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Lago Matano

El lago Matano ( en indonesio : Danau Matano ), también conocido como Matana , es un lago tropical en la regencia de Luwu Oriental , provincia de Sulawesi del Sur , Indonesia , ...

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El lago Matano ( en indonesio : Danau Matano ), también conocido como Matana , es un lago tropical en la regencia de Luwu Oriental , provincia de Sulawesi del Sur , Indonesia , que se destaca por el entorno único en sus capas más profundas.

Con una profundidad de 590 m (1.940 pies), es el lago más profundo de Indonesia (clasificado por profundidad máxima), el undécimo lago más profundo del mundo y el lago más profundo de una isla por profundidad máxima. La elevación de la superficie desde el nivel medio del mar es de solo 382 m (1.253 pies), lo que significa que la parte más profunda del lago está por debajo del nivel del mar ( criptodepresión ). Es uno de los dos lagos principales (el otro es el lago Towuti ) en el sistema del lago Malili. [1] El lago Matano se considera un lago antiguo y se formó en un foso tectónico hace alrededor de 1 a 2 millones de años. [2]

El lago Matano y su cuenca hidrográfica poseen una gran cantidad de flora y fauna endémicas . Los suelos y rocas de la cuenca hidrográfica hacen que tenga una cantidad relativamente alta de hierro. Debido a que la temperatura en la isla de Sulawesi no cambia mucho durante el año, el epilimnion nunca se enfría lo suficiente como para mezclarse con el hipolimnion . El ambiente en el hipolimnion es notable por su posible similitud con los océanos de los eones Arcaico y Paleoproterozoico , antes del Gran Evento de Oxidación (GOE). La actividad biogeoquímica en el hipolimnion se ha estudiado como modelo para estos océanos.

Ambiente

Captación

La cuenca del lago Matano tiene una superficie de unos 436 kilómetros cuadrados, o alrededor de 2,7 veces la superficie del lago. La cuenca está formada por suelos con un contenido de óxido/hidróxido de hierro que puede superar el 20%, lo que explica el alto contenido de hierro del lago Matano. Una cantidad notable de rocas carbonatadas está presente al sur del lago. [1] Cada década, alrededor del 2% de la cuenca del lago Matano se deforesta para generar nuevas tierras de cultivo. Las tierras de cultivo en la cuenca podrían servir como fuente de nutrientes, posiblemente causando eutrofización. Esto podría eventualmente perturbar el entorno único del lago y disminuir las especies endémicas. El lago Matano ya es propenso a recibir nitrógeno antropogénico de la atmósfera debido a su ubicación geográfica. [2]

Clima y ciclo del agua

El lago Matano está situado en una zona climática tropical y experimenta dos estaciones, una estación húmeda y otra seca, con una temperatura aproximadamente constante durante todo el año. Debido a la temperatura ambiental constante, el agua en el epilimnion no puede enfriarse lo suficiente para intercambiarse con el hipolimnion. La concentración relativamente alta de sólidos disueltos totales en las capas más profundas aumenta su densidad, impidiendo aún más la mezcla de las capas. Se ha observado que la densidad del epilimnion, que se extiende hasta unos 100 m por debajo de la superficie, aumenta durante la estación seca (aunque no en una medida suficiente para la mezcla), y aumenta durante la estación húmeda. Debajo del epilimnion, la densidad es generalmente constante durante todo el año. [1] Debido a que el hipolimnion no recibe agua del epilimnion, el entorno físico y químico en el hipolimnion difiere en gran medida del entorno en el epilimnion. [1] [3]

Flora y fauna

Flora

Helecho

En la cuenca del lago Matano se encuentra una amplia variedad de especies de helechos. Estas especies pertenecen a varias familias, como Adiantaceae , Davalliaceae , Dennstaedtiaceae y Schizaeaceae . Algunas, como Schizaeaceae, suelen encontrarse solo por debajo de la línea de Wallace en lugares como Nueva Guinea . Otras, incluidas Adiantaceae, suelen encontrarse solo por encima de la línea de Wallace en lugares como Borneo . Algunas especies, como Lindsea pellaeiformis , probablemente sean endémicas de la isla de Sulawesi, donde se encuentra el lago Matano. [4]

Diatomeas

Aproximadamente una quinta parte de los taxones de diatomeas del lago Matano son endémicos; el mayor número de especies de diatomeas en el sistema del lago Malali pertenece al género Surirella . Si bien el agua del lago Matano fluye a través de los ríos hacia el lago Mahalona y el lago Towuti, dicho flujo no parece propagar las diatomeas del lago Matano a estos lagos, ya que la proporción de taxones de cada uno de estos dos lagos que también están en el lago Matano (aproximadamente la mitad) es la misma que la del lago Masapi, otro lago en Sulawesi desconectado del lago Matano. [5] Algunos ejemplos de taxones de diatomeas que solo se encuentran en el lago Matano son Surirellla biseriata heteropolis , Surirella celebesiana matanensis , [6] y Gomphonema matanensis , que sirve como ejemplo de gigantismo de las diatomeas. [7] Otra especie endémica es Cymbells distinguenda ; se ha argumentado que esta especie puede constituir un género separado de diatomeas. [8]

Fauna

El lago Matano es el hogar de muchas especies de peces y otros animales endémicos (por ejemplo, camarones Caridina , [9] cangrejos Parathelphusid [10] y caracoles Tylomelania [11] ). Los peces endémicos de Matano se han comparado con los enjambres de especies de los lagos del Valle del Rift de África. Si bien no son tan diversos, se cree que todos surgieron de una sola especie ancestral y se diversificaron en numerosas especies diferentes, que ahora llenan muchos de los nichos ecológicos previamente vacantes , como se puede ver en la familia Telmatherinidae . [12] Los peces endémicos y casi endémicos de otras familias incluyen Glossogobius matanensis , Mugilogobius adeia , Nomorhamphus weberi y Oryzias matanensis . Muchas de las especies endémicas están seriamente amenazadas debido a la contaminación y la depredación / competencia de una amplia gama de peces introducidos , incluidos los cíclidos flowerhorn . [13] La serpiente de agua Enhydris matannensis sólo se conoce en las cercanías del lago Matano y en la isla Muna . [14]

Actividad microbiana y bioquímica

Formaciones de hierro bandeado

Se muestra la estructura molecular de la bacterioclorofila e. La familia bacteriana Chlorobiaceae , un tipo de bacteria verde del azufre (GSB), utiliza la bacterioclorofila e para la fotosíntesis anoxigénica en la zona anóxica más profunda. [15]

El ambiente del lago Matano en el hipolimnio se considera comparable al ambiente del océano en el Eón Arcaico , así como al comienzo del Eón Proterozoico , antes del Gran Evento de Oxidación (GOE). Esto se debe a que estos océanos, como el lago Matano, probablemente carecían de sulfato y oxígeno, y probablemente tenían una cantidad relativamente alta de Fe(II). Las formaciones de hierro bandeado (BIF), que tienen tanto Fe(II) como Fe(III), se depositaron en tales ambientes. El método de formación de Fe(III) en tales ambientes no está claro; una posibilidad es la fotoferrotrofia . Al igual que en los océanos anteriores al GOE, había una baja disponibilidad de fosfato, lo que limita la cantidad de vida que puede soportar el epilimnio. Debido a esto, hay suficiente radiación del Sol para la fotosíntesis de las bacterias verdes del azufre con bacterioclorofila e, incluso a profundidades superiores a los 100 m. En un entorno como el del lago Matano, la fotoferrotrofia de tales bacterias se describe mediante esta ecuación:

OHC 3 − + 4 Fé II + 10 yo 2 Oh → yo i gramo yo a es 2 Oh + 4 Fé ( OH ) 3 + 7 yo + {\displaystyle {\ce {{HCO3^{-}}+{4Fe^{II}}+{10H2O}->[{ligero}][{}]{CH2O}+{4Fe(OH)3}+7H+}}}

El hierro del producto tendría un estado de oxidación de +3, lo que podría explicar el Fe(III) en los BIF. [15] Se cree que la mayor parte del Fe(III) está cubierto con Fe(II) en lugar de estar expuesto a los organismos para su uso. [3] Sin embargo, una pequeña cantidad de Fe(III), suficiente para consumir una trigésima parte del carbono orgánico, es reducida por microorganismos para la respiración. [16]

Ciclo del metano

El metano está prácticamente ausente por encima de los 105 m aproximadamente; su concentración aumenta luego de manera constante hasta alrededor de los 200 m antes de estabilizarse en alrededor de 1,25 mmol/L. La cantidad de carbono-14 en el metano muestreado del lago sugiere que el metano tiene solo alrededor de 2 milenios de antigüedad y no podría haberse formado debido a la actividad hidrotermal . El δ 13 C-CH 4 en el lago Matano es de alrededor de -70 permil, lo que sugiere que el carbono en el metano probablemente proviene de un organismo. La metanogénesis en el lago Matano por debajo de los 110 m es anaeróbica y probablemente ocurre por el metabolismo del acetato o por la reducción del dióxido de carbono con H 2 . Cualquier oxígeno que alcance la zona anóxica probablemente oxidaría abióticamente Fe(II), en lugar de metano. No está claro cómo puede ocurrir la oxidación del metano a 122 m, ya que prácticamente no hay sulfato ni nitrato. El acoplamiento con la reducción catalizada de hidróxido de hierro y manganeso es una posibilidad. [3]

El δ 13 C-CO 2 se encuentra a unos -8 permil por debajo del epilimnion. El CO 2 podría estar agotado hasta este punto porque el carbono en este CO 2 proviene de la oxidación del CH 4 agotado , [3] o porque tiene una fuente hasta ahora desconocida. [16] Está más agotado a 104 m y 122 m, lo que posiblemente sugiere una oxidación biótica del metano. Un área de δ 13 C-CO 2 menos agotado alrededor de 110 m puede deberse al metabolismo del CO 2 por las bacterias verdes del azufre. [3]

En ambientes óxicos, como los presentes en la mayoría de los ecosistemas modernos, los metanógenos compiten por el carbono orgánico para metabolizarlo, de modo que, cada año, más del 99% del carbono orgánico no se metaboliza a metano. Debido a que la mayoría de estos organismos competidores son aeróbicos, es probable que dicha competencia no existiera en los ambientes anóxicos que existían antes del GOE, y que están presentes en lugares como el hipolimnion del lago Matano, en la misma medida. Debido a esta relativa falta de competencia, se metaboliza más carbono orgánico a metano. El porcentaje metabolizado a metano no está claro; se han sugerido cantidades de entre el 5 y el 10% [17] [16] y el 80% [3] .

Véase también

Referencias

  1. ^ abcdefgh Crowe, Sean A.; O'Neill, Andrew H.; Katsev, Sergei; Hehanussa, Peter; Haffner, G. Douglas; Sundby, Bjørn; Mucci, Alfonso; Fowle, David A. (enero de 2008). "La biogeoquímica de los lagos tropicales: un estudio de caso del lago Matano, Indonesia". Limnología y Oceanografía . 53 (1): 319–331. doi : 10.4319/lo.2008.53.1.0319 . hdl : 1808/16958 . ISSN  0024-3590.
  2. ^ ab Hampton, Stephanie E.; McGowan, Suzanne; Ozersky, Ted; Virdis, Salvatore GP; Vu, Tuong Thuy; Spanbauer, Trisha L.; Kraemer, Benjamin M.; Swann, George; Mackay, Anson W.; Powers, Stephen M.; Meyer, Michael F.; Labou, Stephanie G.; O'Reilly, Catherine M.; DiCarlo, Morgan; Galloway, Aaron WE (septiembre de 2018). "Cambio ecológico reciente en lagos antiguos". Limnología y Oceanografía . 63 (5): 2277–2304. doi : 10.1002/lno.10938 . ISSN  0024-3590.
  3. ^ abcdef Crowe, SA; Katsev, S.; Leslie, K.; Sturm, A.; Magen, C.; Nomosatryo, S.; Pack, MA; Kessler, JD; Reeburgh, WS; Roberts, JA; González, L.; Douglas Haffner, G.; Mucci, A.; Sundby, B.; Fowle, DA (enero de 2011). "El ciclo del metano en el lago ferruginoso Matano". Geobiología . 9 (1): 61–78. doi : 10.1111/j.1472-4669.2010.00257.x . PMID  20854329.
  4. ^ Hovenkamp, ​​P.; De Joncheere, GJ (1988). "Adiciones a la flora de helechos de Sulawesi". Blumea: Biodiversidad, evolución y biogeografía de plantas . 33 (2): 395–409.
  5. ^ Bramburger, Andrew J.; Hamilton, Paul B.; Hehanussa, Peter E.; Haffner, G. Douglas (2008). "Procesos que regulan la composición de la comunidad y la abundancia relativa de taxones en las comunidades de diatomeas de los lagos Malili, isla de Sulawesi, Indonesia". Hydrobiologia . 615 (1): 215–224. doi :10.1007/s10750-008-9562-2. ISSN  0018-8158. S2CID  44194423.
  6. ^ Bramburger, Andrew J.; Haffner, G. Douglas; Hamilton, Paul B.; Hinz, Friedel; Hehanussa, Peter E. (2006). "UN EXAMEN DE ESPECIES DENTRO DEL GÉNERO SURIRELLA DE LOS LAGOS MALILI, ISLA SULAWESI, INDONESIA, CON DESCRIPCIONES DE 11 NUEVOS TAXONES". Diatom Research . 21 (1): 1–56. doi :10.1080/0269249X.2006.9705650. ISSN  0269-249X. S2CID  85145241.
  7. ^ Kociolek, John Patrick; Kapustin, Dmitry; Kulikovskiy, Maxim (3 de abril de 2018). "Una nueva especie grande de Gomphonema Ehrenberg del antiguo lago Matano, Indonesia". Diatom Research . 33 (2): 241–250. doi :10.1080/0269249X.2018.1513868. ISSN  0269-249X. S2CID  91377564.
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