Лук'яненко Е.А.
Культура народів Причорномор'я. - 2001. - №17. - С.20-23 .

Вплив антропогенних чинників на підземний ландшафт спелеокомплекса «Печера Мармурова»

Облік і вивчення рекреаційних ресурсів України є неодмінною умовою розвитку туристично-екскурсійної галузі. Широке розвиток карсту на території України зумовлює наявність спелеоресурсов у вигляді великих карстових порожнин перспективних для обладнання і організації туристично-екскурсійних спелеокомплексов [1]. Серед них виділяються печери Гірського Криму та Подільсько-Буковинської карстової області. У даній статті розглядається досвід експлуатації підземних ландшафтів карстових порожнин Мармурова і Еміне-Баїр-Хосар, що входять до складу спелеокомплекса «Печера Мармурова» на карстовому масиві чатир-даг.

Рішення завдань обладнання, раціональної експлуатації, перспективного розвитку туристсько-екскурсійного комплексу «Печера Мармурова» вимагало систематизації та узагальнення різноманітної інформації про підземному ландшафті карстових порожнин Мармурова і Еміне-Баїр-Хосар, накопиченої протягом 10 років.

Під антропогенними чинниками, що роблять вплив на підземний ландшафт печерного комплексу «Мармурова» автор в даному конкретному випадку, розуміє вплив на печерну середу в результаті експлуатації печери як екскурсійного об'єкта.

Благоустрій та експлуатація печери як екскурсійного об'єкта є чинником, що серйозно впливає на її середовище, і здатним змінити її до небезпечної ступеня необоротної зміни головних властивостей підземного ландшафту - тих властивостей, які і викликали потребу в екскурсійній експозиції печери. Це, звичайно, крайній випадок, що рідко реалізується, але завдання мінімізації змін підземного ландшафту печери є однією з найважливіших при її благоустрій та експлуатації.

В роботі Т. Хітона запропонована досить ефективна концепція енергетичних рівнів печер. За його класифікацією, печери можуть бути розділені на три категорії: высокоэнергетичные, среднеэнергетичные і низкоэнергетичные.

Высокоэнергетичные печери регулярно переживають події великої енергії, наприклад періодичні паводки (нижні поверхи Червоних печер, Крим, Долгоруковський масив); для них характерний значний меженний стік.

У среднеэнергетичных печерах найбільш потужні сили є принаймні на порядок менше энергетичными, ніж діючі в печерах попередньої категорії : спокійно поточна вода, повітряна тяга або діяльність тварин.

Низкоэнергетичные печери характеризуються ще на порядок менше энергетичными подіями: найбільш значними подіями є падіння крапель зі склепінь. Такі энергетичные стану середовища, на думку автора, можуть мати місце в різних ділянках однієї печери.

Вплив екскурсійної експлуатації повинно розглядатися в контексті вищеназваних станів. У печерах першої категорії вплив експлуатацію на природне середовище практично не відчутно: такі печери або ділянки печер можуть бути за короткий проміжок часу (місяць, рік) істотно перетворені гравітаційними процесами або паводком. У печерах другого типу ( які зазвичай найбільш багаті натічними утвореннями) потік відвідувачів може надавати більш істотний вплив, так як вивільнена при цьому енергія може бути однопорядковой з енергією природних процесів.

Різні ділянки печер Мармурова, Еміне-Баїр-Хосар знаходяться в різних енергетичних станах. Наприклад, Галерея казок, Зал Перебудови, Плотинный, Гуровий (Мармурова печера), Північна галерея, Верхній Баїр (печера Еміне-Баїр-Баїр) - відносяться до среднеэнергетичным середовищ; Деякі зали Нижній Мармурової і Нижнього Баїра - можна віднести до низкоэнергетичным середовищ. Таким чином, екскурсійна траса і потік відвідувачів в їх межах повинен буде викликати найбільш виражене обурення середовища.

Основними чинниками антропогенного впливу на підземний ландшафт є:

- Обладнання екскурсійних маршрутів, спорудження другого - штучного входу в печеру;
- Вплив освітлення;
- Вплив екскурсійного відвідування.

Всі ці фактори в свою чергу різною мірою впливають на елементи підземного ландшафту.

1. Обладнання екскурсійних маршрутів.

В результаті обладнання екскурсійних маршрутів в пешере змінився поперечний і поздовжній профіль ходів і галерей. З'явилися штучні елементи підземного ландшафту: бетонні доріжки, кам'яні кладки, перила, штучні тунелі і траншеї.

За оцінками фахівців Міжнародної Асоціації екскурсійних печер обладнання маршрутів в печерах комплексу проведено на високому технічному рівні. При будівельних роботах були прийняті всі заходи щодо максимального збереження первозданності натечного оздоблення печер, що входять до складу спелеокомплекса.

Вплив будівництва другого штучного входу в печеру вплинуло на такий важливий елемент підземного ландшафту як мікроклімат. В результаті у привходовій її частини в межах 5 - 6 метрів від вхідних дверей утворилася локальна циркуляція повітря за нею виникла невелика «буферна підзона», на яку впливає, як привходовая, так і основна «нейтральна мікрокліматична зона» печери. Поява крижаних натікань в зимовий період у привходовій частині печери пов'язано з ием додатковим повітрообміном з поверхнею, що відбувається через другий вхід в порожнину, і є наслідком більшої залежності «привходовій» зони від зміни температури на поверхні.

2. Вплив освітлення.

Система освітлення в печері генерує певну кількість тепла. У зв'язку з цим температура в печері збільшується і досягає стаціонарних значень, що перевищують природні. Поблизу джерела світла ефект може бути як фізичний (температурний), так і біологічний. У разі використання ламп розжарювання температурний ефект посилюється, якщо світильники розташовані поблизу поверхонь стін, напливів і т. ін. Наприклад, у печері Кастелляна (Італія) температура скельної стіни в 50 см від світильника потужністю 1 кВт збільшилася за кілька секунд від 15ºС до 25ºС, із зменшенням відносної вологості від 95 - 100% до 55 - 60% і виникненням сильного висхідного потоку повітря.

Відчутне збільшення температури і вологості в середній частині Тигрового ходу пояснюється як природними причинами (тут вона була вище в початковий період експлуатації) так і техногенними. Але підвищення температури і зміна вологості необхідно розглядати як похідну від двох факторів: впливу освітлення і впливу відвідувачів.

Проаналізувавши дані режимних спостережень за температурою повітря в печері Мармурова можна зробити висновок, що підвищення температури незначні, максимально - в середині Тигрового ходу до 12 º с (середня для цієї зони 10ºС). Аналогічно відбувається підвищення абсолютної вологості в цій зоні печери до 13 Мб (середня для цієї точки 12,3 Мб).

Біологічний ефект - полиферация водоростей і мохів навколо джерел світла - є звичайною проблемою екскурсійних печер. Ці організми не тільки чинять негативний вплив на естетичний вигляд печери, але також викликають активну корозію напливів за рахунок біохімічних процесів. Розвитку водоростей і мохів найбільшою мірою сприяють широко поширені лампи розжарювання, що мають спектр емісії, що покриває типові діапазони абсорбції рослинних організмів. Газосветные лампи («холодного світла») значно менше стимулюють ріст зелених водоростей і мохів.

За рахунок дії спрямованого пучка світла на поверхню стін і напливів (як наслідок збільшення температури) збільшилася кількість мікроорганізмів, представлених азотфіксуючими бактеріями, гетеротрофами, актиноміцетами, мікроскопічними грибами і водоростями. Збільшення вмісту даних мікроорганізмів у повітряному середовищі відзначено у всіх печерах комплексу, але патогенних серед них на сьогоднішній день не виявлено.

3. Вплив відвідувачів.

Температурне забруднення.

Розрахунки температурного впливу досить складні, так як кількість тепла, що виділяється людиною, варіює в широких межах і залежить як від факторів середовища (температури і вологості повітря), так і від індивідуальних особливостей відвідувачів (розміри, швидкість руху, одяг та ін) Спостереження, виконані в картинном залі печери Альтаміра (Іспанія), показали, що один середньостатистичний відвідувач виділяє тепла в межах від 82 до 116 ватт ( 1ватт = 1 Дж/с). Якщо людина рухається, отот показник збільшується до170 ват. Річний приплив тепла від відвідувачів (Е, Дж/сек) може бути оцінена за формулою:

E = 170 x t x 3600 x N

де: t - середній час екскурсії в годинах;
N - загальна кількість відвідувачів в рік.

Розрахунки, проведені для печери Фрасасси в Італії показали, що при потоці екскурсантів в 500000чел/рік і середньої тривалості екскурсії 1,5 години, загальна кількість виділеного тепла складе 4,59 х 10 Дж/сек щорічно.

В печері Мармурова цей показник буде дорівнює 1,41х10Дж/с (максимальний потік 230000чел./рік,(1992р.) тривалість екскурсії-1 година), що в два з гаком рази менше ніж в печері Фрасасси. Слід зазначити, об'єм порожнин в екскурсійній частині печери Мармурової в кілька разів менше, ніж у печері Фрассаси, так що тепловий вплив потоку екскурсантів на середу в Мармуровій більш значно. Це ж відноситься і до печери Еміне-Баїр-Хосар. Тепло, виділюване відвідувачами, підвищує температуру повітря в околицях екскурсійної траси, час відновлення температури після проходження групи досягає декількох десятків хвилин.

Фізична (аерозольне) забруднення.

Потік екскурсантів може викликати фізичне забруднення печерного середовища. Дослідженнями, проведеними в Кунгурской печери в 1992 році виявлено, що потік екскурсантів є серйозним джерелом аерозольних забруднень, підвищує природний фон на порядок і більше. Вимірювання, проведені при проходженні екскурсій у відносно «чистих» залах печери виявили деякі закономірності. Група екскурсантів (40 осіб) збільшує концентрацію аерозолю розміром 0,3 мкм в зоні від 2 до 4 м від екскурсійної траси в 5-8 разів. Інтенсивність «продукції» аерозолів одним екскурсантом оцінена в 109 частинок/хв. Вимірювання в різних залах показали, що «эрозолепроизводительность» екскурсантів слабо змінюється за час його перебування в печері. У дні, коли екскурсії не проводяться, за добу концентрація аерозолів падає майже на порядок. При моделюванні струшування одягу імітує ходьбу, були отримані спектри аерозолів, подібні зі спектрами, отриманими при проходженні екскурсій. Рух ногами по підлозі печери, майже завжди увлажненному, не збільшувало концентрації аерозолів. Таким чином, основним джерелом аерозольного забруднення при проходженні групи є одяг і волосся екскурсантів.

В печері Мармурова один екскурсант генерує близько 6 х 109 частинок за 1 годинну екскурсію. Такі ж показники і в печері Еміне-Баїр-Хосар. При екскурсійному потоці (max зареєстрованому) 230000 чол/рік в печеру щорічно привноситься близько 1,4 х 10 9 аерозольних частинок. Зважаючи малої інтенсивності повітрообміну, більша частина яких осідає в печері. В практиці експлуатації ряду екскурсійних печер зазначено, що з потоком відвідувачів пов'язаний так званий «лінт» - волокнисті частинки шерсті, бавовни та синтетичних матеріалів. Обложений лінт в Карлсбадською печері візуально помітний і погіршує вигляд напливів. Середня швидкість нагромадження лінту оцінена в 2 кг в рік (оцінка проводилася за вагою висушеного до 30 % вологості лінту). За весь час її експлуатації статус Національного парку в ній накопичилося 74,8 кг лінту [2]. У Карлсбадською печері постійно проводяться роботи по очищенню різних ділянок від лінту. В окремих залах чистка проводиться з періодичністю з 7-10 років, а загальні витрати на ці роботи становлять близько 2000 людино-годин на рік.

Хімічне забруднення.

Хімічне забруднення викликається відвідувачами, полягає у виділення діоксиду вуглецю. Будь-яке збільшення концентрації СО₂ може вплинути на хімічну рівновагу печерних вод і мінеральних утворень. Модель, що описує варіації діоксиду вуглецю в залежності від потоку відвідувачів, була запропонована Е. Вилларом в 1986году. Концентрація СО₂ пропорційна кількості відвідувачів та часу їх перебування в печері:

C(T) = 1,7 x 10 x N x t

де C(T) - зміна концентрації СО₂ (в промилях) за час Т;
N - кількість відвідувачів;
T - час перебування відвідувачів (годину);
V - обсяг печерного залу (м³).

У печері Альтаміра (Іспанія) концентрація діоксиду вуглецю відновлюється до початкових значень через 12 годин після перебування групи з 6 чоловік протягом 0,3 - 1 година. Підвищення концентрації СО₂ в печері може істотно підвищити агресивність вод і викликати корозію напливів, кристалів, наскальних малюнків [3].

У періоди інтенсивного відвідування печери Мармурова у галереї Казок (обсяг 5020 м³) у денні годинник постійно знаходиться близько 40 осіб. Наведені розрахунки показали, що концентрація СО₂ на цій ділянці за 6 годин роботи повинна підвищиться на 8127ppm (об.%). Наявний повітрообмін з поверхнею і залом Перебудови знижує в кілька разів приріст концентрації СО₂ Однак цей показник залишається досить значним: фонова річна концентрація СО₂, що дорівнює 0,42 об.%, може бути за день підвищена майже в 2 рази.

Біологічне забруднення.

Біологічне забруднення полягає у привносе відвідувачами суперечка, бактерій і органічного матеріалу. Це поряд з тепловим забрудненням та освітленням, провокує активне розвиток мохів і водоростей навколо джерел світла, так званої лампової флори (lampflora)[4].

Вже після перших місяців експлуатації печер Мармурова і Еміне-Баїр-Хосар, в них було встановлено істотне збільшення чисельності мікроорганізмів у пробах грунту і повітря. Поєднання двох «джерел забруднення»: вплив відвідувачів та освітлення призвело до зростання кількості мікроорганізмів представлених азотфіксуючими бактеріями, гетеротрофами, актиноміцетами, мікроскопічними грибами і мікроводоростями. Патогенних для організму людини мікроорганізмів на сьогоднішній день у грунті та повітрі печер комплексу не виявлено.

Впливу антропогенного впливу на підвищення радіометричного фону в печерах не зафіксовано. Радіометричними дослідженнями встановлено коливання радіоактивності від 5 до 40 мкР /год, що не представляє небезпеки для відвідувачів ( фон м.сімферополя дорівнює 12 - 15 мкР.час).

Заходи по обмеженню впливу антропогенних чинників на підземний ландшафт.

Як показано вище, в деяких печерах, особливо среднеэнергетичных, вплив екскурсійної експлуатації може грати важливу роль в енергетичному балансі і приводити до істотних змін параметрів печерного середовища. Це повною мірою стосується печер Мармурова і Еміне-Баїр-Хосар. Нижче викладено ряд заходів по обмеженню впливу антропогенних чинників на підземний ландшафт, успішно застосовуються в практиці експлуатації спелеокомплекса.

1. Створення моніторингової мережі спостережних станцій за зміною параметрів печерного середовища. При розробці мережі необхідно передбачати можливість її поширення на знову вводяться в експлуатацію спелеообъекты.

2. Для запобігання змін температури і мінералізації підземних вод, а також їх забруднення необхідно обладнання екскурсійних доріжок бортиками висотою не менше 7 см, що перешкоджають попаданню забруднення з бетонної доріжки. Щотижнева обробка доріжок спеціальним дезінфікуючим розчином ( формалін 10%);

3. Для обмеження привноса енергії система освітлення повинна бути розділена на підсистеми робочого і видовищного освітлення, а також на автономно керовані за допомогою ІЧ променів секції. Це дозволить використовувати мінімальну кількість світильників, достатню для експозиції певної ділянки печери. Встановлення системи дистанційного керування світлом, з допомогою ІЧ променів, в печерах комплексу є найбільш активним способом боротьби з збільшенням кількості лампової флори. Теплове забруднення і зростання флори зменшується при розташуванні світильників на відстані не менше 1,5 - 2 м від стін.

4. Оптимізація структури і часу екскурсійного маршруту. Найбільш актуальна ця проблема для галереї «Тигровий хід»(печера Мармурова). Відкриття штучного виходу в кінці Тигрового ходу дозволить уникнути зворотного проходу відвідувачів і збільшити загальну пропускну здатність печери в 1,5 - 1,7 рази, що в свою чергу підвищить ефективність використання спелеоресурсного потенціалу комплексу. Зниження привноса тепла в Тигровий хід особливо важливо у зв'язку з тим, що ця частина печери характеризується найнижчою енергетичність, і теплове вплив екскурсій суттєво виходить за рамки природних флуктуацій. Слід зазначити, що відкриття штучного виходу може призвести до серйозних порушень печерного мікроклімату із-за зміни структури та активізації повітрообміну. При реалізації цього проекту обов'язково має бути передбачена воздухозапирающая система під вскрывающей штольні. Ці ж заходи значно поліпшать ситуацію, що стосується змін концентрації СО₂ в повітрі печери.

5. Для підтримки існуючого режиму вологості, температури та вмісту СО₂ в обладнаних галереях печер необхідний підрахунок і визначення оптимальної екскурсійної навантаження для кожного екскурсійного маршруту окремо. Заміри мікрокліматичних характеристик повинні проводитись після кожного екскурсійного дня в усіх відвідуваних галереях печер.

6. У процесі досліджень, після отримання перших результатів мікробіологічних спостережень у печері Мармурова визначено низку заходів, які сприяють запобіганню зміни мікробіологічного середовища порожнини:

На ділянках, де спостерігається поширення грибкової інфекції рекомендується вологе зняття мицелиального нальоту з подальшою обробкою інфікованих вогнищ 10% розчином формаліну або фенолу (карболової кислоти). Можлива також обробка бактерицидної кварцовою лампою. Для запобігання розвитку рослинності в печерах рекомендується обладнання на вхідний майданчику пристрої зі спеціальним покриттям, просоченим дезинфікуючим розчином.

Використовувати систему дистанційного керування світлом, періодично змінюючи розташування світильників або принаймні змінювати напрямок пучка світла.

Продовжувати спостереження за мікробіологічної обстановкою в печерах, розробляючи ефективні заходи боротьби з розвитком лампової флори.

7. Для контролю за радіометричним фоном виробляти регулярні вимірювання. Щоб уникнути техногенного забруднення необхідний чіткий контроль за дотриманням техніки безпеки при веденні технічних робіт в печерах, дотримання правил відвідування екскурсійних маршрутів.

Таким чином, наведений у статті матеріал може розглядатися як певний досвід дослідження та експлуатації великої туристсько-екскурсійного спелеокомплекса, який необхідно враховувати при обладнанні печер в карстових областях України.

Література

1. Дублянський В.М., Ломаев А.А. Карстові печери України.- Київ: Наук.думка, 1980. - 180с.
2. R.Kerbo, J.Roth. Cave resources management of Carlsbad caverns national park, 1988, 60 s.
3. Gressel W. Zur Kenntniss der Hohlenmetereologie. - Actes IV Congress speleologi, Ljubljana, 1968, v.3.
4. Statement for Management Jewel Cave National Monument, 1987, 42 s.