Динамические закономерности и устойчивость CO₂ в пещерном воздухе при вмешательствах туризма в национальном геопарке Лушань, северный Китай

Скрытые миры под нашими ногами

Пещеры — это не просто впечатляющие туристические объекты; они являются живой частью климатической системы Земли. Воздух внутри них хранит и перемещает углекислый газ (CO₂), тот самый газ, который влияет на глобальные изменения климата. В этом исследовании пещеры Цзютянь на севере Китая задаётся своевременный вопрос: что происходит с хрупким равновесием CO₂ под землёй по мере роста потока туристов, и как быстро пещера восстанавливается, когда толпа уходит?

Особая пещера под научным наблюдением

Пещера Цзютянь расположена в национальном геопарке Лушань, в умеренном климате северного Китая. Это один длинный коридор более 600 метров с одним главным входом и высокими залами, украшенными сталагмитами, сталагнатами и другими минеральными образованиями. В пещере круглый год поддерживается температура около 15 °C, тогда как наружный воздух претерпевает перепады от морозной зимы до жаркого лета. Над пещерой тонкий почвенный слой, богатый корнями растений и жизнью, производит CO₂, который просачивается вниз через трещины в породе и постепенно питает подземный воздух. Так как Цзютянь — популярный туристический объект с сезонным и круглогодичным посещением, он представляет собой естественную лабораторию для изучения того, как человеческие визиты нарушают этот подземный углеродный резервуар.

Как учёные отслеживали «дыхание» пещеры

С марта 2023 по январь 2025 года исследователи установили приборы в четырёх точках вдоль туристического маршрута — от входа до самой глубокой камеры. Каждые 10 минут регистрировались концентрация CO₂ в пещерном воздухе, температура и влажность. Снаружи метеостанция измеряла параметры воздуха, осадки и свойства почвы, а датчики, зарытые в почву, отслеживали её CO₂. Команда также получила данные по электронным билетам за 2024 год, чтобы знать, сколько человек заходило в пещеру каждый день, особенно в периоды крупных китайских праздников, таких как Праздник Весны, День труда и Национальный день, когда число посетителей резко растёт. Благодаря этим высокочастотным измерениям они могли видеть как медленные сезонные изменения, так и быстрые скачки CO₂, связанные с туризмом.

Естественные колебания и всплески, вызванные туристами

В течение сезонов пещера Цзютянь ведёт себя подобно лёгкому, связанному с ландшафтом сверху. В тёплые и влажные месяцы в почве больше CO₂, и этот рисунок отражается в пещерном воздухе, хотя с запаздыванием примерно на две–три недели, пока газ мигрирует вниз через породу. В глубине пещеры уровни CO₂ обычно выше и сильнее связаны с почвенным CO₂, тогда как у входа внешний ветер и колебания температуры искажают сигнал. Поверх этого естественного ритма команда наблюдала драматические, кратковременные всплески CO₂, совпадавшие с наплывом туристов. Когда люди дышат в замкнутых пространствах, они выделяют дополнительный CO₂, который может повышать концентрацию в пещере от нескольких тысяч частей на миллион до значений выше 20 000 ppm — гораздо выше, чем на открытом воздухе.

Сколько времени требуется пещере, чтобы восстановиться

Когда праздничные дни заканчивались и турникеты замолкали, пещера начинала восстанавливаться, но не все участки реагировали одинаково. Температура и влажность возвращались быстро, часто в течение дня, поскольку стены пещеры аккумулировали тепло, а капающая вода восстанавливала влажность. CO₂, однако, задерживался значительно дольше. У входа концентрации могли вернуться почти к норме примерно за неделю. В более глубоких камерах, где циркуляция воздуха слабая и прохладная, плотный воздух мог застаиваться, повышенный CO₂ сохранялся две–три недели или дольше и иногда не успевал полностью вернуться к довоенному уровню до следующего вмешательства. Исследование показало, что два фактора имеют решающее значение: сколько туристов приходит подряд (более 100 человек в день в течение как минимум четырёх последовательных дней вызывает сильное накопление CO₂) и способствует ли сезон естественной вентиляции. Зимой и в прохладные месяцы из‑за разницы плотностей внутреннего и наружного воздуха образуется сильный поток через вход, что помогает вымывать CO₂; летом вентиляция ослабевает и восстановление замедляется.

Сохранение здоровья пещер для науки и туристов

Для неспециалистов ключевой вывод прост: пещерный воздух удивительно чувствителен к нашему присутствию. Большая часть CO₂ в пещере Цзютянь поступает из живой почвы сверху, но период интенсивного туризма добавляет крупные импульсы, которые пещера может убирать лишь медленно. Ограничивая число посетителей в день, распределяя визиты во времени, сокращая время пребывания в самых глубоких залах и приоритизируя сезоны с хорошей вентиляцией, такие как зима, для пиковых посещений, управленцы могут защитить эти хрупкие подземные среды. Это сохраняет не только красоты, которыми наслаждаются посетители, но и роль пещеры как природного архива климатической истории и как небольшой, но реальной части углеродного цикла Земли.

Цитирование: 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

Ключевые слова: пещерный туризм, углекислый газ, карстовые пещеры, вентиляция пещер, экологическая устойчивость