A karsztok tájökológiai problémái
Kevei Ferencné
SZTE Éghajlattani és Tájföldrajzi Tanszék
Az SZTE Kutatóegyetemi Kiválósági Központ tudásbázisának kiszélesítése és hosszú távú szakmai fenntarthatóságának megalapozása
a kiváló tudományos utánpótlás biztosításával
TÁMOP-4.2.2/B-10/1-2010-0012 projekt
Bevezetés
• A karsztok más kőzettípusoktól eltérő tulajdonságokkal rendelkeznek és nagyon sérülékenyek. A vízvezető, víztározó és vízadó képesség a karsztos kőzetek egyik legfontosabb tulajdonsága. Egyúttal azonban ez a legnagyobb veszélyforrás is, mivel a szennyező anyagok a beszivárgó vízzel hamar bejutnak a rendszerbe.
• A földfelszínnek csupán 10%-a épül fel karsztos kőzetekből, jelentőségük mégis igen nagy, mivel világ lakosságának vízellátása 25%-ban karsztvízből történik. Ez a tény már önmagában is indokolja a fokozott érzékenységű, háromdimenziós hatásfelületű karsztok sokirányú vizsgálatát.
A karszt fogalma
• A Karszt hegység a Dinári-karszt északi része, amely a Juliai-Alpoktól húzódik az Una forrásáig. Minden olyan formát és jelenséget, ami a Karszt-hegységre jellemző, a kutatók karszt folyamatoknak és karsztjelenségeknek neveztek el (Cvijic).
• Jakucs szerint a karszt a mészkőnek és a hozzá kapcsolódó jelenségeknek a fejlődési állapota, formája, amely a kőzetminőség és a térben-időben változó geológiai, geográfiai, klimatológiai és biológiai környezeti feltételek és okok komplex hatásaként jön létre és alakul tovább.
A karszt fogalma
• A karszt tulajdonképpen állapot meghatározás. A karsztosodás (a kőzet oldása vagy korrózió) az a folyamat, amely a karsztos kőzetekben törvényszerűen végbemegy.
• A karsztfejlődés nemcsak a felszínen, hanem a kőzettestben, a háromdimenziós tömegben játszódik le, ebben különbözik egyéb kőzetek természeti földrajzi jelenségeitől, a kőzetmorfológia foglalkozik a karsztosodással.
A karsztosodás alapfeltételei
Jól oldódó, szilárd szerkezetű kőzet, kevés oldási maradékkal (megfelelő kiterjedéssel és vastagságban).
2. Oldószer, azaz víz, amely jelentős oldó-képességgel rendelkezik.
3. Megfelelő réstérfogat (porozitás) a víz átbocsátásához.
Lehet beszélni:
– elsődleges porozitásról (a leülepedés során kialakult réstérfogat) – másodlagos porozitásról (a kőzetté válás során kialakult
réstérfogat)
Karsztosodó kőzetek
1. Legjobban karsztosodó kőzet: mészkő, dolomit, aragonit, melyek karbonátok (a Föld felszínének 12%- a).
2. Szulfátok és sókőzetek: gipsz, kősó. Jelentős kiterjedésűek, de különösen a kősón rövid életű karsztformák jönnek létre a gyors oldódás miatt
Mésztartalmuk miatt, egyéb kőzetek is mutatnak karsztos jelenségeket, azonban a valódi karsztos kőzetek az előbbiek, amelyeken a típusos karsztjelenségek és formák kialakulnak.
A karsztos oldódás (korrózió)
A karsztos oldódás a mészkőoldás folyamata, amely három formában megy végbe:
1. karbonátos oldódás tisztavízben,
2. hidrokarbonátos oldódás szénsavas vízben, 3. szerves és szervetlen savak hatására
végbemenő oldódás, ami irreverzibilis folyamat.
A karsztok típusai
• Jakucs a karsztok két típusát különítette el, az A típusú (autogén= helyben lehulló csapadékvíz beszivárgó hatása) és B típusú (allogén=nem karsztos területekről ide érkező víz és hordalékainak hatása). Az A típusú karsztnál saját karsztvízzel történik a mészkőoldás (korrózió), a B típusú karszt esetében nemkarsztos területekről a karszthoz jutó vízfolyások által szállított anyagok eróziós tevékenysége formálja a karsztokat.
• Véleménye szerint kizárólagos típustisztasággal a természetben az autogén jelleg fordulhat elő, míg az allogén karsztok geomorfológiájában a B-típusú bélyegek mellett az A-típus hidrológiai- és formajegyei is mindig jelen vannak.
A típusú karsztosodás
B típusú karsztosodás
A karsztkorrózió nagyságrendje és összetevői (JAKUCS 1980).
Magyarország karsztjai
Az Aggteleki Karszt kőzettani felépítése
A karsztok értékei
• A karsztos környezet tudományos értéket is képvisel. A kopár karsztokon feltáródik az alapkőzet, a geológiai szerkezet és az ásványok. Olyan geoarcheológiai és paleontológiai értékeket rejtenek, amelyek máshol nem fordulnak elő. Igen fontos a karsztok hidrológiai rendszere és annak jellemzői. Rekreációs jelentőségük az utóbbi évtizedekben megnőtt.
• Élőhelyet biztosítanak sok endemikus veszélyeztetett fajnak.
A karsztökológiai rendszer
• A karsztökológiai rendszer (Bárány-Kevei, 1996) egy olyan szerkezeti és működő rendszer, amelyben az abiogén elemek a kőzet, a víz, a talaj, a mikro- és makroklíma, biogén elemek a mikro- és makroflóra, valamint az ember.
• A rendszer működését az abiogén és biogén elemek kölcsönhatása biztosítja. Specifikuma a háromdimenziós hatásfelülete, a folyamatok gyors lefutása, valamint sérülékenysége (1.
ábra).
A karsztökológiai rendszer és a tájhasznosítás kapcsolata
T á jh a s z n á la t K a r s z tö k o ló g ia i r e n d s z e r
t í p u s a r e n d s z e r f a k t o r o k f o l y a m a t o k
te r m é s z e tv é d e le m k ö r n y e z e tv é d e le m
b á n y á s z a t
v íz h a s z n á la t
tú r i z m u s
r e k r e á c i ó
k lí m a
m i k r o k l ím a
n ö v é n y z e t
ta l a j
ü r e g r e n d s z e r e k
k a r s z t v í z r e n d s z e r
f o r r á s o k
c s a p a d é k s u g á r z á s
le v e g ő h ő m é rs é k le t ta la jh ő m é rs é k le t
ta la jn e d v e s s é g
h u m u s z b o n tá s m ik r o b i á l is t e v é k e n y s é g C O
s z e r v e t le n a n y a g o k m á l lá s a
2
s z iv á r g ó v íz o ld á s
á ll a n d ó f o r r á s o k in t e r m it tá l ó f o r r á s o k
g y ö k é r l é g z é s C O s z e r v e s s a v a k s z e r v e tle n a n y a g o k
2
A karsztok környezeti károsodásai
• A környezeti hatások a karsztokon összegződnek és szinergikusak.
• A karsztökológiai rendszerben bármely tényező megváltozása több tényező változását vonja maga után, a rendszerben zavarás jön létre, egyensúly megbomlások következnek be.
• A 90-es évektől került előtérbe nemzetközi szinten is a karsztökológiai rendszerek gyakorlatorientált kutatása.
A karsztok környezeti károsodásai
• A karsztok legfontosabb károsodási folyamata a kopárosodás.
• A karrmezők kialakulása kapcsolatban van az emberi tevékenységgel. Jól ismert ez a folyamat az Aggteleki Karszton, ahol az erdőirtásokat és a korábbi szőlőtermelést követően felerősödött a talajerózió és kialakult az Ördögszántás néven ismert karrmező, de ilyen a Villányi hegység lejtője is, ahol szőlőtermelés okozta a talaj lehordódását (1.
kép).
Karrfelszín a Villányi hegységben és a mallrocai Sierra Tramuntanaban
Gyökérkarrok az aggteleki
Ördögszántáson
A talajok szerepe a karsztosodásban, károsodások
• A karsztokon kialakult talajok vizsgálata az utóbbi évtizedekben került előtérbe, mivel a karsztok érzékeny ökológiai rendszerében a talajok igen fontos szerepet játszanak. A talaj puffereli azokat a kedvezőtlen környezeti hatásokat, amelyek a karsztok három-dimenziós rendszerében igen gyorsan érvényre jutnak (Zambó L., 1986; Bárány-Kevei, I., 1998). A talaj tulajdonságainak változása egyik fontos indikátora a környezet hatására végbement változásoknak.
• A karsztok oldódási folyamatait a talajban lejátszódó folyamatok erősítik, vagy gyengítik. A talajbeli C02 több tizszerese a légkörinek (60%-ban bakteriális eredetű, 40%- ban gyökérlégzés és gyökérsavak agresszivitásának eredménye).
• A talajreakció eltérő ökológiai viszonyok között (Aggteleki- hegység, 1998)
• Kémhat. Tölgyes Rét Fenyves Szántó
• Erősen.sav. 2 (3,3%) 2 (2,57 %) 0 0
• Savanyú 20 (57,1 %) 2 (11,1 %) 4 (100 %) 0
• Gyeng.sav. 6 (17,1%) 10 (55,6 %) 0 0
• Semleges 4(11,4 %) 3 (16,7 %) 0 0
• Gyeng.lúg. 3 (8,6 %) 3 (16,3 %) 0 4 (100%)
Savanyodás a karszttalajokban
• A mészkövön kialakult talajok kémhatása általában nem savanyú. A talajokon a vizes és kálium-kloridos talajoldat különbségének a növekedése a talaj savanyodási tendenciájára utal (Stefanovits,1992).
• A ΔpH érték a talajok savanyodási tendenciájáról ad információt: savanyú talajokban értéke általában 0,2-0,5, az ennél magasabb, 1 körüli értékek viszont a talajok savanyodási tendenciáját jelzik.).
• Mind a bükki, mind az aggteleki és mecseki dolinákban a két pH érték különbsége meghaladja azt a határt, amelynél már savanyodásra kell számítani.
A karsztok növényzetének egyéb károsodásai
• A hazai karsztokon, a múlt-századi erdőirtásokat követően jelentősen csökkent az erdők faji diverzitása.
• Napjainkban ezért a karsztok erdő- gazdálkodása során a természeti értékek védelme elsődleges.
• A természetközeli állományok felújítása természetes módon (szálalás, fokozatos felújító vágás, gyenge természetes újulat esetén alátelepítés) hajtható végre.
A karsztok növényzetének egyéb károsodásai
• Az erdőgazdálkodás során gyakran konfliktus helyzet alakul ki a természet- és környezetvédelmi szempontból káros kezelési módok miatt.
• A természetvédelem és az erdőgazdaságok között a tarvágás, az új erdei utak létesítése, a természetes felújítások csökkentése, nem őshonos fafajok telepítése okozza a nézeteltéréseket.
A karsztok növényzetének egyéb károsodásai
• A karsztok növényzetének zavarása az erdőirtásokra vezethető vissza. A múltszázadvégi erdőirtás a Bükk hegységben pl.
a montán bükkösök állományában okozott jelentős károkat.
• Az erdők helyén szőrfű gyepek, vörös- csenkeszes rétek alakultak ki, amelyek hozzájárulnak a szélsőséges mikroklíma kialakulásához.
Q u e r c o - C a r p i n e t u m C o r n o - Q u e r c e t u m Q . p e t r a e a e - c e r r i s C e r a s o - Q u e r c e t u m
g y e p e k , le g e lő k
C r a t a e g u s -C o r n u s c s e r j é s J u n ip e r e t u m
e re d e ti e r d ő tá r s u lá s o k
n itr o fil le g e lő k s z ik l a g y e p e k
e rd ő ir tá s le g e lte té s
tá p a n y a g fe lh a lm o z ó d á s
e r ó z ió
+ P y n u s , + A c e r,
+ Q e rc u s , + C a r p i n u s
c s e r jé s e d é s c s e r jé s e d é s
= d e g ra d á c ió
+ P r u n u s
+ J u n ip e r u s
A vegetációtípusok átalakulásának sémája dolinákban
Mikroklíma a dolinákban
• A dolinák sajátos mikroklíma-térségeiben nappal igen erős a besugárzás, éjszaka pedig a kisugárzás mellett a völgysíkjából lefolyó hideglevegő hozzáadásával hideg légtavak jönnek létre(hőmérsékleti inverzió).
• Ez a különleges mikroklíma lehetővé teszi a hidegkedvelő növényfajok fennmaradását, ugyanakkor, a beültetett facsemeték növekedése igen lassú (növényzeti inverzió).
A hőmérséklet hatására eltérő növekedésű facsemeték egy bükki dolinában
Mikroklíma a dolinákban
7 0 6 0 5 0 4 0 3 0 2 0 1 0
4 5 6 7 8 9 1 0 1 1 1 2 1 3 1 4 1 5 1 6 1 7 1 8 h
c a l/ c m / h2
N y - i k it e tt s é g K - i k ite tt s é g d o lin a fe n é k
A karsztok barlangi károsodásai
• A természetes gyeptársulások helyén a legeltetés hatására a legelés-, taposás tűrő és a nedvesebb talajviszonyokat kedvelő növények, valamint nitrogén- kedvelő gyomok is megjelentek.
A szivárgó vizek szennyeződése és a cseppkő degradáció ott következik be, ahol a víz a mezőgazdaság által művelt területekről jelentős mennyiségű karsztidegen anyagot szállít a felszínalatti járatokba.
• Itt a több millió év alatt kialakult cseppkövek visszaoldódását eredményezi. Közép - európai barlangokban.
Cseppkődegradáció a Baradla-, a Szabadság (Szlovákia) és az irországi Marble Arch barlangban
A karsztok vizeinek károsodásai
• A karsztos tavak eutrofizációja az utóbbi 10- 15 év alatt jelentős mértékben felerősödött. A nádasodás ezeken a területeken az antropogén hatásokkal van összefüggésben.
• Az Aggteleki tónál (3. kép) egyértelmű a kapcsolat a településből származó szennyező anyagokkal. Ugyanez a jelenség a szlovák oldalon, a Gömör-Tornai Karszt határontúli részein is megfigyelhető.
Az eutrofizálódó Aggteleki- és Vörös-tó állapotváltozása15 év alatt
A karsztok károsodásai a bányászat hatására
• Kőbányászat felhagyásával karsztos sebhelyek alakulnak ki. Régóta fontos kérdés a karsztos szakirodalomban, hogy mit lehet tenni az elhagyott bányák rekultivációja érdekében. A lebányászott kőzet helyén visszamaradt kopár felszíneken nem települ vissza a növényzet, csak nagyon lassan.
• A Bükk hegységben Bélkőn a bányászat több endemikus növény biotópját tüntette el. Ma már korlátozott itt a letermelés és a lebontott függőleges falak is védettséget élveznek. A beremendi mészkő rög bányászata során sok szép képződménnyel rendelkező barlang került napvilágra és károsodott (4. kép).
A lebányászott Bélkő és a beremendi kőbánya
A karsztok bányászati károsodásai
• A vízkiemelések okozta vízszintsüllyedések ott jönnek létre, ahol valamilyen nyersanyag vagy energiahordozó található a karsztos kőzetben, s a bányászat nagymennyiségű vizet emel ki a vízbetörések elkerülésére.
• Ez történt a Dunántúli-középhegységben is, ahol a 80-as évek végén több bauxitbányát leállítottak. A 90-es évek elején megindult a vízszint emelkedése (Böcker-Hőriszt, 1992).
Karsztvízszint a Dunántúli Középhegységben 1950 előtt (Böcker-Hőriszt, 1991)
Karsztvízszint a Dunántúli- középhegységben 1990-ben (Böcker-Hőriszt, 1991)
Feladatok a karsztvédelemben
• 1. A védelem a teljes karszt terület védelmét és menedzsmentjét kell, hogy jelentse. A döntéshozóknak arra kell törekedni, hogy a karsztterületeket nyilvánítsák védett területté, ahol lehetséges, az egész vízgyűjtő területet védeni kell.
• 2. Tudatosítani kell a lakossággal a karsztterület védelmének szükségességét, szorgalmazni kell a megőrzési előírások betartását.
Feladatok a karsztvédelemben
• 3. A menedzsmentnek kutatni kell a karsztok kezelésének fejlesztési lehetőségeit regionális és helyi szinten is. Tudatában kell lenni annak, hogy a karszt területek és a barlangok komplex háromdimenziós tájak, amelyek magukba integrálják a kőzetet, talajt, vegetációt és az atmoszférát.
• 4. A karsztnak természetes víz és levegő ciklusa van, a táj sajátos klimatikus és biotikus háztartással rendelkezik, amit óvni kell. A felszín hasznosításakor a víz zavartalan beszivárgását kell biztosítani.
Feladatok a karsztvédelemben
• 5. A minimalizálni kell a talajeróziót, biztosítani kell a jó levegőzést, a talaj aggregátumok stabilitását, a szerves-anyagtartalmat. Emellett a stabil vegetáció a legfontosabb az erózió és a talajösszetétel szempontjából.
• 6. A vízminőség megóvása a kőzet kitermelését, a talaj, vegetáció megváltoztatását vagy a vízkivételt gondosan meg kell tervezni, s a környezethatást minimalizálni kell.
Feladatok a karsztvédelemben
• 7. Adatbázist kell létrehozni a védett és a még védelem alatt nem álló területekről, hogy hosszabb távon azokat, amelyek védelemre érdemesek, a világ örökség részévé nyilváníttathassuk.
• A karsztok védelmében a nemzetközi kooperációt a Barlangtani Unió (ISU) és a Nemzetközi Földrajzi Unió (IGU) Karsztbizottsága biztosítja. Legfontosabb az információ csere, a védelem és menedzsment, amelynek érdekében integrálni kell az ismereteket a karsztokra vonatkozóan.
