КАРСТ: АТМОСФЕРНИ ПРОЦЕСИ И ПЕЙЗАЖИ - ОКОЛЕН СВЯТ - 2025

В карстов, карстов или карстов релеф, е под формата на релеф, чийто произход се дължи на атмосферни процеси чрез разтваряне на разтворимите скалите варовици, доломити и гипс. Тези релефи се характеризират с представяне на подземна дренажна система с пещери и дренажи.

Думата карст идва от немския карст, дума, използвана за обозначаване на италианско-словенския район Карсо, където изобилстват карстови форми. Кралската испанска академия одобри използването на двете думи „карст“ и „карст“, с равностойно значение.

Фигура 1. Планините Анага, Тенерифе, Канарските острови, Испания. Източник: Ян Краус чрез flickr.com/photos/johny

Варовиковите скали са утаечни скали, съставени главно от:

• Калцит (калциев карбонат, СаСО ₃).
• Магнезит (магнезиев карбонат, MgCO ₃).
• Минерали в малки количества, които променят цвета и степента на уплътняване на скалата, като глини (агрегати от хидратирани алуминиеви силикати), хематит (минерал на железен оксид Fe ₂ O ₃), кварц (силициев оксид минерал SiO ₂) и сидерит (железен карбонат минерал FeCO ₃).

Доломитът е утаена скала, изградена от минерала доломит, който е двоен карбонат от калций и магнезий CaMg (CO ₃) ₂.

Гипсът е скала, съставена от хидратиран калциев сулфат (CaSO _4, 2H ₂ O), който може да съдържа малки количества карбонати, глина, оксиди, хлориди, силициев диоксид и анхидрит (CaSO ₄).

Карстови метеорологични процеси

Химичните процеси на образуване на карст включват следните реакции:

• Разтваряне на въглероден диоксид (CO ₂) във вода:

CO ₂ + H ₂ O → H ₂ CO ₃

• Дисоциацията на въглеродна киселина (H ₂ CO ₃) във вода:

H ₂ CO ₃ + H ₂ O → HCO ₃ ^- + H ₃ O ⁺

• Разтварянето на калциев карбонат (СаСО ₃) чрез атака с киселина:

CaCO ₃ + H ₃ O ⁺ → Ca ²⁺ + HCO ₃ ^- + H ₂ O

• С получена обща реакция:

CO ₂ + H ₂ O + CaCO ₃ → 2HCO ₃ ^- + Ca ²⁺

• Действието на леко киселинни газирани води, произвеждащи дисоциацията на доломита и последващ принос на карбонати:

CaMg (CO ₃) ₂ + 2H ₂ O + CO ₂ → CaCO ₃ + MgCO ₃ + 2H ₂ O + CO ₂

Фактори, необходими за появата на карстов релеф:

• Съществуването на варовикова скална матрица.
• Богатото присъствие на вода.
• Значителната концентрация на CO ₂ във водата; тази концентрация се увеличава с високо налягане и ниски температури.
• Биогенни източници на CO ₂. Наличие на микроорганизми, които произвеждат CO ₂ чрез процеса на дишане.
• Достатъчно време за действието на водата върху скалата.

Механизми за разтваряне на гостоприемната скала:

• Действието на водни разтвори на сярна киселина (H ₂ SO ₄).
• Вулканизъм, при който потоците от лава образуват тръбни пещери или тунели.
• Физическо ерозивно действие на морската вода, която произвежда морски или крайбрежни пещери, поради въздействието на вълните и подкопаването на скалите.
• Крайбрежните пещери, образувани от химическото действие на морската вода, с постоянно разтваряне на гостоприемни скали.

Геоморфология на карстови релефи

Карстов релеф може да се образува в или извън скалата гостоприемник. В първия случай се нарича вътрешен карстов, ендокарстичен или хипогенен релеф, а във втория случай външен карстов, екзокарстичен или епигенен релеф.

Фигура 2. Карстов релеф в Ковадонга, Астурия, Испания. Източник: Mª Кристина Лима Базан през

-Вътрешен карстов или ендокарстичен релеф

Подземните водни течения, които циркулират в леглата на въглеродни скали, копаят вътрешни течения в големите скали, чрез процесите на разтваряне, които споменахме.

В зависимост от характеристиките на бича възникват различни форми на вътрешен карстов релеф.

Сухи пещери

Сухите пещери се образуват, когато вътрешните потоци от вода напускат тези канали, които са издълбани през скалите.

Галерии

Най-простият начин да бъдете изкопани от вода вътре в пещерата е галерията. Галереите могат да бъдат разширени, за да образуват „сводове“ или могат да бъдат стеснени и да образуват „коридори“ и „тунели“. Могат да се образуват и „разклонени тунели“ и издигания на вода, наречени „сифони“.

Сталактити, сталагмити и колони

През периода, когато водата току-що е оставила своя ход вътре в скала, останалите галерии са оставени с висока степен на влажност, излъчвайки водни капчици с разтворен калциев карбонат.

Когато водата се изпарява, карбонатът се утаява в твърдо състояние и се появяват образувания, които растат от земята, наречени "сталагмити", а други образувания растат висящи от тавана на пещерата, наречени "сталактити".

Когато сталактит и сталагмит се срещат в едно и също пространство, обединяващи се, в пещерите се образува „колона“.

Оръдия

Когато покривът на пещерите се срути и рухне, се образуват "каньони". По този начин се появяват много дълбоки разрези и вертикални стени, където могат да текат повърхностни реки.

-Външен карстов, екзокарстичен или епигенен релеф

Разтварянето на варовик чрез вода може да пробие скалата върху повърхността й и да образува празнини или кухини с различна големина. Тези кухини могат да бъдат с диаметър от няколко милиметра, големи кухини с диаметър няколко метра или тръбни канали, наречени „лапиации“.

Тъй като лапиаз се развива достатъчно и генерира депресия, се появяват други карстови форми, наречени "канали", "ували" и "полета".

Dolinas

Заборът за мивка е депресия с кръгла или елиптична основа , чийто размер може да достигне няколкостотин метра.

Често в мивките се натрупва вода, която чрез разтваряне на карбонатите изкопава мивка във формата на фуния.

грозде

Когато няколко мивки се разрастват и се присъединят към голяма депресия, се образува "грозде".

Poljés

Когато се образува голяма депресия с плоско дъно и размери в километри, тя се нарича „poljé“.

Полето на теория е огромно грозде, а в него се намират най-малките карстови форми: ували и потници.

В Poljés се образува мрежа от водни канали с мивка, която се впуска в подземните води.

Фигура 3. Куева дел Фантасма, Апрада-тепуи, Венецуела. (Спазвайте хората от лявата страна на изображението за справка с размера). Източник: MatWr, от Wikimedia Commons

Карстовите образувания като жизнени зони

В карстовите образувания има междугранулярни пространства, пори, стави, фрактури, цепнатини и канали, чиито повърхности могат да бъдат колонизирани от микроорганизми.

Фотични зони в карстови образувания

В тези повърхности на карстовите релефи се генерират три фототични зони в зависимост от проникването и интензивността на светлината. Тези зони са:

• Входна зона: тази зона е изложена на слънчево облъчване с ежедневен осветителен цикъл ден и нощ.
• Здрач зона: междинна фототична зона.
• Тъмна зона: зона, където светлината не прониква.

Фауна и адаптации във фотичната зона

Различните форми на живот и техните механизми за приспособяване са пряко свързани с условията на тези фототични зони.

Зоните за влизане и здрач имат поносими условия за различни организми - от насекоми до гръбначни.

Тъмната зона представя по-стабилни условия от повърхностните зони. Например, той не се влияе от вятърната турбуленция и поддържа практически постоянна температура през цялата година, но тези условия са по-екстремни поради липсата на светлина и невъзможността за фотосинтеза.

Поради тези причини дълбоките карстови зони се считат за бедни на хранителни вещества (олиготрофни), тъй като в тях липсват фотосинтетични първични производители.

Други ограничаващи условия в карстови образувания

Освен липсата на светлина в ендокарстични среди, в карстовите образувания има и други ограничаващи условия за развитието на жизнените форми.

Някои среди с хидрологични връзки с повърхността могат да претърпят наводнение; пустинните пещери могат да изпитат дълги периоди на суша, а вулканичните тръбни системи могат да изпитат подновена вулканична активност.

Във вътрешни пещери или ендогенни образувания могат да възникнат и различни животозастрашаващи състояния, като токсични концентрации на неорганични съединения; сяра, тежки метали, екстремна киселинност или алкалност, смъртоносни газове или радиоактивност.

Микроорганизми на ендокарстичните зони

Сред микроорганизмите, които обитават ендокарстични образувания, можем да споменем бактерии, археи, гъбички, а има и вируси. Тези групи микроорганизми не представят многообразието, което проявяват в повърхностните местообитания.

Много геоложки процеси като окисляване на желязо и сяра, амонификация, нитрификация, денитрификация, анаеробно окисляване на сяра, редукция на сулфат (SO ₄ ^2-), циклизация на метан (образуване на циклични въглеводородни съединения от метан СН ₄) други са медиирани от микроорганизми.

Като примери за тези микроорганизми можем да посочим:

• Leptothrix sp., Който влияе на утаяването на желязо в пещерите Borra (Индия).
• Bacillus pumilis, изолиран от пещерите Сахастрадхара (Индия), медиирайки утаяването на калциев карбонат и образуването на калцитни кристали.
• Нишковидните серни окисляващи бактерии Thiothrix sp., Открити в пещера Долен Кейн, Уайоминг (САЩ).

Микроорганизми на екзокарстичните зони

Някои екзокарстни образувания съдържат deltaproteobacteria spp., Acidobacteria spp., Nitrospira spp. и протеобактерии spp.

Видове от родовете: Epsilonproteobacteriae, Ganmaproteobacteriae, Betaproteobacteriae, Actinobacteriae, Acidimicrobium, Thermoplasmae, Bacillus, Clostridium и Firmicutes, наред с други, могат да бъдат открити в хипогенни или ендокарстни образувания.

Пейзажи на карстови образувания в Испания

• Парк Лас Лорас, определен от ЮНЕСКО за световен геопарк, разположен в северната част на Кастилия и Леон.
• Пещера Папелона, Барселона.
• Пещера Ардалес, Малага.
• Пещера Santimamiñe, празна страна.
• Пещера Коваланас, Кантабрия.
• Пещерите Ла Хаза, Кантабрия.
• Miera Valley, Кантабрия.
• Сиера де Гразалема, Кадис.
• Пещерата на Тито Бустило, Рибадесела, Астурия.
• Torcal de Antequera, Малага.
• Серо дел Йеро, Севиля.
• Масиф де Кабра, Subbética Cordobesa.
• Природен парк Sierra de Cazorla, Jaén.
• Планина Анага, Тенерифе.
• Масив от Лара, Навара.
• Долината Рудрон, Бургос.
• Национален парк Ордеса, Уеска.
• Сиера де Трамонтана, Майорка.
• Манастир Пиедра, Сарагоса.
• Омагьосан град, Куенка.

Пейзажи на карстови образувания в Латинска Америка

• Езерата на Монтебело, Чиапас, Мексико.
• El Zacatón, Мексико.
• Долинас де Чиапас, Мексико.
• Сеноти на Куинтана Роо, Мексико.
• Какахуамилпа гротове, Мексико.
• Темписке, Коста Рика.
• Пещера Рорайма Сур, Венецуела.
• Пещерата на Чарлз Брюер, Чиманта, Венецуела.
• La Danta System, Колумбия.
• Gruta da Caridade, Бразилия.
• Cueva de los Tayos, Еквадор.
• Cura Knife System, Аржентина.
• Остров Мадре де Диос, Чили.
• Формиране на Ел Лоа, Чили.
• Крайбрежната зона на Кордилера де Тарапака, Чили.
• Кутерво формация, Перу.
• Пукара формация, Перу.
• Пещера Умаджаланта, Боливия.
• Формиране на Поланко, Уругвай.
• Валеми, Парагвай.

Препратки

1. Barton, HA и Northup, DE (2007). Геомикробиология в пещерната среда: минала, настояща и бъдеща перспектива. Списание за пещерни и карстови изследвания. 67: 27-38.
2. Culver, DC и Pipan, T. (2009). Биологията на пещерите и други подземни местообитания. Оксфорд, Великобритания: Oxford University Press.
3. Engel, AS (2007). За биоразнообразието на сулфидни карстови местообитания. Списание за пещерни и карстови изследвания. 69: 187-206.
4. Краич, К. (2004). Пещерите биолози откриват заровено съкровище. Science. 293: 2,378-2,381.
5. Li, D., Liu, J., Chen, H., Zheng, L. and Wang, k. (2018). Реакции на почвените микробни съобщества към отглеждането на фуражна трева в деградирали карстови почви. Деградация и развитие на земята. 29: 4,262-4,270.
6. doi: 10.1002 / ldr.3188
7. Northup, DE и Lavoie, K. (2001). Геомикробиология на пещерите: преглед. Списание Geomicrobiology. 18: 199-222.