أنماط ديناميكية ومرونة ثاني أكسيد الكربون في هواء الكهف تحت تأثيرات السياحة في الحديقة الجيولوجية الوطنية لوشان، شمال الصين

عوالم مخفية تحت أقدامنا

الكهوف أكثر من معالم سياحية خلابة؛ إنها أجزاء حية من نظام المناخ على الأرض. الهواء داخلها يخزن وينقل ثاني أكسيد الكربون (CO₂)، نفس الغاز الذي يدفع تغير المناخ العالمي. تطرح هذه الدراسة لكهف جيوتيان في شمال الصين سؤالاً مناسباً للزمن: مع تزايد زوار الكهوف السياحية، ماذا يحدث لتوازن ثاني أكسيد الكربون الدقيق تحت الأرض، ومدى سرعة تعافي الكهف بمجرد انصراف الزيارات؟

كهف مميز تحت المراقبة العلمية

يقع كهف جيوتيان في الحديقة الجيولوجية الوطنية لوشان، في مناخ معتدل بشمال الصين. هو ممر طويل مفرد يزيد عن 600 متر، مع مدخل رئيسي وحجرات عالية مزينة بالهوابط والركائز وغيرها من التشكيلات المعدنية. يبقى الكهف قرب 15 °م طوال العام، بينما يتقلب الهواء الخارجي بين شتاء بارد وصيف حار. فوق الكهف طبقة رقيقة من التربة غنية بجذور النباتات والكائنات الحيوية تنتج CO₂ يتسرب إلى الأسفل عبر شقوق في الصخر، مغذياً الهواء تحت الأرض تدريجياً. وبما أن جيوتيان مقصد سياحي شهير مفتوح طوال العام، فإنه يوفر مختبراً طبيعياً لرصد كيفية اضطراب هذا المخزون الكربوني الجوفي بفعل الزيارات البشرية.

كيف تابع الباحثون "تنفس" الكهف

من مارس 2023 إلى يناير 2025، أنصب الباحثون أدوات عند أربع نقاط على طول مسار السياح، من المدخل إلى أعمق حجرة. كل 10 دقائق سجلوا CO₂ في هواء الكهف ودرجة الحرارة والرطوبة. في الخارج، قاس محطة أحوال الطقس ظروف الهواء وهطول الأمطار وخصائص التربة، وتتبع حسّاسات مدفونة في التربة CO₂ في التربة. كما حصل الفريق على بيانات التذاكر الإلكترونية لعام 2024 لمعرفة عدد الأشخاص الداخلين إلى الكهف يومياً، لا سيما خلال العطلات الكبرى في الصين مثل عيد الربيع ويوم العمال ويوم الوطن، عندما ترتفع أعداد الزوار. بفضل هذه القياسات عالية التردد، تمكنوا من رؤية كل من التغيرات الموسمية البطيئة والقفزات السريعة في CO₂ المرتبطة بالسياحة.

تقلبات طبيعية، وزيادات مدفوعة بالسياح

على مدى الفصول، يتصرف كهف جيوتيان كأنبوب تنفسي مرتبط بالمنظر الطبيعي أعلاه. يكون CO₂ في التربة أعلى في الأشهر الدافئة والرطبة، ويعكس هواء الكهف هذا النمط، وإن مع تأخير يقارب أسبوعين إلى ثلاثة أسابيع أثناء هجرة الغاز إلى الأسفل عبر الصخر. في أعماق الكهف، تكون مستويات CO₂ عموماً أعلى ومرتبطة أكثر بـCO₂ التربة، بينما قرب المدخل تزعج الرياح الخارجية وتقلبات الحرارة الإشارة. ومع ذلك، وعلى هذا الإيقاع الطبيعي، رصد الفريق ذروات درامية وقصيرة الأمد في CO₂ تتزامن مع حشود العطلات. عندما يتنفس السياح في مساحات مغلقة، يطلقون CO₂ إضافياً يمكن أن يدفع مستويات الكهف من بضعة آلاف جزء في المليون إلى ما فوق 20,000، أي أعلى بكثير من هواء الخارج.

كم يستغرق الكهف ليستعيد توازنه

بمجرد انتهاء العطلات وهدوء البوابات، بدأ الكهف يتعافى، لكن ليس كل الأجزاء استجابت بالمثل. تعاود درجة الحرارة والرطوبة الارتفاع بسرعة، غالباً خلال يوم واحد، إذ تمتص جدران الكهف الحرارة وتعيد قطرات الماء الرطوبة. أما CO₂ فبقي لوقت أطول بكثير. قرب المدخل، قد تعود التركيزات قريبة من الوضع الطبيعي خلال حوالي أسبوع. في الحجرات الأعمق، حيث تكون دورة الهواء ضعيفة وباردة، يمكن للهواء الكثيف أن يركد، وقد تستمر مستويات CO₂ المرتفعة لمدة أسبوعين إلى ثلاثة أسابيع أو أكثر، وأحياناً لا تعود كاملاً إلى مستويات ما قبل العطلة قبل الاضطراب التالي. وجدت الدراسة أن عاملين هما الأهم: عدد السياح المتتابعين (أكثر من 100 شخص في اليوم لأربعة أيام متتالية على الأقل يؤدي إلى تراكم قوي لـCO₂)، وما إذا كان الموسم يفضّل التهوية الطبيعية. في الشتاء والأشهر الباردة، تخلق فروق الكثافة بين الهواء الداخلي والخارجي تدفّق هواء أقوى عبر المدخل يساعد على تطهير CO₂؛ في الصيف تضعف التهوية ويتباطأ التعافي.

حفظ صحة الكهوف للعلم والزوار

لغير المتخصصين، الرسالة الأساسية واضحة: هواء الكهف حساس بشكل مدهش لوجودنا. يأتي CO₂ في كهف جيوتيان أساساً من التربة الحية أعلاه، لكن فترات السياحة المزدحمة تضيف نبضات كبيرة لا يستطيع الكهف إزالتها بسرعة. من خلال تحديد أعداد الزوار اليومية، وتوزيع الزيارات على مدار الوقت، وتقليص مدة البقاء في الحجرات الأعمق، وتفضيل مواسم ذات تهوية عالية مثل الشتاء للذروة السياحية، يمكن للمديرين حماية هذه البيئات الجوفية الهشة. يحفظ ذلك ليس فقط الجمال الذي يستمتع به الزوار، بل أيضاً دور الكهف كأرشيف طبيعي لتاريخ المناخ وكجزء صغير لكنه حقيقي من دورة الكربون على الأرض.

الاستشهاد: Peng, S., Liu, W., Zhang, T. et al. Dynamic patterns and resilience of cave-air CO₂ under tourism interferences in the Lushan National Geopark, north China. npj Herit. Sci. 14, 31 (2026). https://doi.org/10.1038/s40494-026-02306-z

الكلمات المفتاحية: سياحة الكهوف, ثاني أكسيد الكربون, كهوف كارسية, تهوية الكهف, المرونة البيئية