KRAS: ZVĚTRALÉ PROCESY A KRAJINY - ŽIVOTNÍ PROSTŘEDÍ - 2025

Kras, kras nebo kras reliéf, je forma topografie, jejichž původ je v důsledku povětrnostních vlivů procesy rozpuštěním rozpustné skály vápence, dolomity a sádry. Tyto reliéfy se vyznačují podzemním drenážním systémem s jeskyněmi a odtoky.

Slovo kras pochází z německého krasu, což je slovo, které se používá k označení italsko-slovinské oblasti Carso, kde krasové reliéfy oplývají hojnost. Královská španělská akademie schválila použití obou slov „kras“ a „kras“ s rovnocenným významem.

Obrázek 1. Hory Anaga, Tenerife, Kanárské ostrovy, Španělsko. Zdroj: Jan Kraus přes flickr.com/photos/johny

Vápencové horniny jsou sedimentární horniny složené hlavně z:

• Vápenec (uhličitan vápenatý, CaCO ₃).
• Magnezit (uhličitan hořečnatý, MgCO ₃).
• Minerály v malých množstvích, které modifikují barvu a stupeň zhutnění horniny, jako jíly (agregátů hydratované křemičitany hlinité), hematit (železitý minerální oxidu Fe ₂ O ₃), křemen (minerální bázi oxidu křemičitého SiO ₂) a siderit (minerální uhličitan železa FeCO ₃).

Dolomit je sedimentární hornina tvořená minerálním dolomitem, což je dvojitý uhličitan vápníku a hořčíku CaMg (CO ₃) ₂.

Sádra je hornina složená hydratovaného síranu vápenatého (CaSO ₄.2H ₂ O), které mohou obsahovat malé množství uhličitany, hlinky, oxidy, chloridy, oxid křemičitý a anhydrit (CaSO ₄).

Procesy zvětrávání kras

Chemické procesy tvorby krasu v podstatě zahrnují následující reakce:

• Rozpouštění oxidu uhličitého (CO ₂) ve vodě:

CO ₂ + H ₂ O → H ₂ CO ₃

• Disociace kyseliny uhličité (H ₂ CO ₃) ve vodě:

H ₂ CO ₃ + H ₂ O → HCO ₃ ^- + H ₃ O ⁺

• Rozpuštění uhličitanu vápenatého (CaCO ₃) kyselým napadením:

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

• S výslednou celkovou reakcí:

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

• Působení mírně kyselých vod nasycených oxidem uhličitým, způsobující disociaci dolomitu a následný příspěvek uhličitanů:

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

Faktory potřebné pro vzhled reliéfu krasu:

• Existence vápencové skalní matrice.
• Bohatá přítomnost vody.
• Znatelná koncentrace CO ₂ ve vodě; tato koncentrace se zvyšuje s vysokými tlaky a nízkými teplotami.
• Biogenní zdroje CO ₂. Přítomnost mikroorganismů, které produkují CO ₂ v procesu dýchání.
• Dost času na působení vody na skále.

Mechanismy rozpuštění hostitelské horniny:

• Působení vodných roztoků kyseliny sírové (H ₂ SO ₄).
• Vulkanismus, kde lávové toky tvoří trubkové jeskyně nebo tunely.
• Fyzické erozivní působení mořské vody, která vytváří mořské nebo pobřežní jeskyně, vlivem vln a podkopávání útesů.
• Pobřežní jeskyně vytvořené chemickým působením mořské vody, se stálým rozpuštěním hostitelských hornin.

Geomorfologie krasových reliéfů

Krasová reliéf se může tvořit uvnitř nebo vně hostitelské skály. V prvním případě se nazývá vnitřní kras, endokarstická nebo hypogenní reliéf a ve druhém případě externí kras, exokarstická nebo epigenická reliéf.

Obrázek 2. Krasová reliéf v Covadonga, Asturias, Španělsko. Zdroj: Mª Cristina Lima Bazán prostřednictvím

- Vnitřní kras nebo endokaristická úleva

Proudy podzemní vody, které cirkulují v ložích uhlíkatých hornin, kopají vnitřní toky uvnitř velkých hornin prostřednictvím procesů rozpouštění, které jsme zmínili.

V závislosti na vlastnostech metly vznikají různé formy vnitřního krasového reliéfu.

Suché jeskyně

Suché jeskyně vznikají, když vnitřní kanály vody opouštějí tyto kanály, které se vytesaly skrz skály.

Galerie

Nejjednodušší způsob, jak být vykopán vodou v jeskyni, je galerie. Galerie lze rozšířit na „klenby“ nebo je lze zúžit a vytvořit „chodby“ a „tunely“. Mohou se také tvořit rozvětvené tunely a stoupání vody nazývané „sifony“.

Stalaktity, stalagmity a sloupy

Během období, kdy voda právě opustila svůj tok uvnitř skály, zůstávají zbývající galerie s vysokou mírou vlhkosti a vylučují kapičky vody rozpuštěným uhličitanem vápenatým.

Když se voda vypaří, uhličitan se vysráží do pevného stavu a objevují se útvary, které rostou ze země zvané „stalagmity“, a další útvary rostou visící ze stropu jeskyně zvané „stalaktity“.

Když se ve stejném prostoru setkají stalaktit a stalagmit, vytvoří se v jeskyních „sloup“.

Děla

Když se střecha jeskyní zhroutí a zhroutí, vytvoří se „kaňony“. Tudíž se objevují velmi hluboké řezy a svislé stěny, kde mohou protékat povrchové řeky.

- Vnější kras, exokaristická nebo epigenická reliéf

Rozpuštění vápence vodou může propíchnout horninu na jejím povrchu a vytvořit dutiny nebo dutiny různých velikostí. Tyto dutiny mohou mít průměr několika milimetrů, velké dutiny několik metrů v průměru nebo trubkové kanály nazývané „lapiaces“.

Jak se lapiaz vyvíjí dostatečně a vytváří depresi, objevují se další krasové formy zvané „sinkholes“, „uvalas“ a „poljes“.

Dolinas

Sinkhole je deprese s kruhovým nebo eliptickým základem , jehož velikost může dosáhnout několika set metrů.

V jímkách se často hromadí voda, která rozpuštěním uhličitanů vykopává dřez ve tvaru nálevky.

Hrozny

Když roste několik sinkholů a spojí se ve velké depresi, vytvoří se „hroznový“.

Poljés

Když se vytvoří velká deprese s plochým dnem a rozměry v kilometrech, nazývá se „poljé“.

Poljé je teoreticky obrovský hrozen a uvnitř poljé jsou nejmenší krasové formy: uvalas a sinkholes.

V Poljés je vytvořena síť vodních kanálů s dřezem, který se vlévá do podzemní vody.

Obrázek 3. Cueva del Fantasma, Aprada-tepui, Venezuela. (Pozorujte lidi na levé straně obrázku pro informaci o velikosti). Zdroj: MatWr, z Wikimedia Commons

Krasové útvary jako životní zóny

V krasových formacích jsou intergranulární prostory, póry, klouby, zlomeniny, trhliny a kanály, jejichž povrchy mohou být kolonizovány mikroorganismy.

Photické zóny v krasových formacích

Na těchto površích krasových reliéfů se vytvářejí tři photické zóny v závislosti na pronikání a intenzitě světla. Jedná se o tyto zóny:

• Vstupní oblast: Tato oblast je vystavena slunečnímu záření s denním a nočním osvětlovacím cyklem.
• Soumraková zóna: střední photická zóna.
• Tmavá oblast: oblast, kde světlo nepronikne.

Fauna a adaptace v photické zóně

Různé formy života a jejich adaptační mechanismy přímo korelují s podmínkami těchto photických zón.

Vstupní a soumrakové zóny mají přijatelné podmínky pro různé organismy, od hmyzu až po obratlovce.

Tmavá zóna představuje stabilnější podmínky než povrchové zóny. Například není ovlivněna větrnými turbulencemi a udržuje prakticky konstantní teplotu po celý rok, ale tyto podmínky jsou extrémnější kvůli absenci světla a nemožnosti fotosyntézy.

Z těchto důvodů jsou hluboké krasové oblasti považovány za chudé na živiny (oligotrofní), protože jim chybí fotosyntetičtí primární producenti.

Další omezující podmínky v krasových útvarech

Kromě nepřítomnosti světla v endokaristických prostředích existují v krasových formacích další omezující podmínky pro vývoj forem života.

Některá prostředí s hydrologickými vazbami na povrch mohou trpět záplavami; pouštní jeskyně mohou zažít dlouhá období sucha a vulkanické trubkové systémy mohou zažít obnovenou sopečnou aktivitu.

Ve vnitřních jeskyních nebo endogenních formacích může také nastat řada život ohrožujících stavů, jako jsou toxické koncentrace anorganických sloučenin; síra, těžké kovy, extrémní kyselost nebo zásaditost, smrtící plyny nebo radioaktivita.

Mikroorganismy endokarických oblastí

Mezi mikroorganismy, které obývají endokarotické formace, můžeme zmínit bakterie, archaea, houby a také viry. Tyto skupiny mikroorganismů nepředstavují rozmanitost, kterou vykazují na povrchových stanovištích.

Mnoho geologické procesy, jako je železo a síra oxidace, amonifikace, nitrifikace, denitrifikace, anaerobní síry oxidace, redukce síranu (SO ₄ ²), methan cyklizaci (tvorba cyklických uhlovodíkových sloučenin z metanu CH ₄), mezi ostatní jsou zprostředkováni mikroorganismy.

Jako příklady těchto mikroorganismů můžeme uvést:

• Leptothrix sp., Což ovlivňuje srážení železa v jeskyních Borra (Indie).
• Bacillus pumilis izolovaný z jeskyní Sahastradhara (Indie), zprostředkující srážení uhličitanu vápenatého a tvorbu krystalů kalcitu.
• Vláknité bakterie oxidující síru Thiothrix sp., Nalezeno v Lower Kane Cave, Wyomming (USA).

Mikroorganismy exokarických zón

Některé exokarstní formace obsahují deltaproteobacteria spp., Acidobacteria spp., Nitrospira spp. a proteobacteria spp.

Druhy rodů: Epsilonproteobacteriae, Ganmaproteobacteriae, Betaproteobacteriae, Actinobacteriae, Acidimicrobium, Thermoplasmae, Bacillus, Clostridium a Firmicutes se nacházejí mimo jiné v hypogenních nebo endokarstních formacích.

Krajina krasových útvarů ve Španělsku

• Park Las Loras, světový geopark UNESCO, se nachází v severní části Castilla y León.
• Jeskyně Papellona, ​​Barcelona.
• Jeskyně Ardales, Malaga.
• Jeskyně Santimamiñe, Empty Country.
• Jeskyně Covalanas, Kantábrie.
• Jeskyně La Haza, Kantábrie.
• Údolí Miera, Kantábrie.
• Sierra de Grazalema, Cádiz.
• Jeskyně Tito Bustillo, Ribadesella, Asturie.
• Torcal de Antequera, Malaga.
• Cerro del Hierro, Sevilla.
• Massif de Cabra, Subbética Cordobesa.
• Přírodní park Sierra de Cazorla, Jaén.
• Hory Anaga, Tenerife.
• Masív Larry, Navarra.
• Údolí Rudrón, Burgos.
• Národní park Ordesa, Huesca.
• Sierra de Tramontana, Mallorca.
• Klášter Piedra, Zaragoza.
• Enchanted City, Cuenca.

Krajiny krasových útvarů v Latinské Americe

• Jezera Montebello, Chiapas, Mexiko.
• El Zacatón, Mexiko.
• Dolinas de Chiapas, Mexiko.
• Cenotes z Quintana Roo, Mexiko.
• Jeskyně Cacahuamilpa, Mexiko.
• Tempisque, Kostarika.
• Jeskyně Roraima Sur, Venezuela.
• Jeskyně Charlese Brewera, Chimantá, Venezuela.
• La Danta System, Kolumbie.
• Gruta da Caridade, Brazílie.
• Cueva de los Tayos, Ekvádor.
• Cura Knife System, Argentina.
• Ostrov Madre de Dios, Chile.
• Založení El Loa, Chile.
• Pobřežní oblast Cordillera de Tarapacá, Chile.
• Cutervo Formation, Peru.
• Formace Pucará, Peru.
• Umajalanta jeskyně, Bolívie.
• Polanco formace, Uruguay.
• Vallemí, Paraguay.

Reference

1. Barton, HA a Northup, DE (2007). Geomikrobiologie v jeskynním prostředí: minulost, současnost a budoucnost. Žurnál jeskynních a krasových studií. 67: 27-38.
2. Culver, DC a Pipan, T. (2009). Biologie jeskyní a dalších podzemních stanovišť. Oxford, UK: Oxford University Press.
3. Engel, AS (2007). O biologické rozmanitosti sulfidických krasových stanovišť. Žurnál jeskynních a krasových studií. 69: 187-206.
4. Krajic, K. (2004). Biologové jeskyně objevují zakopaný poklad. Věda. 293: 2 378 - 2 381.
5. Li, D., Liu, J., Chen, H., Zheng, L. a Wang, k. Li. (2018). Mikrobiální reakce půdy na kultivaci pícnin v degradovaných krasových půdách. Degradace a rozvoj půdy. 29: 4,262-4,270.
6. doi: 10,1002 / ldr 3,188
7. Northup, DE a Lavoie, K. (2001). Geomikrobiologie jeskyní: přehled. Geomicrobiology Journal. 18: 199-222.