Dynamiczne wzorce i odporność stężenia CO₂ w powietrzu jaskiń na zakłócenia związane z ruchem turystycznym w Geoparku Narodowym Lushan, północne Chiny

Ukryte światy pod naszymi stopami

Jaskinie to coś więcej niż zachwycające atrakcje turystyczne; są żywymi elementami systemu klimatycznego Ziemi. Powietrze w nich magazynuje i przemieszcza dwutlenek węgla (CO₂) — ten sam gaz, który napędza zmiany klimatu na świecie. Badanie przeprowadzone w Jaskini Jiutian na północy Chin stawia aktualne pytanie: gdy więcej osób odwiedza udostępnione jaskinie, co dzieje się z delikatną równowagą CO₂ pod ziemią i jak szybko jaskinia potrafi się zregenerować po opuszczeniu jej przez tłumy?

Szczególna jaskinia pod naukową obserwacją

Jaskinia Jiutian znajduje się w Geoparku Narodowym Lushan, w klimacie umiarkowanym północnych Chin. To jednorodny, ponad 600-metrowy korytarz z jednym głównym wejściem i wysokimi salami ozdobionymi stalaktytami, stalagmitami i innymi formacjami mineralnymi. Temperatura w jaskini utrzymuje się przez cały rok w okolicach 15 °C, podczas gdy powietrze na zewnątrz przechodzi od mroźnych zim do gorących lat. Nad jaskinią znajduje się cienka warstwa gleby bogata w korzenie i życie, które produkuje CO₂ przenikający w dół przez szczeliny skalne i powoli zasilający powietrze podziemne. Jako że Jiutian jest popularną, całoroczną atrakcją turystyczną, tworzy naturalne laboratorium do obserwacji, jak odwiedziny ludzi zaburzają ten podziemny magazyn węgla.

Jak naukowcy śledzili "oddech" jaskini

Od marca 2023 do stycznia 2025 badacze zainstalowali przyrządy w czterech punktach wzdłuż trasy turystycznej, od wejścia po najgłębszą salę. Co 10 minut rejestrowali stężenie CO₂ w powietrzu jaskiniowym, temperaturę i wilgotność. Na zewnątrz stacja pogodowa mierzyła warunki powietrza, opady i właściwości gleby, a czujniki zakopane w ziemi śledziły CO₂ glebowe. Zespół pozyskał też dane z elektronicznej sprzedaży biletów za 2024 r., by znać liczbę odwiedzających każdego dnia, szczególnie w czasie chińskich świąt, takich jak Święto Wiosny, Dzień Pracy i Dzień Narodowy, gdy ruch turystyczny gwałtownie rośnie. Dzięki tym pomiarom o wysokiej częstotliwości mogli obserwować zarówno powolne sezonowe zmiany, jak i szybkie skoki CO₂ związane z ruchem turystycznym.

Naturalne wzloty i spadki oraz skoki wywołane turystami

W skali sezonowej Jaskinia Jiutian zachowuje się jak płuco połączone z krajobrazem nad nią. Glebowe stężenia CO₂ są wyższe w ciepłych, wilgotnych miesiącach, a ten wzorzec odbija się w powietrzu jaskiniowym, choć z opóźnieniem około dwóch–trzech tygodni, gdy gaz przemieszcza się w dół przez skałę. W głębszych częściach jaskini poziomy CO₂ są zwykle wyższe i bardziej związane z CO₂ glebowym, natomiast przy wejściu zewnętrzne wiatry i wahania temperatury zaburzają sygnał. Obok tego naturalnego rytmu zespół odnotował jednak dramatyczne, krótkotrwałe piki CO₂ zbieżne z okresami świątecznymi. Gdy turyści oddychają w zamkniętej przestrzeni, emitują dodatkowy CO₂, który może podnieść stężenia z kilku tysięcy części na milion do ponad 20 000 ppm — znacznie więcej niż w powietrzu zewnętrznym.

Ile czasu zajmuje jaskini powrót do równowagi

Gdy święta kończyły się i bramki uspokajały, jaskinia zaczynała się regenerować, lecz nie wszystkie części reagowały jednakowo. Temperatura i wilgotność wracały szybko, często w ciągu jednego dnia, gdy ściany jaskini pochłaniały ciepło, a kapiąca woda uzupełniała wilgoć. CO₂ utrzymywał się jednak znacznie dłużej. Przy wejściu stężenia mogły wrócić blisko normy w ciągu około tygodnia. W głębszych salach, gdzie cyrkulacja powietrza jest słaba i chłodna, gęstsze masy powietrza mogą stagnować — podwyższone CO₂ może utrzymywać się przez dwa–trzy tygodnie lub dłużej, a czasem nie wracać całkowicie do poziomów sprzed świąt, zanim nie nastąpi kolejne zaburzenie. Badanie wykazało, że najważniejsze są dwa czynniki: ile kolejnych dni z rzędu przychodzi turystów (więcej niż 100 osób dziennie przez co najmniej cztery dni z rzędu wywołuje silne nagromadzenie CO₂) oraz czy sezon sprzyja naturalnej wentylacji. Zimą i w chłodniejszych miesiącach różnice gęstości powietrza między wnętrzem a zewnętrzem tworzą silniejszy przepływ przez wejście, pomagając wypłukiwać CO₂; latem wentylacja osłabia, a powrót do równowagi wydłuża się.

Utrzymanie zdrowia jaskiń dla nauki i odwiedzających

Dla laików kluczowy przekaz jest prosty: powietrze jaskiniowe jest zaskakująco wrażliwe na naszą obecność. CO₂ w Jaskini Jiutian w większości pochodzi z żywej gleby nad nią, ale intensywne okresy turystyczne dodają duże impulsowe porcje gazu, które jaskinia usuwa tylko powoli. Ograniczając dzienne limity odwiedzających, rozkładając wizyty w czasie, skracając pobyty w najgłębszych salach oraz preferując sezony o dobrej wentylacji, takie jak zima, w czasie największego ruchu, zarządzający mogą chronić te delikatne podziemne środowiska. Dzięki temu zachowają nie tylko walory estetyczne dla turystów, lecz także rolę jaskini jako naturalnego archiwum historii klimatu i jako małego, lecz rzeczywistego elementu cyklu węglowego Ziemi.

Cytowanie: 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

Słowa kluczowe: turystyka jaskiniowa, dwutlenek węgla, jaskinie krasowe, wentylacja jaskiń, odporność środowiskowa