29 июня 2007 г.

Обитатели подземного мира. Пастбища бактерий

Биологи давно установили, что существенную роль в жизни обитателей пещер - их защите, питании, размножении и развитии играет глина. Например, рачок нифаргус живет под поверхностью воды, где устраивает себе в глине норку с несколькими входами. Когда уровень воды падает, он закупоривает входы и пережидает сухое время.

Я. А. Бирштейн показал, что грунт некоторых пещерных водоемов (пещеры Рион ГЭС) на 10-20% по весу состоит из бактерий. Образуется своеобразная цепочка: бактерии питаются минеральными солями и органическими соединениями; их поедают одноклеточные существа - протесты; протистов - глиноеды; глиноедов - хищники. Таким образом, в основе всего лежит глина, играющая роль своеобразного пастбища для пещерных животных.

Систематика пещерных бактерий находится в стадии разработки. Среди них имеются аэробы и анаэробы (формы, способные расти в присутствии кислорода и без него); автотрофы и гетеротрофы (синтезирующие необходимые для жизни вещества из неорганических и органических соединений); психофилы и термофилы (живущие в водах ледниковых пещер и горячих источников) и пр. Некоторые бактерии близки к сине-зеленым водорослям или к грибам-актиномицетам. Словом, это целый мир, который сейчас только начинает приоткрывать свои тайны. На страницах спелеологических журналов все чаще появляются статьи, посвященные микробиологии пещер; в 1994 г. прошел даже специальный междисциплинарный симпозиум...

Изучение живых организмов пещер является мощным орудием познания гидрогеологии карстовых массивов. Еще в 60-е гг. Я. А. Бирштейн, обнаружив в Скельской пещере (Крым) рачка-троглобионта нифаргус, а в Скельском источнике в смежном тектоническом блоке - троглофила гаммарус, уверенно заявил, что эти водотоки между собой не связаны (нифаргус и гаммарус - антагонисты). При реализации в 60-70-е гг. обширной программы водной мелиорации горных районов Югославии применялась необычная последовательность работ. Карстовый массив первыми изучали биоспелеологи, по составу пещерной фауны и особенностям ее питания, выполняющие предварительное районирование территории; затем в работу включались спелеологи, наносившие на план все проходимые для человека пещеры; за ними шли гидрогеологи, проводившие опыты с окрашиванием и уточняющие пути движения подземных потоков. И только потом в бой вступала "тяжелая артиллерия" - начинали исследования геологи и геофизики. Это позволило сэкономить много сил и средств, избежать просчетов при сооружении плотин.

К сожалению, известны примеры и обратного. При сооружении плотины Кебан (Турция) американская фирма Эбаско отказалась от услуг спелеологов. Геологические условия строительства были очень сложными. В основании сооружения залегали известняки и мраморы с прослоями доломитов и сланцев, разбитые тектоническими нарушениями и пронизанные ходами пещер. Это потребовало проведения огромного объема исследований и сооружения цементационных завес (338 км буровых скважин, более 150 тысяч тонн цемента)... Однако при заполнении водохранилища внезапно возникли водовороты, засасывающие даже бревна. Пришлось спускать воду, бурить скважины. Под дном водохранилища была вскрыта огромная пещера Петек, имеющая длину более 90 м, ширину 30 м и высоту 50 м. Три года заполняли ее смесью ломаного камня, песка, гравия и глины (для этого была сооружена шахта, через которую в пещеру опущен бульдозер). Затем в нее было закачано более миллиона кубометров специально подобранного цементного раствора. Полностью победить фильтрацию так и не удалось - в стенах пещеры были обнаружены более древние гидротермальные полости, по которым вода уходила в другую речную систему.

Очень велика, хотя до конца не выяснена роль бактерий и грибов в образовании различных пещерных отложений. В монографии "Пещерные минералы мира" приведены десятки интересных примеров. Железобактерии часто определяют окраску карбонатных натеков; гетеротрофные бактерии участвуют в образовании лунного молока и кальцитовых цветов; микрогрибки, попадая на потолок пещеры, прорастают в каплях воды и участвуют в образовании сталактитов; нитрифицирующие и серобактерии формируют азот- и серосодержащие минералы. Многие автотрофные и гетеротрофные бактерии вызывают микробиальную коррозию известняков и натеков, "выедая" в них углубления и даже сквозные отверстия. Особенно активна биокоррозия на контакте натеков и гуано летучих мышей.

Завершая короткий рассказ о биологии пещер, необходимо коснуться еще одной очень важной проблемы. Вторжение человека в подземный мир неизбежно приводит к нарушению экологического равновесия, сложившегося на протяжении десятков и сотен тысяч (а иногда - и миллионов) лет. Опыт оборудования пещер для туризма свидетельствует об изменениях их микроклимата, "цветении" натеков, гибели наскальной живописи при развитии бактериальной, грибковой и водорослевой микрофлоры. Проблема "лампенфлоры", возникающей при освещении пещер, обязательно обсуждается на всех международных спелеологических конгрессах. От решения ее зависит сохранение жизни под землей в относительно стабильном состоянии.

Дублянский В.Н.,
научно-популярная книга