Abstract- Lake Matano of Indonesia, the 8th deepest lake on Earth, is an Fe-rich (ferruginous) end-member aquatic ecosystem and is the best known modern analogue for the ecology of Earth's earliest oceans. A culmination of geological, climatic and biological processes has resulted in an Fe-centric aquatic ecosystem in which anaerobic microbial communities are largely sustained by cycling Fe and CH4. Fe-rich soils of the catchment basin supply an abundance of Fe (hydr)oxides to Lake Matano's sediments. Limited vertical mixing in Lake Matano has generated a persistent, 100 m deep pycnocline which is sustained by minimal seasonal temperature fluctuations and steep basin morphology. This pycnocline separates an oxic surface layer from Fe(II) and CH4-rich bottom waters. Ferruginous conditions in Lake Matano limit dissolved P concentrations in the oxic surface layer where they are apt to restrict primary production. Chlorobiaceae, which populate the deep ferruginous chemocline comprise an important component of Lake Matano's phototrophic community. Given the absence of sulfide, the metabolisms of these novel, deep-water, anoxygenic phototrophs are likely driven by Fe(II) oxidation. Methanogenesis dominates organic matter degradation despite Lake Matano's thermodynamic propensity for Fe reduction. Biogenic methane accumulates in the anoxic bottom water and supports the activity of aerobic and anaerobic methanotrophs. Cr concentrations in Lake Matano are relatively high and reflect the geology of the catchment basin. Removal of Cr from the surface waters is driven by the reduction of Cr(VI) by Fe(II) supplied from the anoxic bottom water. The ensuing downward Cr flux maintains dissolved Cr(VI) concentrations in the surface waters below international guidelines. Lake Matano's physical structure, abundance of Fe and dearth of sulfate mirror the stratified ferruginous conditions thought to prevail in Earth's early oceans. The finding that anoxygenic phototrophs prolifer / Résumé- Le lac Matano en Indonésie, le 8ème lac le plus profond sur terre, est un écosystème aquatique extrèmement riche en Fe (ferrugineux) et est le meiller analogue moderne de l'écologie des océans primitifs terrestres. La combinaison de processus géologiques, climatiques et biologiques a résulté en un écosytème aquatique centré sur le Fe dans lequel les communautés microbiennes anaérobiques se développent largement autour des cycles du Fe et du CH4. Les sols riches en Fe du bassin de drainage fournissent en abondance des (hydro)xides de Fe aux sédiments du lac Matano. Un mélange vertical limité dans le lac Matano a généré une pycnocline persistante à 100 m de profondeur qui est maintenue par des fluctuations de température saisonnières minimales et une morphologie de bassin pentue. Cette pycnocline sépare une couche oxique de surface des eaux de fond riches en Fe(II) et CH4. Les conditions ferrugineuses du lac Matano limitent les concentrations en P dissous dans la couche oxique de surface où elles peuvent restreindre la production primaire. Les Chlorobiacées, qui peuplent la profonde et ferrugineuse chimiocline, sont une importante composante de la communauté phototrophe du lac Matano. Étant donnée l'absence de sulfures, la métabolisme de ces nouveaux phototrophes anoxygéniques d'eaux profondes sont vraisemblablement contrôlés par l'oxidation de Fe(II). La méthanogénèse domine la dégradation de la matière organique malgré la propension thermodynamique du lac Matano pour la réduction du Fe. Le méthane biogénique s'accumule dans les eaux de fond anoxiques et supporte l'activité de méthanotrophes aérobiques et anaérobiques. Les concentrations en Cr dans le lac Matano sont relativement élevées et réflètent la géologie du bassin de drainage. La perte de Cr des eaux de surface se fait par la réduction du Cr(VI) par le Fe(II), apporté par l'eau de fond anoxique. Le flux descendant de Cr qui s'ensuit maintient
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LACETR/oai:collectionscanada.gc.ca:QMM.21977 |
| Date | January 2008 |
| Creators | Crowe, Sean |
| Contributors | Alfonso Mucci (Internal/Supervisor), Bjorn Sundby (Internal/Cosupervisor2) |
| Publisher | McGill University |
| Source Sets | Library and Archives Canada ETDs Repository / Centre d'archives des thèses électroniques de Bibliothèque et Archives Canada |
| Language | English |
| Detected Language | French |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation |
| Format | application/pdf |
| Coverage | Doctor of Philosophy (Department of Earth and Planetary Sciences) |
| Rights | All items in eScholarship@McGill are protected by copyright with all rights reserved unless otherwise indicated. |
| Relation | Electronically-submitted theses. |
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