、深さに応じて温度が大きく変化する層です。淡水は、海面で約 4 ℃ (39.2 ℉) で最も密度が高くなります。温帯気候の涼しい時期のように、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。温帯の深い湖は、年間を通じて冷水を貯めておくことができるため、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。

テレツコエ湖、シベリア

熱帯の深い湖の表層水は、最高密度の温度に達することは決してないので、水を混ぜるプロセスは存在しません。より深い層は酸素欠乏になり、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、湖の底の冷たい水に溶解して閉じ込められていた大量のガスの雲を放出する可能性があります。これは湖水噴火と呼ばれています。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。深い水が表面化すると、圧力が低下し、大量のガスが溶解状態から出てきます。このような状況下では、二酸化炭素は空気より重く、空気と置き換わるため危険であり、そのため川の渓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。

湖底の物質、すなわち湖底は、シルトや砂などの様々な無機物と、腐敗した植物や動物の死骸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影響を与えるため、湖周辺の動植物に大きな影響を与えます。

年縞湖堆積物の対になった層（黒と白）は1年に対応しています。冬には生物が死滅し、炭素が堆積して黒い層が形成されます。同じ年の夏には、有機物がほとんど堆積しないため、湖底に白い層が形成されます。これらは、過去の古生物学的事象を追跡するためによく用いられます。

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縮図を提供しています。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場合が多いです。[ 66 ]

湖沼学

ルラ湖はアルバニアのルレ山脈の氷河湖です。

陸水学は、内陸の水域および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。沿岸域(陸地に近い傾斜したエリア)、光が豊富な光合成または開水域(太陽光が豊富なエリア)、深海の底域(太陽光がほとんど届かないエリア)です。光が浸透す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 (藻類およびデトリタスを含む)であり、水の色の原因です。たとえば、腐敗した植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）魚類を捕食することで藻類の量を増加させ、濁水の原因となります（水生栄養段階カスケード参照）。

光深度、すなわち透明度は、セッキーディスクを用いて測定されます。セッキーディスクは、白と黒が交互に描かれた直径20cm（8インチ）の円盤です。ディスクが見えなくなる深さがセッキー深度と呼ばれ、透明度の指標となります。セッキーディスクは、富栄養化の検査によく用いられます。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。

湖は、水の比熱容量が非常に高い（4,186 J·kg −1 ·K −1 ）ため、周辺地域の気温と気候を緩和します。日中は湖の風が海風となって周囲の陸地を冷やし、夜間は陸風となって暖めます。

生物学的特性

湖沼学的湖沼区分（左）と藻類群集タイプ（右）の断面図

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（湖の水位が上昇すると水没することもある）より上の小さな領域を囲むゾーン。湖の最深部まで達し、水中に大型水草が生育できる。
  • 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層。大型水草には深すぎるが、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
  • 岩石上生育藻類：岩石上に生育する藻類
  • 砂上藻類：砂の上（または砂の中に）生育する藻類
  • 着生藻類：大型水草に生育する藻類
  • 動物界：生きた動物に生育する藻類
  • メタフィトン：沿岸域に生息する藻類で、浮遊状態ではなく基質に付着していないもの（大型水草など）[ 2 ]

失踪

デスバレー国立公園のバッドウォーター盆地にある、冬と春の大雨の後にのみ出現する一時的な湖「バッドウォーター湖」。2005年2月9日。ランドサット5衛星写真
バッドウォーター盆地の乾燥湖、2007年2月15日。ランドサット5号衛星写真

湖は堆積物で埋め尽くされ、徐々に沼地や湿地などの湿地帯へと変化していく。大型の水生植物、典型的にはアシは、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、この閉鎖過程を著しく加速させる。逆に、湿地の泥炭土は自然に燃えてこの過程を逆転させ、浅い湖を再び作り出す。その結果、湿地と湖の間に動的平衡が生まれる。[ 67 ]これは、過去1世紀にわたり先進国で山火事がほぼ抑制されてきたことを考えると、重要な意味を持つ。山火事によって、多くの浅い湖が人工的に水上湿地へと変化してきた。濁った湖や草食魚類の多い湖は、よりゆっくりと消滅する傾向がある。「消滅しつつある」湖（人間の時間スケールではほとんど目立たない）は、通常、水辺に広大な植物マットを形成している。これらは、条件が整えばピートモスなどの他の植物や、多くの非常に希少な動物たちの新たな生息地となる。徐々に湖は閉じ、若い泥炭が形成され、湿地を形成します。河川が蛇行する低地の河川流域では、泥炭の存在は、かつて三日月湖が存在し、それが埋め立てられたことで説明されます。遷移の最終段階では、樹木が生育し、最終的に湿地は森林へと変化します。

季節的に姿を消す湖もあります。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ます。間欠湖の代表的な例としては、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・プルテが挙げられます。その他の間欠湖は、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発生し、通常は乾燥した湖底を埋めます。これは、デス・バレーなど、地球上で最も乾燥した場所で発生する可能性があります。これは、2005年の春、異常に激しい雨が降った後に発生しました。[ 68 ]この湖は夏まで持続せず、すぐに蒸発しました（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す。

湖は時に突然消えてしまうことがあります。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滅しました。報道によると、政府当局はこの奇妙な現象は、湖底の土壌が変化し、水がオカ川につながる水路を通って流れ出したことが原因ではないかと推測しています。[ 69 ]

地表永久凍土の存在は、一部の湖の存続にとって重要です。西シベリアに広がる数百もの北極圏の大きな湖が縮小あるいは消滅したのは、永久凍土の融解によるものかもしれません。気温と土壌温度の上昇によって永久凍土が融解し、湖の水が地中に流れ込むようになるという考えです。[ 70 ]

人間の開発要因によって消滅する湖もあります。縮小するアラル海は、灌漑用水として水源となる河川の転用によって「殺害された」と言われています。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縮小しました。[ 71 ]

地球外の湖

カッシーニ合成開口レーダーの擬似カラーモザイクで見たタイタン北極の炭化水素の海と湖

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だけです。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ています。タイタン最大の湖はクラーケン海で、面積は推定40万km2で[ 72 ] 、スペリオル湖（約8万km2 ）の約5倍、北米の五大湖を合わせた面積にほぼ匹敵します。 [ 73 ]タイタンで2番目に大きい湖はリゲイア海で、面積はスペリオル湖のほぼ2倍で、推定15万km2です。[ 74 ]

木星の大きな衛星イオは火山活動が活発で、表面に硫黄の堆積層が蓄積しています。ガリレオ探査機のミッション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見られるものもありますが、これは地球の水の湖というよりは溶岩の湖に近いものです。[ 75 ]

火星には、南極近くの地下に湖が一つだけ確認されています。[ 76 ]火星の表面は寒すぎて大気圧も低すぎるため、恒久的に地表に水が存在することはできませんが、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ます。[ 77 ] [ 78 ]

月には月の海に似ているが小さい暗い玄武岩質の平原があり、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。

地球上の有名な湖

カスピ海は世界最大の湖、あるいは本格的な内海である[注1 ]
アラスカ内陸部の海抜2,864フィート（873メートル）に位置するタングル湖群の一つ、ラウンド・タングル湖

大陸別最大

大陸別にみると、最大の湖（表面積）は次のとおりです。

参照

注記

  1. ^カスピ海は、地理学者、生物学者、湖沼学者の間では、一般的に巨大な内陸塩湖とみなされています。しかし、カスピ海はその広大さゆえに、いくつかの用途においては海としてモデル化した方が適切です。地質学的には、カスピ海、黒海、地中海は古代のテチス海の名残です。政治的には、海と湖の区別が、国際法におけるカスピ海の扱いに影響を与える可能性があります。

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