علم الكهوف (Speleology)

علم الكهوف، أو السبيلولوجيا، هو الدراسة العلمية للكهوف والميزات الكرستية الأخرى، بالإضافة إلى تركيبها، وبنيتها، وخصائصها الفيزيائية، وتاريخها، وبيئتها، والعمليات التي تتشكل من خلالها (speleogenesis) وتتغير بمرور الوقت (speleomorphology).

تاريخ علم الكهوف

قبل تطور علم الكهوف الحديث، كتب جون بومونت أوصافاً تفصيلية لبعض كهوف مينديب في ثمانينيات القرن السابع عشر. وقد صاغ إميل ريفيير المصطلح في عام 1890.

حتى منتصف القرن التاسع عشر، كانت القيمة العلمية للكهوف تُعتبر مجرد مساهمة في فروع أخرى من العلوم مثل الجغرافيا أو الجيولوجيا أو علم الآثار. ولكن، بفضل عمل إدوارد-ألفرد مارتيل (1859-1938)، الذي يُلقب بـ "أب علم الكهوف الحديث"، تم تقديم مفهوم علم الكهوف كمجال دراسة متميز في فرنسا. وفي عام 1895، أسس مارتيل Société de Spéléologie، وهي أول منظمة مخصصة لعلوم الكهوف في العالم.

جيولوجيا الكهوف والهيدروجيولوجيا

الكرست (Karst) هو منظر طبيعي يتكون من الحجر الجيري تحت الأرضي الذي تعرض للتآكل. تتشكل الكهوف عادةً من خلال التآكل الكيميائي عبر عملية الإذابة. يمكن أن يحدث هذا التآكل في الصخور الكربوناتية من خلال التفاعلات الكيميائية، وفي الجبس والملح الصخري فيزيائياً، وفي الصخور السيليكاتية في المناخات الدافئة من خلال تحلل المواد.

الكيمياء الجيولوجية والسبيلوثيرم

السبيلوثيرم (Speleothem) هو تشكيل جيولوجي يتكون من الرواسب المعدنية التي تتراكم بمرور الوقت في الكهوف الطبيعية. تتشكل هذه التكوينات بشكل شائع في الكهوف الكلسية بسبب تفاعلات إذابة الكربونات.

الكيمياء الحيوية

تتميز الكهوف بغياب درجة الحرارة المستقرة، والرطوبة النسبية العالية، ومعدلات التبخر المنخفضة، والإمدادات المحدودة من المواد العضوية، مما يخلق بيئة مناسبة جداً لنمو الميكروبات. تشمل التجمعات الميكروبية في الكهوف العتائق (archaea)، والبكتيريا، والفطريات، وغيرها من حقيقيات النوى الدقيقة، والتي تلعب دوراً رئيسياً في تشكيل الهياكل واستدامة الشبكات الغذائية.

رسم خرائط الكهوف (Cave Cartography)

يعد إنشاء خريطة دقيقة ومفصلة أحد أكثر الأنشطة التقنية شيوعاً داخل الكهوف. تُستخدم خرائط الكهوف، التي تسمى "المسوح" (surveys)، لمقارنة الكهوف ببعضها البعض من حيث الطول والعمق والحجم، وقد تكشف عن أدلة حول كيفية نشأة الكهوف، وتوفر مرجعاً مكانياً للدراسات العلمية الإضافية، وتساعد الزوار في العثور على الطرق.

بيولوجيا الكهوف

توفر الكهوف موطناً للعديد من الكائنات الحية الفريدة. وتتنوع البيئات الكهفية بشكل كبير، وليست منفصلة تماماً عن الموائل السطحية. وبشكل عام، كلما زاد عمق الكهوف، أصبحت البيئة أكثر ندرة.

تنقسم بيئات الكهوف إلى ثلاث فئات عامة:

• إندوجين (Endogean): البيئة الداخلية.
• باراهيبوجين (Parahypogean): البيئة شبه الأرضية.
• هيبوجين (Hypogean): البيئة الأرضية العميقة.

كما تنقسم الكائنات الحية في الكهوف إلى ثلاث فئات أساسية بناءً على على مدى ارتباطها بالكهف، بالإضافة إلى وجود ما يسمى بـ "التروكسينز" (trogloxenes) العرضيين، وهي كائنات سطحية تدخل الكهوف دون سبب للبقاء على قيد الحياة، أو "التروغلوبوفوبس" (troglophobes) وهم "كارهو الكهوف" الذين لا يمكنهم البقاء على قيد الحياة في الكهوف لفترات طويلة.

العاملان اللذان يحددان بيولوجيا الكهوف هي الطاقة والطاقة الغذائية. وبما أن الكهوف مقطوعة عن ضوء الشمس والترسبات النباتية، فإن معظم الطاقة في بيئات الكهوف تأتي من الأنظمة البيئية الخارجية، مثل روث الخفافيش الذي يعد مصدراً رئيسياً للطاقة والمواد الغذائية.