Le lac Mono, traduction de Mono lake en anglais, est un lac salé situé dans le désert de la Sierra Nevada en Californie, à environ 13 km à l’est du parc du Yosemite, près de la ville de Lee Vining. Ce lac au milieu d'une vaste et ancienne caldeira est un écosystème original et inhabituellement productif.

Ses 25 km de berges et 180 km2 d'étendue d'eau servent d’habitat, de lieu de reproduction et de gué pour beaucoup d’espèces d’oiseaux sédentaires ou migrateurs. Selon les ornithologues du Mono Lake Comitee, plusieurs millions d'oiseaux passent par le lac Mono pendant leur voyage.

La contrée du lac Mono à l'est de la Yosemite Valley est composée de roches volcaniques. Les épanchements de laves à partir des principaux orifices de coulées ou d'expulsion par projection ont recouvert 650 km2. La géomorphologie actuelle serait le résultat d'une gigantesque explosion de la chambre magmatique il y a 750 000 ans annihilant les formes bombées.

Mono Lake est célèbre pour la concrétion atypique d'argiles cimentées à la chaux hydraulique appelée tufa, qui, sous forme de tours, se montre surtout sur les rives méridionales du lac. Ces colonnes dures d'aspect ruiniforme signalent la rencontre des eaux chaudes sous pression riches en ions calcium et des eaux plus froides du lac chargées d'anhydride carbonique. La réaction permet la cimentation des particules argileuses agglutinées dès l'embouchure de la source chaude jusqu'à la matérialisation de la limite du flux d'eaux calciques au sein du lac. Avec le temps, la source intermittente se dote de conduits traçants enveloppés par une épaisse carapace de béton, à base d'argiles cimentées par le carbonate de calcium formé in situ. Les sources chaudes disparues, les tufas, résistantes à l'érosion, se dressent, de plus en plus visibles sur les rives avec l'abaissement du niveau du lac.

Cette formation géothermique dans les profondeurs argileuses du lac n'a donc, malgré son nom proche, rien à voir avec le tuf volcanique, ni le simple tuf calcaire ou travertin des formations sédimentaires de sources ou de rivières. Elle s'apparente aux tours minérales qui permettent une vie originale dans les fonds marins au sein ou à proximité des principales chaînes des dorsales océaniques : ces tours éjectent aussi des sources chaudes et cette activité est l'origine de leur érection. Les fonds proches de la dorsale de l'océan Atlantique et même les fonds entourant le Groenland en révèlent.

Depuis que quatre des cinq rivières qui alimentent le lac Mono ont été dérivées vers l'aqueduc de Los Angeles, en 1941, son niveau est descendu de 15 mètres, rendant encore plus visibles les nombreux tufas.

Ce lac possède l'une des plus grosses concentrations en sel, il y aurait environ 280 000 tonnes de sel dissous dans l'eau du lac, soit une concentration de 78 g/l en 2002.). Le lac Mono de la Californie est non seulement presque trois fois plus salé que l'océan, mais aussi beaucoup plus alcalin.

À cause de la nature alcaline du lac Mono (pH de 10, peu éloigné de la soude caustique), aucun poisson ne vit dans le lac, mais une espèce de crevette, l'artémie (Artemia monica) y vit (et n'est trouvée que là). Une toute petite mouche (Ephydra hians) s'y est également adaptée, trouvée à la surface de l'eau, mais également sous l'eau où elle peut survivre un certain temps en s'entourant d'une bulle d'air, qui lui permet de descendre sous l'eau se nourrir de microalgues (cependant la couche cireuse hydrofuge de cette mouche peut être altérée par des résidus de crème solaire provenant d'humains pénétrant parfois dans le lac.

La présence de ces invertébrés fait du lac une étape essentielle pour la plupart des oiseaux migrateurs de cette région du monde.

En 2008, Thomas Kulp et ses collègues de l’Institut américain de géologie nommé U.S. Geological Survey ont annoncé avoir trouvé, dans le lac Mono, une nouvelle et unique forme de photosynthèse basée sur l’arsenic : une « bactérie pourpre » et une cyanobactérie capables d'extraire de l'énergie d'une forme de l'arsenic, pouvant vivre sans consommer d’eau libre en oxydant l'arsénite (forme dissoute d’arsenic) pour en faire de l'arséniate, et ensuite fabriquer des molécules organiques. Une colonie de ces bactéries a pu être cultivée uniquement en présence d’arsénite. Des bactéries de ce type auraient pu faire partie des premières bactéries à peupler la Terre primitive.
Le 2 décembre 2010, la NASA a annoncé que les bactéries d'une souche d'Halomonas baptisée GFAJ-1 découverte par Felisa Wolfe-Simon avaient une particularité retrouvée nulle part parmi toutes les autres formes de vies terrestres, cette souche serait capable de croître en absence de phosphore, et utiliserait l'arsenic pour le remplacer.

Ces annonces ont depuis fait l'objet de réfutations publiées dans la revue Science.