Title Manganese Oxide Production at Onneto Yunotaki Falls

  • Hokkaido
Topic(s):
Nature/Ecology
Medium/Media of Use:
Interpretive Sign
Text Length:
251-500
FY Prepared:
2020
Associated Tourism Board:
Akan-Mashu National Park mankitsupurojiekuto chiikikyogikai

オンネトー湯の滝におけるマンガン酸化物の生成


この滝では、温水、金属イオン、微生物および酸素が組み合わされて、マンガン酸化物を生成する独特な環境が作られています。


温水とマンガンイオン

雨水が湯の滝の溶岩流にしみ込み、地表下の火山活動によって温められると、溶岩内のマンガン鉱床がイオン (Mn2+) としてこの水に溶け込みます。このマンガンイオンを含む温水がオンネトー湯の滝から湧き出します。


シアノバクテリアと酸素

シアノバクテリア (藍藻) は水中で育ち、岩の表面に「微生物マット」と呼ばれるじゅうたんのような層を形成します。シアノバクテリアはごく小さな微生物です。 大きな群体で成長することが多く、群体は肉眼で見えます。シアノバクテリアは、まさにオンネトー湯の滝のような、水が温かく日光と栄養が豊富な環境でよく育ちます。シアノバクテリアは、光合成により、日光を使って水と二酸化炭素を炭水化物に変え、この炭水化物がシアノバクテリアの栄養になります。その副産物として、酸素が水中に放出されます。


マンガン酸化細菌

シアノバクテリアのじゅうたんは、マンガン酸化細菌など多くの微生物が生息する場所です。オンネトー湯の滝の水は、湯の滝溶岩流からしみ出てくるため、マンガンイオンが比較的高濃度で (3ppm) 含まれています。マンガン酸化細菌は、マンガンイオンと酸素を反応させ、マンガン酸化物を形成します。マンガン酸化物は黒褐色で固体の無機化合物です。マンガン酸化物は水面にたまり、滝の下の岩を覆うシアノバクテリアの層に沈殿します。それにより、岩は黒くなります。


Manganese Oxide Production at Onneto Yunotaki Falls


The combination of hot water, metallic ions, microbes, and oxygen at the falls creates a unique environment that produces manganese oxide.


Hot water and manganese ions

As rainfall seeps into the Yunotaki Lava Flow and is heated by volcanic activity below the surface, manganese mineral deposits in the lava dissolve into the water as Mn2+ ions. Hot water containing the manganese ions flows out from the springs at Onneto Yunotaki Falls.


Cyanobacteria and oxygen

Cyanobacteria, also known as blue-green algae, grow in the water and form a carpet-like layer, called a microbial mat, on the surface of the rocks. Cyanobacteria are microscopic organisms that often grow in large colonies, making them visible to the naked eye. They thrive in nutrient-rich environments with warm water and a lot of sunlight, exactly like Onneto Yunotaki Falls. Through photosynthesis, the cyanobacteria use the sunlight to convert water and carbon dioxide into carbohydrates that feed the algae. Oxygen is discharged into the water as a byproduct.


Manganese-oxidizing bacteria

The carpet of cyanobacteria is a habitat of many microbes, including manganese-oxidizing bacteria. The water at Onneto Yunotaki Falls contains a relatively high density of manganese ions (3 parts per million) due to having seeped through the Yunotaki Lava Flow. The bacteria cause the manganese ions and oxygen to react, forming manganese oxide, an inorganic, blackish-brown solid compound. Manganese oxide accumulates on the surface of the water and settles into the layer of cyanobacteria covering the rocks under the falls, turning the rocks black.


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