КАРСТОВИТЕ ГЕОСИСТЕМИ И ПРИНЦИПИТЕ ЗА ОПАЗВАНЕ НА КАРСТОВИ ТЕРИТОРИИ

Проф. д-р Вячеслав Андрейчук
Факултет Науки за Земята, Силезийски университет (Полша)
41-200 Sosnowiec, ul. Będzińska 60
е-mail: geo@wnoz.us.edu.pl

Петър Стефанов
Географски институт на БАН
1113-София, ул. "Акад. Г. Бончев", бл. 3
е-mail: stefanov@geophys.bas.bg

Макар че през последните 10-15 години се наблюдава известен спад в интереса към карстовите объекти, той продължава да е висок. В някои държави, особено с икономика в преход (напр. Полша, Украйна, Румъния, България, Албания, Русия и др.), се наблюдава тенденция на увеличаване броя на охраняваните карстови обекти или на тяхната комерсиализация (приватизация, оборудване за масови посещения, откриване на туристически пътеки, отдаване за различни други стопански дейности и т.н.). И в двата случая вопросът за природозащитата на карстовите обекти и територии или остава актуален, или добива нова острота.

Опазването има смисъл само когато е ефективно. Опитът от различен вид защита и експлоатация на карстови обекти показва, че много често независимо от високия природозащитен статут те деградират. През 90-те години на миналия век вината за това се хвърляше на антропогенния фактор, т.е. на човека. Смяташе се, че при използването на карстовите объекти и територии, например на благоустроените туристически пещери или на карстовите паркове - национални и природни, се надхвърля допустимото натоварване. Във връзка с това се провеждаха специални изследвания как човекът влияе на карстовите обекти и се изчисляваха оптимални норми за броя на посетителите и рекреантите. Тези мерки дадоха определени положителни резултати, но не доведоха до радикално подобряване, не промениха тенденцията на деградация на карстовите объекти в тенденция на стабилизация или ренатурализация. Оказа се, че дори добрият мениджмънт (управление) на обекта не винаги решава положително природозащитните въпроси.

Според нас причина за това е преди всичко неотчитането на природната специфика на карстовите обекти и територии и съответно - отсъствието на ясно дефинирани принципи, които да бъдат основа на природозащитните проекти. Ако трябва да бъдем по-конкретни, не се отчитат специфичните черти на цялостност на карстовите обекти и територии, а също и особеният характер на взаимовръзките с некарстовото обкръжение.

Цел на тази статия е да се обърне вниманието на природоползвателите към особеностите на карстовите обекти и територии и да се формулират най-важните принципи, на които трябва да се основава тяхното опазване.

Концепцията за карстовите геосистеми
За правилното разбиране на спецификата на карстовите обекти и протичащите в тях процеси много подходяща е концепцията за карстовите геосистеми (Воропай, Андрейчук, 1985; Андрейчук, Воропай, 1992; Андрейчук, 2006; Михова, Стефанов, 1992, 1999 и др.). Според нея карстовите процеси имат системообразуващо значение и по определен начин организират средата на своето развитие, като образуват териториално единни и функционално цялостни образувания - карстови геосистеми. За тях е типична определена пространственна, функционална, динамична и генетична съподчиненост на взаимосвързани и взаимодействащи елементи. За да се разбере функционирането на карстовите геосистеми, трябва да се изследват тяхната структура и граници. Ако не се знаят границите и строежа на карстовите геосистеми, не може правилно да се определят границите на обектите или териториите, които трябва да се поставят под режим на защита. Тогава ще се използват преди всичко физиономически критерии (или възможности за отчуждаване на земи), а не структурно-функционални критерии, в резултат на което изкуствено (понякога дори без да се осъзнава), цялостни природни образувания се разделят на части, една от които се поставя под защита, а друга остава незащитена. Това е все едно да се опазва чистотата на река, без да се вземат мерки за опазване чистотата на нейните притоци.

Основни особености на карстовите геосистеми и произтичащите от тях принципи за опазване на карстови обекти и територии
Карстовата геосистема е териториално карстово образувание със специфична структура. Спецификата на структурата се състои преди всичко в съществуването на подземни кухини, които образуват още един, долен етаж или подземно структурно ниво на геосистемата (фиг. 1).

Подземната част на карстовата геосистема е тясно свързана с повърхностната. Те са две основни съставни части на единна геосистема, нейна главна особеност в структурната организация. Повърхностната и подземната части на карстовата геосистема са нейните две структурни подсистеми. Съществуването в структурата на карстовия ландшафт на две взаимосвързани подсистеми обуславя неговите основни системни свойства (като геосистема), отличаващи карстовия ландшафт от некарстовия. Функционирането и динамиката на карстовите геосистеми се състои преди всичко във взаимодействието на елементите на повърхностната и подземната подсистеми. Например съществуването на подземни кухини (подземна подсистема) обуславя образуването на срутвания и хлътвания на повърхността (повърхностна подсистема). На свой ред въртопите, валозите, увалите, понорите и другите негативни повърхностни карстови форми поглъщат повърхностните води (инфилтрация, инфлуация), предизвикват отмиване на почвата, гравитационно преместване на материала и т. н. Чрез отворите на карстовите пропасти и пещери подземната подсистема посредством въздухообмена взаимодейства с повърхностната, като се формира специфичен микроклимат и своеобразни екологични условия в приустиевите части на карстовите отвори. Различните събития в повърхностната карстова геосистема, например изсичане на гората или горски пожар, изграждане на водни съоръжения или отклоняване на води от хидроложката мрежа и др. п., задължително се отразяват пряко или косвено на подземната подсистема. И обратно, активизацията на карста, например при изнасяне на запълващите седименти от подземните кухини, се отразява на повърхността със зачестяване на срутванията и хлътванията. Изброяването на аспектите на взаимодействия може да продолжи, но отдавна е установено, че между повърхностната и подземната подсистеми на карстовата геосистема съществуват не просто парадинамични, но даже парагенетични отношения. Вещественно-енергетичните взаимодействия на подсистемите изграждат (при младия и особено при зрелия карст) същността на функционирането и динамиката на карстовите геосистеми. В некарстовите ландшафти геосистемното функциониране и динамиката на средата изцяло се определят от взаимодействието на външните фактори на средата с геоложкия строеж.

От набелязаните структурни предпоставки (етажен строеж на карстовите геосистеми) и функционалното единство на подсистемите следва важен извод, на който се базира първият принцип на опазване на карстовите обекти и територии: не трябва да се защитава отделна част (повърхностна или подземна) от карстовата геосистема, напр. пещерна система, ако не се защитава и повърхността над нея, или обратно - да се опазва повърхностен комплекс, без да се вземат предвид подземните карстови кухини в неговите недра. Опазването на карстовите територии или обекти трябва да бъде комплексно, системно, двуединно. Тъй като повърхностната и подземната подсистема на карстовата геосистема функционално и динамично са свързани помежду си чрез вещественно-енергетични потоци, всяко опасно антропогенно въздействие върху едната от тях ще се отрази негативно и на другата. Не трябва да се говори за ефективна охрана на пещера, ако например във въртоп над нея се изхвърлят отпадъци и различни замърсители. Аналогично, разрушенията вътре в пещерата, напр. при изкуствена активизация на водообмена, при рудодобивни дейности или строителни мероприятия, ще се отрази неблагоприятно на повърхността над нея (напр. срутвания и пропадания).

Не по-малко важно е да се отчита също и спецификата на хоризонталната структура на карстовата геосистема. Нейни особености са мозаечност и иерархичност на карстовите образувания. Мозаечността се състои в това, че всяка карстова територия, район или ландшафт се състоят от голям брой отделни карстови геосистеми, които са относително автономни, но в същото време взаимодействащи помежду си (карстови геохори). Взаимодействието се осъществява чрез вещественно-енергетичните потоци между карстовите образувания, които ги съединяват в специфични латерални системи. Например въртопът – елементарна карстова геосистема, е свързан със своето обкръжение чрез водосборната площ, която той дренира. Заедно с водосбора въртопът образува парадинамична система. Ако се вземе предвид, че водосборният басейн на въртопа се развива (увеличава своята площ) чрез дренажа, който въртопът осъществява, то тази система е по-правилно да се определи като парагенетична. Парагенетичните отношения характеризират също вертикалния член на структурата на карстовата геосистема "въртоп-подземна кухина под него". Увеличаването на площта на водосбора предполага увеличаване на количеството на постъпващата (чрез въртопа) вода в подземната кухина и това води до увеличаване на нейния обем, което на свой ред предизвиква разширяване на въртопа и т.н.

Парагенетична система от подобен тип функционира на принципа на обратната положителна връзка между нейните елементи (фиг. 2).

Парадинамични (и паргенетични) отношения характеризират членовете и на по-големите карстови геосистеми, напр. увала или карстово поле с техните водосбори; понор и речна система, която той дренира (поглъща); карстов извор и масива, където се формира неговият отток, и т.н.

Следователно, при определянето на границите на защитените карстови обекти или територии е важно да се отчитат също и хоризонталните функционални връзки между елементите на геосистемите. При това, размерите на повърхностната защитена част трябва да съответстват на размерите не на геотопа, т.е. на карстовото образувание, а да включват също и парадинамичното (парагенетичното) обкръжение. Това е вторият важен принцип, на който трябва да се базира опазването на карстовите обекти или територии, и той също се обуславя от системната природа на карста.

Проблемни ситуации
Предвид вертикалния аспект на структурата на карстовата геосистема трябва да се съобразяваме с принципа на едновременна, свързана защита на повърхностните и подземните нива на геосистемата, а според хоризонталния аспект – да отчитаме парадинамичното обкръжение на карстовата геосистема. За съжаление при реализацията на тези принципи на практика често възникват усложнения. Трудностите са свързани преди всичко с установяването на пространствените (структурно-функционални) граници на карстовите геосистеми във връзка с честото несъвпадане на границите на повърхностната и подземната част.
Тук могат да се различат два аспекта:

• пространственно несъвпадане на границите, дължащо се на особеностите в разпространението и разположението на карстифициращите се скали;
• пространственно несъвпадение на границите, предизвикано от функционални особености на повърхностната и подземната част на геосистемата.

Този проблем е особено актуален в планинските райони, където разпространението на карстифициращите се скали и свързаните с тях карстови геосистеми имат спорадичен характер и се определят от тектонския строеж на територията. На фиг. 3 са показани няколко тектонопроизводни ситуации, илюстриращи съвпадане или несъвпадане на вертикалните граници на частите на карстовата геосистема. Съвпадането най-често се проявява при равнинен, платформен карст с хоризонтално разположени скални пластове (фиг. 3, пр. А 1). Разломи-разседи ограничават разпространението на карстифициращите се скали и образуват естествени граници на карстовата геосистема. Съвпадане съществува и в случаи на геоложка изолираност на карстифициращи се скални тела, напр. рифови масиви или солни щокове (фиг. 3, пр. А 2). При равнинен покрит карст на ситуацията може да влияе характерът (дълбочината) на ерозионно разкритие на карстифициращите се скали. Непрекъснато (по целия слой) разпространение на системи от подземни кухини (подземна подсистема) може да има своя повърхностна част само в местата, където покривните седименти липсват или са достатъчно тънки (фиг. 3, пр Б). В планинските райони, където карстифициращите се скали са нагънати или се разкриват спорадически като моноклинални ридове и куести, обикновено се наблюдава явно несъвпадане на границите на повърхностните и подземните подсистеми (фиг. 3, пр. В).


Освен тектогенно, несъвпадането на границите в карстовите райони, особено в планинските с напреднал стадий на развитие на карста, често се дължи на функционално пространствено несъвпадане на повърхностната и подземната част на карстовата геосистема. Този проблем може да бъде определен като несъвпадане на границите на повърхностната водосборна площ и на подземния хидрогеоложки басейн. Представа за това дава фиг. 4, на която са означени границите на подземните водосбори, установени чрез трасиране на подземните потоци, които в редица случаи не съответстват на особеностите на релефа на масива (не съвпадат с повърхностните вододели).


Fig. 4. Hydro geologic scheme of the Apuanean Alps (Kazante et.all., Carta delle grotte e delle sorgenti delle Alpi Upuane. Schema idrogeologico delle Alpi Apuane. Firenze, 1986).

Това явление е много типично и за карста в България. На картата (фиг. 5) е показан модел на Крушунската карстова геосистема в Деветашкото плато Нейното обособяване стана възможно едва след комплексни изследвания и експерименти, въз основа на които бяха определени точните граници и структурата на геосистемата.

Фиг. 5. Модел на Крушунската карстова геосистема с Природната забележителност "Маарата" Fig. 5 Model of the Kroshuna karst geosystems with the Natural landmark of "Maarata" Карстови форми: 1 - въртоп; 2 - валог; 3 - увала; 4 - понор; 5.а - пещера - периодично водна; 5.б - пещера - постоянно водна; 6 - проекция на пещера Карстови води: 7.а - извор; 7.б - каптаж на извор; 7.в - чешма; 8.а - река; 8.б - периодично течаща река или поток; 9 - карстово блата; 10 - изкуствен водоем (микроязовир); Структура на карстова геосистема: 11.а - граници на геосистемата; 11.б - граници на подсистемите; 12 - номер на подсистемата (1 - Русалимска, 2 - Гарванишка, 3 - Сатъбунарска, 4 - Водопадска); Други знаци: 14 - изохипси на релефа (през 10м); 15 - връх (с кота, м); 16 - граници на селище. Списък на по-големите карстови пещери: 1. Черната пещ, 2. Голямата Гарваница, 3. Турската черква, 4. Съсеците, 5. Бонинската (Поповата) пещера, 6. Водопадът (Маарата), 7. Урушка маара, 8. Калица, 9. Горник.

Водната пещера Водопада (Маарата) Карстовата увала с пропастната пещера Голямата Гарваница Черната пещ

Неосъзнаването на специфичната природа на карстовите геосистеми, а също и посочените обективни трудности, са първопричина за неадекватна защита на карстовите обекти. На фиг. 6. са посочени някои типични ситуации на грешки при определянето на природозащитната зона, които се отразяват негативно на ефективността от опазването на карстовите обекти.
Пример 1 на фиг. 6 илюстрира условията на равнинен покрит карст с развити водоносни хоризонти. Карстовите води се използват за битови и стопански цели чрез сондажно водочерпене. Участъкът на водохващането (в най-добрия случай – няколко хектара) е обявен за територия със специална защита (санитарна зона). Същевременно повърхностните карстови форми, попадащи във водосбора (в радиус от няколко километра), които подхранват подземните води с валежни и грунтови, не са обект на опазване, дори често са места за изхвърляне на различни отпадъци и дори трупове на умрели животни. Ако се отчете карстовата специфика на територията, статутът на регламентирано опазване би трябвало да се разпространи на значително по-голяма площ, прилежаща към водосбора. Регламентираното опазване предполага забрана на изхвърлянето на отпадъци и различни други замърсители в карстовите форми, тяхното ограждане (напр. за предпазване от достъпа на животни), частично тампониране и т.н.

Пример 2 също е твърде типичен. Той се отнася за защитени карстови пещери, вкл. и туристически. Опазва се надпещерната част от карстовия масив или само над благоустроената пещерна част (в редица случаи надпещерната повърхност въобще не е обявена за защитена територия). В действителност прилежащата към надпещерния участък част от карстовия масив, функционално (хидро- и аеродинамично) свързана с пещерата, не е обект на опазване. Това предполага както проникване в пещерата на потенциални замърсители, така и нарушения в режима на нейния въздухообмен с повърхността. При този случай трябва да се изследва внимателно повърхността над пещерата с цел да се установи силата на връзките (веществено-енергетичния обмен) между елементите на подземния и повърхностния карстов релеф.

Третият пример се отнася за крайбрежен район, в който става разтоварване (изливане) на карстовите води, формирани в съседния издигнат карстов масив (напр. много райони от Средиземноморието, Крим, Кавказ и т.н.). Приморските карстови извори често са много атрактивни и впечатляват със своите размери (цели реки!), с цвета на водата (зелено-синя), с начина на извиране (воклюзи и др. специфични извори), поради което са обекти на опазване. Но то се ограничава в тясна зона, често оградена (преди всичко за безопастност на туристите). Обширната водоподхранваща територия, включваща склоновете и част от карстовото плато, която понякога може да бъде твърде отдалечена от извора, не е с режим на защита. Тази ситуация обаче не е толкова проблемна, както при горните примери, тъй като много често крайбрежният карстов масив или плато (както напр. в Крим) са защитени територии или рекреационни територии с регламентирана стопанска дейност. По-голяма опастност крият спелеоложките и особено неконтролираните (диви) посещения в пещерите, които водят до замърсяването им, а оттам – и на изворите, с които пещерите са свързани.

Заключение
Опазването на карстовите територии и обекти трябва да отчита тяхната естествена специфика и функционални особености. При осъществяване на природозащитни проекти в карстови райони особено важен е първият етап - проектирането на природозащитния комплекс. Точно на този етап може да се избегнат най-важните проблеми, свързани с последващото опазване и регламентирано използване на обекта или територията.

В България вече има натрупан сериозен опит в изследването на карстовите геосистеми (първите експериментални геосистемни изследвания са проведени в Дъбраш, Западните Родопи още в средата на 80-те години на м.в.). През последните 15 години благодарение на серия от научно-изследователски проекти, финансирани от Фонд "Научни изследвания" - МОН, концепцията за карстовите геосистеми се обособи като научно направление в Географския институт на БАН (Стефанов, 2004). В няколко представителни за карста в България моделни карстови геосистеми, включващи и защитени територии и обекти (като природен парк "Шуменско плато"; природна забележителност "Триградско ждрело", Западни Родопи; защитена местност "Маарата", Деветашко плато, и др.), беше разработена специална методика, която доказа своята ефективност и за целите на опазването и рационалното природоползване. Като пример за пълноценно съвременно приложение на концепцията на карстовите геосистеми при стопанисване и управление на защитена карстова територия, за ПП "Шуменско плато" експериментално се изгражда специализиран кадастър (базиран на ГИС) с комплексен мониторинг (Стефанов и др., 2002). Съвместната работа с Дирекцията на парка стана повод за международен научен форум за защитените карстови територии (вж. стр. 30). Концепцията за карстовите геосистеми е основа и на съставяната нова карта и ново райониране на карста в България, както и за научно обоснована ревизия на правилността и полезността на определените с нормативни актове граници на защитени карстови територии и обекти в страната.

Карстовите геосистеми влязоха и в учебните програми по география за 8 клас в българското училище. Някои от моделните карстови райони са много подходящи за учебни цели - за опита и перспективите в тази посока ще можете да прочетете в следващите броеве на сп. "География '21".

Литература

1. Андрейчук, В. Н. Карстовый ландшафт как геосистема. - Проблеми на географията, 1-2, 2006 (под печат)
2. Воропай Л.И., Андрейчук В.Н. Особенности карстовых ландшафтов как геосистем. – Черновцы: Черновицкий университет, 1985-81 с.
3. Гвоздецкий Н.А. Проблемы изучения карста и практика. – М., Мысль. 1972 391с.
4. Дьяконов К.Н. Пространственно-временная сопряженность функционирования геосистем. Геоэкология, глобальные проблемы. Мат. К 1Х съезду ГО СССР ( Казань, 1Х 1990 с. 8-15.
5. Михова, Д., П. Стефанов. Проектиране на информационна система за функционално моделиране на карстова геосистема. - Пробл. на геогр., 2, 1993 , 68 - 82 /в съавт.: Д. Михова, П. Стефанов /.
6. Михова, Д., П. Стефанов. Картографско моделиране на природни системи с ГИС (на примера на карстова геосистема). - В: География '94 [Cб. доклади], С., 1995, 68 -
7. Сочава, В. Б. Введение в учение о геосистемах. Новосибирск. Наука Сибирск. Отд. 1978. 318с.
8. Andrejchuk, V. Karst as an environmental factor: general aspects - In: World Correlation of Karst Ecosystem// Newsletter - Project IGCP448 - Unesco/ Guangxi Normal University Press, 2004, 14-65.
9. Mikhova, D., P. Stefanov. Gis-based Modeling of Karst Geosystems. - In: Towards Digital Earh /Proceedings of the International Symposium on Digital Earth, Nov. 29 - Dec. 2, 1999, Beijing, China/ Science Press, 1999, 1-5 (online)
10. Stefanov, P. Karst geosystems: the Bulgarian experience. /International Symposium on Earth System Science 2004, Turkey, Istanbul/, Instanbul, 2004, s. 531.

---

This paper concerns the protection of karst territories and forms as seen through the concept of karst geosystems. Based on this concept, the most important principles of karst protection have been discussed, namely: 1. Protection of the geosystem’s both surface and underground parts, including the entire karst distribution area. 2. The protected surface part should include the paradynamic (paragenetic) surroundings. Examples of problem situations have been discussed for different karst objects and territories, where protection does not comply with these principles. The Bulgarian experience in application of the systematic approach to determination of the real borders of protected karst territories has been analyzed, considering particular protected karst objects and territories.