Mikroklima jeskyní moravského krasu

Transkript

1 Mendelova univerzita v Brně Agronomická fakulta Ústav krajinné a aplikované ekologie Mikroklima jeskyní moravského krasu Bakalářská práce Vedoucí práce: Ing. Hana Středová, Ph.D. Vypracovala: Anna Dvořáková Brno 2011

2

3 PROHLÁŠENÍ Prohlašuji, že jsem bakalářskou práci na téma Mikroklima jeskyní moravského krasu vypracovala samostatně a použila jen pramenů, které cituji a uvádím v přiloženém seznamu literatury. Bakalářská práce je školním dílem a může být použita ke komerčním účelům jen se souhlasem vedoucího diplomové práce a děkana Agronomické fakulty Mendelovy univerzity v Brně. dne. podpis diplomanta.

4 PODĚKOVÁNÍ: Děkuji vedoucí bakalářské práce za trpělivý přístup, za všechny rady a připomínky, které mi poskytla při zpracování této bakalářské práce. Dále děkuji Českému hydrometeorologickému ústavu za poskytnutí dat. Děkuji i rodině a přátelům za podporu a optimistický přístup.

5 Abstrakt: Moravský kras je naše nejznámější a nejvýznamnější krasové území. Území je z 60% pokryto lesy. Moravský kras je tvořen především vápenci a je zde více než 4000 jeskyní. Studium mikroklimatu je důležité hlavně pro určení geneze krasu a dále stanovení podmínek pro jeho ochranu. Monitoring mikroklimatu v jeskyních se v poslední době velice rozšířil. Vzhledem ke zvyšující se návštěvnosti jeskyní se začalo měnit i mikroklima uvnitř jeskyní a díky těmto výzkumům je možné tyto měnící se parametry sledovat a pomocí určitých opatření regulovat. Monitoring mikroklimatu probíhá po celém světě; měří se hlavně teplota, vlhkost a proudění vzduchu, koncentrace CO 2 a teplota skalní stěny. V Moravském krasu probíhá monitoring jednotlivých jeskyní už několik let, hlavně ve zpřístupněných jeskyních pro veřejnost. Vzhledem k tomu, že se jedná o chráněné území, je i zemědělství v této oblasti jiné. Klíčová slova: mikroklima, teplota a vlhkost vzduchu, krasové jevy, Kateřinská jeskyně Abstract: Moravian karst, is the most significant and the most known area in the Czech republic. The terrain is 60% covered by forests. It s formed from calcite and there are over 4,000 caves. The microclimate studies are important for determination of karst genesis and so on for setting- up the protection conditions. These studies have been extended all over the world. The microclimate is changing due to higher visitor rates. We can observe and a little bit changing this conditions, thanks to these studies. In the cave is measured several parameters: temperature, moisture and turbulation of air, concentration of CO 2 and temperature of the cave wall. The studies in Moravian karst have been passed over a several years, especially for the enabled caves for visitors. In this area is naturally different agriculture. It s important respect the fact, that it s reserved area and that s why agriculture must be different. Key words: microclimate, air temperature and moisture, karst studies, Kateřinská cave

6 Obsah: 1 ÚVOD METODIKA A CÍL PRÁCE CHARAKTERISTIKA ZÁJMOVÉHO ÚZEMÍ KLIMA Mikroklima jeskyní Mikroklimatické poměry MIKROKLIMATICKÉ VÝZKUMY VE SVĚTĚ Slovensko Slovinsko Španělsko MIKROKLIMATICKÉ VÝZKUMY V ČESKÉ REPUBLICE ZHODNOCENÍ VÝZKUMŮ Kateřinská jeskyně Zavedení jednotného monitoringu mikroklimatických poměrů Pokračování monitoringu mikroklimatu Kateřinské jeskyně ZÁVĚR PŘEHLED POUŽITÉ LITERATURY SEZNAM OBRÁZKŮ... 53

7 1 ÚVOD Moravský kras je naše největší krasové území. Krasové území jako takové, se vyvíjelo velmi dlouho a velmi pomalu. Působí jako celek a žádná jeskyně se nedá vytrhnout a zkoumat zvlášť, protože své charakteristické podmínky má právě díky území, ve kterém se nachází. Jeskyně jsou velmi různého tvaru, často členité, několika patrové jeskynní systémy. Vznikají převážně v krasových oblastech, tedy v oblastech, které jsou tvořeny propustnými horninami např. vápenci nebo dolomity. Tato území jsou specifická typem reliéfu, hydrogeologickými poměry a tvorbou podzemních prostor. Při vzniku jeskyní v krasových oblastech hraje dominantní roli voda, která v sobě rozpouští oxid uhličitý z atmosféry a popř. z půdního vzduchu. Tím se z vody stává slabá kyselina uhličitá, která vniká do krasových komplexů, nejčastěji po systému puklin, a má schopnost tyto horniny rozpouštět. Takto se prostory postupně zvětšují. Tato práce se bude zabývat mikroklimatem jeskyní a hlavně jeho monitoringem. Mikroklima je klima nějakého velice malého území, které má většinou své specifické charakteristiky jako jsou teplota a vlhkost vzduchu, teplota stěny apod., které jsou měřeny nejrůznějšími, velice přesnými přístroji. Mikroklima také ovlivňují návštěvníci jeskyní, což je také v současné době závažné téma k řešení, hlavně kvůli zvyšování koncentrace CO 2 a teploty. Hlavním důvodem ke zvolení tématu pro moji bakalářskou práci byl dlouhodobý zájem o poznávání podzemního tajemství. Podívat se na tohle téma trochu z jiného úhlu. Dalším důvodem také bylo to, že Moravský kras se nachází kousek od mého místa bydliště a tento kraj jsem si oblíbila už od dětství. Také mě velice zajímalo zemědělské hospodaření na území Moravského krasu. 7

8 2 METODIKA A CÍL PRÁCE Cílem bakalářské práce je: shrnutí dostupných informací týkajících se mikroklimatu jeskyní v České republice i v zahraničí popis výzkumů, které byly a jsou prováděny v jeskyních České republiky i ve světě monitoring mikroklimatu Hlavní náplní práce je shromáždit jednotlivá data a vyhodnotit výsledky výzkumů probíhajících v Kateřinské jeskyni, které provádí Správa jeskyní Moravského krasu ve spolupráci s ČHMÚ v Brně. Nakonec bych chtěla i nastínit problematiku udržování krasových území a obhospodařování v minulosti až do současnosti. Základními metodami, využitými ve zpracování bakalářské práce bylo studium odborné literatury a vyhodnocování výzkumů. Práce je psána metodou literární rešerše. Bylo použito grafické, tabelární a statistické vyhodnocení dílčích výsledů mikroklimatického monotoringu v Kateřinské jeskyni. 8

9 3 CHARAKTERISTIKA ZÁJMOVÉHO ÚZEMÍ Moravský kras je světově proslulé, naše největší krasové území, v roce 1956 vyhlášeno za chráněnou krajinnou oblast. Téměř 100 km 2 devonských vápenců mezi Brnem a Blanskem je rozbrázděno hlubokými skalnatými kaňony s ponory, vyvěračkami a jeskynními portály, na plošinách nad nimi jsou desítky závrtů, propadání malých vodních toků, i odkryté vstupy do hlubokých propastí. Rekord drží 34,9 km dlouhá soustava Amatérské jeskyně v severní části území, její součástí jsou zpřístupněné Sloupsko Šošůvské jeskyně a Punkevní s propastí Macochou (Rubín a kol., 2006). Plošiny v Moravském krasu jsou překryty a zarovnány sedimenty a jsou zde vytvořeny poměrně úrodné půdy využívané pro zemědělskou výrobu. Krasová údolí - žleby mají místy charakter kaňonů, tato nepřístupná místa porůstají přírodovědně hodnotné lesy. Některé jeskyně, například i největší česká - Amatérská jeskyně zasahují také pod zemědělskou půdu. Rezidua hnojiv a pesticidů rozpuštěné ve vodách poškozovaly krápníky a ovlivňovaly celé jeskynní prostředí. Závrty se obděláváním půdy na okolních polích zanášely ornicí. Ornice se následně přes pukliny dostávala až do jeskyní. Zvýšení obsahu dusičnanů ve skapech pod zemědělskými pozemky bylo až desetinásobné a chloridů až trojnásobné v porovnání se skapy pod lesem (Jančo, 2008). Pole, ležící nad jeskyněmi v Moravském krasu, budou muset být přeměněna v louku, protože prosakující voda se zbytky hnojiv a pesticidů mohou poškodit krápníkovou výzdobu. Nebude to však vůbec jednoduché. Moravský kras bude v tuzemsku jednou z pěti oblastí, kde se změny v zemědělském hospodaření budou zkoušet. Kromě založení a udržování lučních porostů nad jeskyněmi půjde také o změny v osevních postupech. Nepříznivě se projevuje například pěstování kukuřice, která právě vyžaduje množství hnojiv. Ve vymezených ochranných zónách se tak budou zemědělci snažit kukuřici nahradit jinými plodinami a podíl obilovin snížit na padesát procent. Zemědělci by také měli u svých polí nechávat minimálně šestimetrové okraje, na nichž nebudou používat hnojiva. To by mělo zabránit dalšímu úbytku ptáků a rostlin. S novými změnami hospodaření jsou zemědělci většinou už smířeni (Šebková, 2003). 9

10 Důležité bude zapojení zemědělců v Moravském krasu do postupů šetrného krasového zemědělství a také zájem dalších zemědělců i mimo Moravský kras. V dalších letech ale předpokládáme rozšíření o problematiku pěstování méně známých druhů a odrůd zemědělských plodin, pěstování a zpracování biomasy a na zpracování místní produkce (Jančo, 2008). V roce 2006 byl zdvojnásoben počet pastvin pro ovce. Do této chráněné krajinné oblasti se pastevectví vrátilo po dlouhých desetiletích teprve v roce Stádo 36 ovcí spásalo v tomto roce 16 hektarů. Podle ekologů jsou ovce pro tento region velmi důležité. Dokonale spásají porost, čímž udržují louky v dobrém stavu. Zvířata navíc svými kopýtky narušují travní drn a provzdušňují jej, což pak pomáhá v růstu chráněným druhům rostlin. Bude postupně obnoveno 50 hektarů luk, na nichž se bude popásat 150 kusů ovcí romanovských (Klepáč, 2005). Oblast Moravského krasu je z hlediska mezoklimatických i mikroklimatických poměrů velmi přitažlivá. Členitý a různorodý reliéf s charakteristickým a aktivním povrchem spolu s pestrou vegetační pokrývkou má zásadní vliv na utváření struktury mezní i přízemní vrstvy ovzduší. Ovlivňuje základní klimatologické vlastnosti větrného proudění, stupeň stability zvrstvení teploty a tím pochopitelně i veličiny, jež mají bezprostřední vztah k šíření a rozptylu atmosférických příměsí (Qitt, 1976). 10

11 4 KLIMA Definic klimatu bylo postupem času mnoho. Jako první zveřejnil svoji charakteristiku A. von Humboldt (1817), že v nejobecnějším slova smyslu značí klima všechna kolísání v atmosféře, která ovlivňují citlivě naše orgány. Jsou to teplota, vlhkost, změny atmosférického tlaku, bezvětří nebo vliv silných větrů, hodnota elektrického napětí, čistota atmosféry nebo její znečištění víceméně škodlivými plynnými substancemi a konečně průzračnost a čistota oblohy, což všechno ovlivňuje vyzařování povrchu, organický vývoj rostlin a zralost plodů, ale také cítění a psychologii člověka. J. von Hann (1883) charakterizoval klima jako soubor meteorologických jevů, které charakterizují průměrný stav atmosféry v nějakém místě na zemském povrchu. B. P. Alisov, O. A. Drozdov a J. S. Rubinštejnová (1952) řekli, že klima nějakého místa je dlouhodobý režim počasí, podmíněný energetickou bilancí, atmosférickou cirkulací a charakterem aktivního povrchu. V. M. Skljarov (1975) zase klima popsal jako souhrn a postupné střídání všech stavů atmosféry (podmínek počasí) možných v daném místě. Klima je důsledkem různých, nepřetržitě probíhajících klimatotvorných procesů. Pojmem klimatotvorné procesy se rozumějí fyzikální procesy v atmosféře a aktivní vrstvě půdy příjem a výdej záření a tepla, přeměna a přenos energie, oběh vody atd. Jsou důsledkem nepřetržitého působení klimatotvorných faktorů a podmiňují vytváření klimat na celé Zemi i v jednotlivých částech. Klima podle velikosti ovlivňovaného prostoru, můžeme rozdělit na: Makroklima (z řec. makros velký) respektuje globální měřítko jako např. monzunové oblasti či oceán. Dlouhodobý režim oblasti je podmíněný energetickou bilancí, atmosférickou cirkulací, charakterem aktivního povrchu i lidskými zásahy. Vertikální omezení představuje tropopauza. Různí činitelé se neprojevují rovnoměrně, což způsobuje rozdíly v klimatech geografických oblastí Země. Je reprezentováno velkoprostorovými ději, zabývá se atmosférickými objekty o velikosti stovek až tisíců km zasahujícími celou troposféru. Typickými jsou vzduchové hmoty s malými gradienty meteorologických prvků nebo tlakové níže a výše, tj. oblasti s charakteristickým prouděním určovaným otáčením především okolo svislé osy. Spolu s globálním klimatem není makroklima zatím výrazně ovlivňováno lidskou činností. K 11

12 podrobnému studiu zákonitostí je třeba znát údaje o počasí nejméně za několik dnů. V klimatologickém časovém měřítku je třeba přístup k informacím minimálně za několik desítek let, např. pro výpočet standardních klimatických normálů a dlouhodobých průměrů. Mezoklima (z řec. mesos střední) klima kotliny, města. Charakterizuje klimatické poměry ucelených jednotek. Je výsledkem vzájemné interakce georeliéfu, hydrologických, biologických a antropogenních složek krajiny. Důležitá je vegetační pokrývka, rozsáhlejší vodní plochy a antropogenní faktor. Kryptoklima se používá pro klima uzavřených prostor (z řec. kryptos = skrytý). Obecně je definováno jako prostředí v uměle vytvořených prostorách, např. ve sklenících, stájích, skladech, v obytných a pracovních místnostech, dolech nebo v dopravních prostředcích. Zcela specifické mikroklima tvoří líhně, chladírny, mrazírny, sklady pro ovoce a zeleninu s řízenou atmosférou, kde je udržován požadovaný teplotně vlhkostní stav vzduchu a jeho chemické složení pomocí složitého a energeticky náročného klimatizačního zařízení. V uzavřených objektech obvykle dochází k významnému ovlivňování složení vzduchu produkcí vodní páry, CO2, tepla, prachu, mikrobů, aerosolů, kouře a škodlivých par a plynů. Uplatňují se i další efekty, jako je kondenzace vodní páry na předmětech s případným skapáváním nebo zatékáním, nežádoucí skleníkový efekt, vibrace, hluk, záření (sálavé, mikrovlnné, infračervené, ultrafialové, rentgenové, radioaktivní). Mezi důležité prvky mikroklimatu patří světelný režim (intenzita osvětlení, rovnoměrnost, kontrast, stínivost, střídání světla a tmy, barevná teplota zdrojů světla, oslnění). Mikroklima (z řec. mikros malý); je v klasickém meteorologickém pojetí definováno jako klima přízemní vrstvy vzduchu spolu s aktivním povrchem. Podnebí velmi malých oblastí nad homogenním povrchem (holá půda, les, zemědělská plodina, vodní plocha ). Je ovlivněno reliéfem: makro (kopce), mezo (prohloubeniny a vyvýšeniny v rovné ploše) a mikro (krtince, balvany). V přirozených přírodních podmínkách se na tvorbě charakteristického mikroklimatu podílí jak tvar terénu (mikroklima reliéfové, svahové, dolinové, vrcholové, polohové, expoziční), tak druh a charakter aktivního povrchu (mikroklima porostové, půdní, břehové, nadporostní, přízemní, u lesa korunového patra, podrostové, okrajové, přechodové). Pro praktické účely bývá mikroklima detailněji rozčleněno na mikroklima přírodních povrchů bez 12

13 vegetace (jako jsou např. pouště, skály, sněhová pokrývka, vodní hladina, led), mikroklima přírodních povrchů s nízkým rostlinným krytem (polní plodiny, louky, mokřady), mikroklima přírodních povrchů s vysokým rostlinným krytem (lesy, chmelnice) a mikroklima umělých urbánních povrchů (zastavěné plochy, komunikace, dopravní plochy). Typické vertikální rozměry zpravidla nepřesahují desítky metrů, významné časové změny trvají minuty až hodiny. Převládající proudění bývá často chaotické, mnohdy se uplatňuje antropogenní vliv (Žalud, 2010). Mikroklima stájí Podmínkou pro uplatnění genetického potenciálu hospodářských zvířat je odpovídající výživa, ošetřování a v neposlední řadě stájové prostředí, ve kterém zvířata chováme. Zde je nejvýznamnější bezprostřední okolí, které zvířata obklopuje a to je stájové ovzduší - mikroklima. Např. teplota stájového vzduchu má přímý vliv na intenzitu metabolizmu a produkci zvířat a nepřímý vliv na jejich zdraví a welfare (pohodu). Je proto důležité pochopit termální vztahy mezi zvířaty a stájovým ovzduším a termální vztahy mezi stájovým mikroklimatem a okolním prostředím. Nevyhovující ustájení a nevhodné mikroklima může způsobit teplotní stres zvířat, který přímo ovlivňuje ztráty produkce a zhoršuje pohodu zvířat. Nedostatečná ventilace zvyšuje riziko onemocnění zvířat a zdraví může být přímo poškozeno vysokými atmosférickými koncentracemi nebezpečných plynů, zejména čpavku. Kvalitu mikroklimatu ovlivňují fyzikální faktory jako je teplota a vlhkost vzduchu (teplotně-vlhkostní komplex), proudění vzduchu, ochlazovací hodnota vzduchu, sluneční ozáření, osvětlení, barometrický tlak a přiřazuje se sem i hluk. Mezi chemické faktory patří chemické složení vzduchu, zejména s ohledem na koncentrace toxických plynů - čpavku, oxidu uhličitého, sirovodíku a biologickými faktory jsou prach a mikroorganismy rozptýlené v ovzduší. (Jílek, 2008) Mikroklima porostů Studium vztahů mezi rostlinným porostem a jeho prostředím zasahuje do více vědních odborů (ekologie, hydrologie, pedologie, fyziologie a další). Hlavním činitelem, který určuje klimatické vlastnosti přízemní vrstvy vzduchu a půdy je bilance tepla a vláhy aktivního povrchu. Výsledkem vzájemných interakcí mezi rostlinami a atmosférickou složkou jejich prostředí je vegetační klima. Ve formování vegetačního 13

14 mikroklimatu sehrává mimořádně důležitou úlohu architektonika porostu, která je charakterizovaná tvarem, rozměrem, geometrickou stavbou a venkovní strukturou rostlinného objektu (Matejka a Huzulák 1987). Odlišné tvary lesních porostů způsobené věkem, vertikálním a horizontálním zápojem korun stromů, druhem porostů, rozdílem stanovišť a změnami ovlivněnými lidskými zásahy vytvářejí vždy specifické mikroklima porostů, proměnlivé jako vlastní porosty (Petrík et al. 1971). Pod pojmem mikroklima lesního porostu rozumíme mikroklima korun stromů, dále klima kmenového prostoru, klima lesního opadu i s příslušným ovzduším a klima lesní půdy v prostoru kořenové soustavy (Tužinksý, Střelcová, 2003). 4.1 Mikroklima jeskyní Jeskyně mají v porovnání s volnou krajinou nižší denní i roční amplitudy teploty a vlhkosti vzduchu, velmi často je zde vyšší relativní vlhkost vzduchu a patrný roční, případně i denní chod rychlosti i směru větrného proudění a s tím vším spojený proměnlivý většinou velmi nízký výpar. Mikroklima jeskyní ovlivňuje hlavně velikost a tvar podzemních prostor, vzdálenost, počet a poloha vchodů spojených s vnějším prostředím a hydrologické poměry (teplota podzemních toků, délka protékaných prostor, množství prosakující vody, vlhkost jeskynních stěn). Podrobná znalost mikroklimatický poměrů jeskyní poskytuje cenné informace nezbytné k řešení otázek intenzity krasovění, rozšíření živočišných a rostlinných druhů a podobně (Absolon, 1970). Problematikou tvorby specifického jeskynního prostředí se zabývá speleoklimatologie. Podle proudění vzduchu lze rozlišit dva typy jeskyní - jeskyně dynamické a statické. Jeskyně dynamické Jedná se o jeskyně se dvěma nebo více vchody o různé nadmořské výšce. Jsou charakterizovány větší výměnou venkovního vzduchu se vzduchem v jeskyni, což způsobuje výrazné teplotní změny speleoatmosféry často i v průběhu dne. V letních měsících proudí vzduch vlivem větší specifické hmotnosti směrem od horního vchodu (vtažného) směrem ke spodnímu (výdušnému) a jím ven. Vzduch nasátý horním vchodem se přestupem tepla do horniny ochlazuje, tím dochází ke zvyšování vlhkosti 14

15 vzduchu následně pak ke kondenzaci přebytečné páry buď přímo na stěnách, nebo ve formě vodního aerosolu. V zimě probíhá tento proces přesně naopak. Proudění se vlivem snížení vnější teploty otočí (Přibyl, 1992). Vzduch je nasáván spodním vchodem. Dochází k jeho postupnému ohřívání a tím zase naopak ke snižování relativní vlhkosti vzduchu, která je ještě doplňována výparem ze stěn. Dá se tedy říci, že v letním období se v blízkosti vtažných vchodů horniny prohřívají a kondenzuje vodní pára z okolí. V zimě se horniny naopak prochlazují a vysušují. Jeskyně statické Mají buď jen jeden, nebo více vchodů s relativně nízkým rozdílem nadmořských výšek. Změny teploty vzduchu v jeskyních statických jsou závislé nejen na venkovních teplotách, ale i na profilu samotné jeskyně. Rozdíly v průměrných měsíčních teplotách zimního a letního období se od sebe neliší o více než 1 C (Musil, 1993). Klimatický režim se výrazně liší u jeskyní, jejichž převážná část leží pod úrovní vchodu, od jeskyní, které z převážné části leží nad touto úrovní. Jeskyně ležící převážně pod úrovní vchodu nazýváme statické jeskyně chladné. V zimě teplejší vzduch stoupá ven z jeskyně a naopak z venku je nasáván vzduch chladnější, který se v jeskyni ohřívá od stěn a zase jako teplejší proudí ven z jeskyně. Celý tento koloběh se opakuje do té doby, dokud je teplota vnějšího vzduchu nižší než teplota v jeskyni. Jakmile teplota venkovního vzduchu převáží teplotu uvnitř, proudění ustává a v jeskyni se po celé letní období udržuje chladný vzduch. Pokud se jeskyně nachází v místech s nízkou průměrnou teplotou vnější atmosféry, může v zimě docházet k jejímu zalednění, které se může udržet i v průběhu celého léta. V takovém případě hovoříme o statické jeskyni ledové. Nicméně proto, aby se ledová výzdoba v jeskyni udržela i během letních měsíců, je nezbytná vhodná konfigurace jeskynních prostor. Vchod musí být chráněn před sluncem, měl by být svážný a rozměrný, aby zajistil dostatečnou výměnu vzduchu. Často však dochází k zalednění pouze horních nejintenzivněji prochlazovaných částí jeskyně (Přibyl, 1992). Opačný klimatický režim mají statické jeskyně teplé, jejichž převážná část leží nad úrovní vchodu. V letním období chladný vzduch z jeskyně vytéká a teplý je nasáván. V zimě jeskyně stagnují. Lze tedy říct, že u statických jeskyní probíhá výměna vzduchu pouze v jedné polovině roku (u chladných jeskyní v zimě a u teplých v létě), v té druhé jeskyně stagnují. Jejich průměrná teplota je výrazně odlišná od teploty okolní. 15

16 Jeskyně statodynamické Tento typ jeskyní se vyskytuje pouze ve vzácných případech. Jedná se v podstatě o jeskyně dynamické, u kterých v některém období dochází k uzavření spojení mezi spodním a horním vchodem. K uzavření může docházet např. díky zalednění nebo zaplavením některých sifonů vodou. Během období, kdy je spojení mezi jeskyněmi uzavřeno, podobá se jejich klimatický režim jeskyním statickým. Naopak je tomu v době, kdy je spojení otevřeno a režim jeskyní je dynamický. V Moravském krasu se nacházejí dva typy jeskyní: jeskyně ponorové - vytvořené na začátku ponorného toku (mezi ně patří např. Sloupsko - Šošůvské jeskyně, Císařská jeskyně, Balcarka apod.) a jeskyně vývěrové - tvořené před výtokem ponorného toku (např. Punkevní jeskyně a jeskyně Býčí skály). Z geomorfologického hlediska se v Moravském krasu nacházejí jeskyně zhruba třípatrové, viz Tab. 1 (Stehlík a Kunský, 1961). Tab. 1 Charakteristika pater jeskyní (Stehlík a Kunský, 1961) nejvyšší patro střední patro spodní patro krápníkové, suché, voda sem neprotéká ani za nejvyšších vodních stavů z převážné části krápníkové, zaplavované jen povodňovými vodami protékané podzemním tokem za normálního vodního stavu 4.2 Mikroklimatické poměry Podrobná znalost mikroklimatických poměrů jeskyní poskytuje cenné informace nezbytné k řešení otázek intenzity krasovění, rozšíření živočišných a rostlinných druhů apod. Teplotní poměry Výměna tepla mezi jeskyněmi a vzduchem probíhá převážně kondenzací vodních par nebo výparem a turbulentním přenosem tepla. Velmi důležitou roli ve změnách teploty hraje spojení jeskyní s venkovním ovzduším. Jeskyně se podle toho rozdělují na už výše popsané jako dynamické, statické a statodynamické. Vlhkostní poměry 16

17 Všeobecně lze říci, že relativní vlhkost vzduchu nepodléhá v jeskyních tak značným výkyvům jako teplota vzduchu. Vlhkostní poměry v jeskyních závisí na teplotních změnách během roku, na vlhkosti jeskynního povrchu a na tom, zda se jedná o prostory suché nebo protékané podzemním tokem. Převážnou většinu roku se v jeskyních udržuje relativní vlhkost 100%. K jejímu poklesu dochází pouze v létě vlivem vysokých teplot a déletrvajícího sucha. Nicméně ani tehdy neklesá její hodnota pod 50%. Proudění vzduchu Proudění vzduchu zaznamenává maxima ve svých hodnotách v zimních měsících. V létě, kdy je proudění nejmenší a jeho směr značně nejednotný, se v chodbách rychlost pohybuje okolo 0,01 až 0,5 m.s -1. V zimě jsou poměry odlišnější a rychlost proudění v chodbách výrazně větší, kolem 1,5 m.s -1 (Musil a kol., 1993). Koncentrace CO 2 Jedním z nejvýznamnějších klimatických faktorů jsou změny parciálního tlaku oxidu uhličitého. Chemické rozpouštění karbonátů, které jsou základem vápenců, podmiňuje obsah určitého množství CO 2. Tato plynná složka atmosféry se ve vodě snadno rozpouští, přičemž jeho rozpustnost vzrůstá s poklesem teploty vody a se zvyšováním parciálního tlaku CO 2. Samotné změny parciálního tlaku CO 2 jsou pro mechanismus rozpouštění karbonátových hornin klíčové (Hutchinson, 1957). 5 MIKROKLIMATICKÉ VÝZKUMY VE SVĚTĚ Jeskyně obvykle vznikají v krasovém masivu. To je speciální typ krajiny, která je formována rozrušením rozpustných hornin, zahrnující vápence a dolomity. To je důvodem, proč kras důrazně udržuje výkyvy přírodních změn lépe, než většina ostatních geologických prostředí. Kras je sestaven ze tří základních zón: heterotermní zóna nejblíže zemskému povrchu, nenasycená přechodná zóna a zóna stálých teplot, která hlídá pohyby teploty a vlhkosti uvnitř jeskyně. Teplota vzduchu, vody a hornin pečuje o vyváženost každé zóny. Přirozený teplotní režim jeskyně je ovlivňován především vstupy tepla z nadloží, podloží a prouděním vzduchu a vody z vnějšího prostředí (Stoeva a Stoev, 2005). Průměrná teplota vzduchu v jeskyni je velmi blízko k vnější průměrné roční teplotě, vyznačuje se velmi malými sezónními a denními amplitudami (Šebela a Turk, 2011) a je v rovnováze s vnitřní teplotou skalního masivu a vody. Proudění vzduchu není 17

18 konstantní a směr a rychlost se mění v závislosti na ročním období, teplotním gradientu a dalších faktorech. Fernandes-Cortes et al. (2006) popisují tzv. částečný termální gradient při nižších venkovních teplotách, kdy je cirkulace omezena na nejbližší okolí vstupních prostor jeskyně a totální termální gradient při velmi nízkých venkovních teplotách (mísení mas vzduchu i ze vzdálených prostor jeskyně). Advekce tepla a vlhkosti do a z jeskynního systému vlivem proudění vzduchu má pro jeskynní mikroklima zásadní význam (de Freitas and Littlejohn, 1987). Vertikální profil teploty vzduchu rozsáhlé jeskyně Aven d'orgnac monitorovali Bourges et al. (2006). Nejvyšší teploty zjistili ve střední části vertikálního profilu, což vysvětlují prouděním teplejšího vzduchu ze stabilnějších částí jeskyně k východu a postupným ochlazováním vzduchu o skalní masiv. Mírné denní teplotní amplitudy i ve stabilní části jeskyně vysvětlují kolísáním atmosférického tlaku. Smithson (1993) hodnotil vertikální teplotní strukturu jeskyně Poole s (Velká Británie). V letním období zjistil izotermické rozložení teplot s výrazným odlivem chladného vzduchu z jeskyně. V zimě zaznamenal intenzivní proudění studeného vzduchu do jeskyně provázeného inverzním rozložením teplot v jeskyni. Nejvyšší teploty vzduchu zaznamenal v nejsvrchnějších patrech interiéru. Ve zpřístupněných jeskyních mají vliv na energetický tok a teplotu prostředí návštěvníci vlivem vnosů tělesného tepla a přísunem tepelné energie z osvětlení jeskyně (Huppert et al., 1993; Gillieson, 1996). Kermode (1979) připisuje 3,6 % teplotních změn v jeskyni Waitomo účinkům návštěvníků a osvětlení. Také rozklad organických materiálů přinesených návštěvníky znamená jisté energetické vstupy do systému (Gillieson, 1996; Hamilton a Smith, 2004). Villar et al. (1984) provedli několik terénních hodnocení v jeskyni Altamira (Španělsko) a výsledky ukazují, že množství tepla uvolňovaného stojícím návštěvníkem je (82 až 116) W. Při chůzi návštěvník uvolní asi 170 W energie. 5.1 Slovensko Slovenský kras zabírá jihovýchodní okrajovou část Slovenského rudohoří. Přibližná rozloha území je 800 km 2, oblast se nachází na území okresu Rožňava. Z geologického hlediska podstatnou část tvoří komplex nepřeměněných druhohorních formací, označovaných jako křemíkový příkrov, rozsáhlé, přibližně vodorovně uložené deskovité těleso, dnes už rozrušené mladšími tektonickými poruchami a erozí. 18

19 Slovenský kras je největší slovenské krasové území, které má dobře vyvinutý krasový reliéf a téměř úplné zastoupení krasového fenoménu charakteristického pro mírné klimatické oblasti. Z podzemních systémů Slovenského krasu poznáme doteď jenom část. Největším jeskynním systémem je Domica, která spolu s jeskyní Baradla tvoří jeden genetický celek s délkou 21 km. Jeskyně má prostory vytvořené ve třech úrovních nad sebou, přičemž, středem protéká říčka Styx. Dalšími známými jeskyněmi jsou Gombasecká, Ardovská, Krásnohorská a Jasovská jeskyně, jejichž chodby se nacházejí ve spodních částech masivu planiny. Většina těchto prostorů má rozmanitou krápníkovou výzdobu a mnohé z nich byly v pravěku osídlené. Většina je vyhlášená za chráněné přírodní útvary. (Ďurček, 1989). Správa slovenských jeskyní navázala v roku 1997 na monitoring vybraných klimatických a hydrologických charakteristik, které ve zpřístupněných jeskyních zabezpečovala Slovenská agentura životního prostředí v rámci projektu Phare. Stabilní monitorovací systém byl instalovaný v pěti jeskyních (Gombasecká jeskyně, Domica, Dobšinská ledová jeskyně, Demänovská jeskyně svobody, Demänovská ledová jeskyně). Sestava sond, umístění a počet monitorovacích stanovišť jsou pro každou jeskyni jedinečné. Stejně jako je jedinečná kombinace sond na jednotlivých stanovištích v rámci jedné jeskyně. V Gombasecké jeskyni se nacházejí sondy na měření teploty vzduchu, relativní vlhkosti vzduchu, CO 2, teploty vody, měrné elektrické vodivosti, ph, koncentrace iontů NO 3 a hloubky vodní hladiny. V jeskyni jsou tři měřící stanoviště s datalogery umístěnými v Mramorové síni, Rozložníkové síni a při Černém potoku za vstupem do jeskyně (Obr. 1). Sběr dat probíhá ze sond do příslušných datalogerů, které jsou síťově připojené kabely a vyvedené ke vstupu do jeskyně. Odtud se signál vede krátkovlnnou vysílačkou do budovy správců, kde je umístěný modem na přenos dat sítí GPRS mobilního operátora T Mobile (Obr. 2). Na budově se nachází i malá verze na měření venkovních parametrů ovzduší na povrchu teploty vzduchu a relativní vlhkosti vzduchu (Gažík, Haviarová a Zelinka, 2009). 19

20 Obr. 1 Dataloger umístěný u Čierného potoku v Gombasecké jeskyni (Foto: J. Zelinka) Obr. 2 Výběrový dialog centrální databáze integrovaného monitorovacího systému jeskyní (Gažík, Haviarová a Zelinka, 2009) 20

21 5.2 Slovinsko Postojnska jama je nejdelší jeskyně Slovinska a jedna z nejstarších a největších turistických jeskyní na světě. První návštěvníci přišli do této jeskyně v roce 1818, přestože jeskyně byla známá už v 13. století (mapa jeskynního systému Obr. 3). Obr. 3 Mapa jeskynního systému Postojna (Gabrovšek a Mihevc, 2009) 21

22 Teplota v jeskyni je závislá na průměrné roční teplotě venkovního povrchu. Postojnska má nadmořskou výšku 530 m n. m., vzdálenost od pobřeží 37 km a spodní hranici roční teploty 8,8 C, v srpnu je to 17,6 C a v lednu -1 C. Srážkový úhrn je 1551 mm. Sněhová pokrývka vydrží průměrně 100 dnů v roce. Přítomné klimatické podmínky v jeskyni byly dobře popsány Creatoni&Anelliem v roce Bylo tu mnoho krátkodobých pozorování a nyní zde také probíhá monitorování klimatických parametrů. Velký jeskynní systém, velké vstupy v různých nadmořských výškách, tok řeky Pivka a velká oscilace venkovních teplot a srážky během roku dělají Postojnskou jamu velmi komplexním klimatickým systémem, kde každá část jeskyně má jiné klimatické podmínky. Klima této jeskyně bylo v minulosti jiné kvůli změnám umístění vstupů a rozdílnosti vnějšího klimatu. Toto ovlivnilo také jeskynní morfologii, která se projevuje propadáním střechy v dómu Velika gora a blokováním vstupů na speleobiologické stanici. Ve vstupní části jsou velké rozdíly v cirkulaci vzduchu, oscilaci teploty a vlhkosti, kde jsou hodnoty největší, za to ale ve vnitřních částích jsou tyto podmínky více stabilní. V zimních měsících (Obr. 4) vstupuje do jeskyně vzduch s teplotou -20 C a způsobuje zmrznutí vody na podlaží. Za to ve stejnou dobu pod stropem jeskyně je proud vzduchu teplejší asi o (5 6) C. Studený vzduch proudí přes hlavní dóm Stara jama. Obr. 4 Zimní podmínky v jeskyni Postojnska jama (Gabrovšek a Mihevc, 2009) (Legenda: 1 teplý vzduch, 2 studený vzduch, 3 studená řeka Pivka, 4 studený déšť a tající sníh, 5 aktuální vzduch) 22

23 Tady jsou teploty o několik stupňů nižší než boční pasáže nebo strop Velika gora, který je propadlý. Studený vzduch, který je ochlazován v okolí řeky Pivka, je přesouván do teplejších vyšších pasáží. Přítok studeného vzduchu proudí také vstupem Pivka jama nebo Črna jama, kde způsobuje mráz hluboko v jeskyni. Jsou tu dva hlavní dopady zimní cirkulace vzduchu v jeskyni: způsobuje gelifrakci a cryoturbaci ve vstupní části, a také chladný suchý vzduch vstupuje a teplý vnitřní vzduch způsobuje pokles relativní vlhkosti. Velké části jeskyně jsou vysušovány během zimy. Toto způsobuje růst speleotém a vznik prachu z částí hornin uvolněných kondenzační korozí ze stěn a seskupené na podlaží. V teplých měsících (Obr. 5) je vzduch uvnitř jeskyně studenější, než venkovní vzduch a je nesen ven z jeskyně z nižších částí hlavního vchodu. Nový vzduch vstupuje do systému přes známé i neznámé vchody. Teplý vzduch, který vstupuje, se ochlazuje, a to způsobuje kondenzaci vody na stěnách jeskyně, speciálně na těch místech, která byla ochlazena studeným zimním vzduchem, který je blízko vstupu. V létě je tedy povrch v jeskyni všude vlhký a nevzniká tu žádný prach (Gabrovšek a Mihevc, 2009). Obr. 5 letní podmínky v Postojnska jama (Gabrovšek a Mihevc, 2009) (Legenda: 1 teplý vzduch, 2 studený vzduch, 3 teplá řeka Pivka, 4 dešťové srážky, 5 aktuální vzduch) 23

24 5.3 Španělsko V jeskyni Pozalagua (Vizcaya, Španělsko) probíhal od dubna 2001 do června 2004 monitoring jeskyně (Obr 6). Obr. 6 Mapa a lokalizace jeskyně Pozalagua (Lario a Soler, 2009) Měření mělo za úkol přinést porozumění probíhajících mikroklimatických procesů v jeskyni, kvůli návštěvnosti jeskyně a navrhnout správného režimu prohlídek a upravení počtu návštěvníků v jeskyni. Návštěvnost velice ovlivňovala vnitřní teplotu a koncentraci CO 2. Tyto hodnoty bylo potřeba změnit. Uvnitř jeskyně byly měřeny mikroenviromentální parametry od 1. dubna 2001 do 30. června 2004 v intervalu po 10 nebo 20 minutách (Obr. 7). Tento interval byl měněn během období, která odrážela návštěvnost jeskyně. Během měření došlo k výpadkům elektrického proudu, takže některé chybějící data byla dodána z měření přenosného zařízení. 24

25 Obr. 7 Mikroklimatická data od roku 2001 do 2004 (měsíční průměry), (Lario a Soler, 2009) Relativní vlhkost vzduchu v jeskyni je vždycky přes 97%, velmi blízko bodu nasycení. Toto je charakteristické podzemnímu prostředí a běžné v jeskyních. V tomto případě, stav nasycení je podporovaný faktem, že teplotní oscilace v jeskyni jsou velice malé. A ještě navíc je v jeskyni přítomna voda, která také ovlivňuje průběh teploty. Atmosférický tlak v jeskyni je blízký venkovnímu tlaku. Průměrný tlak uvnitř jeskyně je 979 hpa, s maximem 998 hpa a minimem 949 hpa. Perioda záznamu byla stejná během léta a na začátku zimy, měnila se na konci zimy a během jara, stejně jako na začátku podzimu. Teplota vzduchu jeskyně během měření byla 12,96 C, ale stoupala už od začátku studie, většinou díky velkému počtu návštěvníků v jeskyni. Teplota podzemí závisí na ročním období, ale s časovým zpožděním, kvůli nízké tepelné vodivosti hornin. Uvnitř jeskyně jsou dvě dobře rozeznatelné periody: šest měsíců teplotní vzestup (květen až říjen) a teplotní pokles (listopad až duben). Minimální teplota byla zaznamenána 12,78 C a maximální 13,39 C, která splývala s hodnotou kvůli velkému počtu návštěvníků během října Přesto roční teplota v jeskyni se mění okolo 0,5 až 0,6 C, zahrnující 25

26 efekt návštěvnosti. Je těžké vypočítat efekt návštěvnosti přesně, protože není zaznamenaný žádný teplotní rekord před tím, než byla jeskyně otevřena turistům. Tak byly vybrány periody s maximální teplotou (říjen až listopad) a periody s teplotami naměřenými během noci a v periodách bez návštěvnosti a byl zjištěn roční teplotní rozsah. Bez efektu návštěvnosti by byla změna 0.25 až 0.30 C. Dále pomocí stejné metody byla vypočítána maximální teplota bez kumulativního dopadu, bez návštěvníků by byla nižší než 13,05 C. Tato hodnota je mnohonásobně překonána kvůli zvyšování návštěvnosti (Lario a Soler, 2009). 26

27 6 MIKROKLIMATICKÉ VÝZKUMY V ČESKÉ REPUBLICE Relativně pestrá geologická stavba a její dlouhý vývoj daly v České republice vzniknout pestré škále přírodních podzemních dutin - jeskyní a propastí. V České republice je dosud známo téměř jeskyní. Většina z nich má mimořádný význam, neboť obsahují nejen pozoruhodné geologické, geomorfologické a mineralogické fenomény, ale jsou v nich zachovány i ty nejcennější doklady o vzniku a vývoji života, o vzniku a vývoji lidské kultury. Proto jsou jeskyně již od samých počátků přírodních věd objektem výzkumů a o něco později pochopitelně i ochrany. Obr. 8 Mapa významných jeskyní v České republice (Správa jeskyní ČR) Protože od roku 1992 jsou všechny naše jeskyně přísně chráněny podle zákona č. 114/1992 Sb., o ochraně přírody a krajiny (jeskyně s archeologickým obsahem také navíc podle zákona č. 20/1987 Sb., o státní památkové péči), vznikla naléhavá potřeba všechny jeskyně lokalizačně podchytit a jednotně evidovat. V Agentuře ochrany přírody a krajiny ČR - oddělení péče o jeskyně se společně s Českou speleologickou společností začala budovat Jednotná evidence speleologických objektů (JESO), jako mapový a textový soubor informací s perspektivou napojení na paralelně vytvářený Informační systém ochrany přírody (ISOP). Takto se zatím zaregistrovalo celkem 2227 jeskyní a propastí, z toho je 1771 krasových a 456 pseudokrasových, 1062 v Moravském krasu a 378 v Českém krasu (Hromas a Bílková, 1998). 27

28 Kras je územím se zvláštními znaky hydrologie a tvarů vznikajícími kombinací vysoké rozpustnosti hornin a dobře vyvinuté pórozity. Klíčem k vývoji krasu je rozvoj neobvyklé podzemní hydrologie. Zvláštní tvary reliéfu nad zemí i v podzemí jsou charakteristickým znakem krasu, vzniklým rozpuštěním podél drah podmíněných strukturami v horninách (Ford a Williams, 1989). Jeskyně a propasti patří k dobře rozvinutému projevu druhotné porózity, která vznikla až po vytvoření tzv. krasové horniny (Hromas a kol., 2009). Krasové horniny jsou převážně karbonáty. Voda v nich za vhodných fyzikálních a klimatických podmínek rozpouštěním, (korozí) i mechanických působením vytváří krasové jevy (Hromas a Bílková, 1998). Monitoring mikroklimatu jeskyně Pekárna Jeskyně se nachází v Moravském krasu, která je z hlediska mezoklimatických i mikroklimatických poměrů velmi přitažlivá, a proto se již koncem roku 1958 soustředila pozornost Geografického ústavu ČSAV na zajištění mezoklimatických průzkumů, jejichž cílem mělo být získání zevrubného přehledu o modifikaci makroklimatických charakteristik vlivu reliéfu a aktivního povrchu. (Quitt, 1976). Pro výzkum a poznání jeskynní atmosféry mají neobyčejnou vědeckou cenu měření prováděná okamžitě při objevu nových jeskynních prostor. Taková přesná mikroklimatická měření byla provedena v Moravském krasu 2. února 1937 při opětovném zpřístupnění velkých jeskynních prostor za sifonem v Býčí skále, za pomocí členů speleologického klubu, kdy byly získány opravdu cenné příspěvky. V nových prostorách, po přeplutí zčásti vyčerpaným sifonem, byla měřena ihned teplota vzduchu, vody a vlhkost vzduchu. Jeskyně Pekárna je prostorná jeskyně s podélnou osou VZ a otvor do jeskyně je ve svahu obrácen k západu. Mikroklimatická měření v této jeskyni byla prováděna na 4 místech, a to před jeskyní, u vchodu, uprostřed a na konci jeskyně. Měření bylo prováděno každý měsíc mezi (10 11) h dopolední. Měření během roku ukázala, že nejvyšší teplotní hodnoty před jeskyní byly naměřeny v červenci 1938 a nejmenší pak v prosinci. Podobný průběh teplot byl rovněž nalezen u vchodu a uprostřed jeskyně, kdežto na konci jeskyně byly minimální hodnoty naměřeny až v lednu až únoru. Zajímavá data rovněž poskytlo měření vlhkostních poměrů, která ukazují, že vlhkostní poměry během roku na jednotlivých stanovištích nevykazovaly tak výrazných rozdílů, jako tomu bylo u teploty. Maximální vlhkost je v 5 cm nad zemí, s narůstající výškou 28

29 vlhkost ubývá. Do nitra jeskyně se vlhkostní průměry zvyšují v souhlase s klesajícími teplotními průměry a maximální vlhkostní průměr vykazuje nejvzdálenější konec jeskyně. Vyjádří-li se jednotlivé vlhkostní průměry jeskyní v procentu z průměru vlhkosti atmosféry před jeskyní, do nitra jeskyně se vlhkostní průměry zvyšují na ( )% (Musil a kol., 1993). Obr. 9 Mapa Moravského krasu (Správa jeskyní ČR) Monitoring mikroklimatu Bozkovské dolomitové jeskyně Bozkovské dolomitové jeskyně jsou jediné zpřístupněné jeskyně na severu Čech, leží na severním okraji obce Bozkov ve svahu plošiny Na Vápenci (485 m n. m.). 29

30 Vznikly silnou korozivní činností podzemní vody v čočkovitém tělese vápnitých dolomitů, metamorfovaných a místy silně prokřemenělých. Tvoří dva poměrně samostatné systémy jeskynních chodeb a síní, které byly při zpřístupňování propojeny průkopy a dlouhou štolou. Teplota vzduchu v jeskyni se pohybuje v rozmezí (7,5 9) C, vlhkost (96 100)%, teplota vody v jezerech je 8 C (Správa jeskyní ČR). V roce 1996 zde proběhl monitoring mikroklimatických poměrů. Měření bylo prováděno 4x ročně na jednom venkovním stanovišti a 4 stanovištích uvnitř jeskyně. Byly rozmístěny měřící aparatury na měření teploty, tlaku, rychlosti proudění, vlhkosti vzduchu, teploty půdy a koncentraci plynů na určitá místa. Na každém místě se neměřily stejné parametry. Obr. 10 Mapa Bozkovské dolomitové jeskyně (Správa jeskyní ČR) Z výsledků vyplynulo, že bude muset být nadále sledována koncentrace kyslíku, neboť došlo k poklesu pod 20%, a to je pod přístupnou hranici. Oxid siřičitý v jeskyni zjištěn nebyl. Letní hodnoty objemové aktivity radonu 222 Rn (dále jen OAR) překračují 30

31 více než 18x limitovanou hranici. Jsou to jeskyně dynamické, největší kolísání teploty vzduchu v průběhu roku dochází v Půlnoční jeskyni. Z měření vyplývá, že při provozu jeskyně stoupá teplota vzduchu, klesá vzdušná vlhkost a dochází ke kolísání koncentrace CO 2. Po ukončení provozu, se hodnoty vrací k normálu, a také je patrné, že kolísání teploty a vlhkosti v nočních hodinách je větší, než kolísání způsobené provozem jeskyně (Hebelka, 1998). Monitoring mikroklimatu Chýnovské jeskyně Přírodní rezervace Chýnovská jeskyně leží v jižních Čechách asi 3 km severovýchodně od městečka Chýnova, které leží 10 km východně od Tábora. Chýnovská jeskyně byla objevena roku 1863 při práci v lomu. Roku 1868 se po úpravách stala první turisticky zpřístupněnou jeskyní na území České republiky. Tato vápencová jeskyně je nejstarší zpřístupněnou a zároveň jednou z největších na našem území (Správa jeskyní ČR). Obr. 11 Profil Chýnovské jeskyně (Správa jeskyní ČR) 31

32 V této jeskyni také proběhl monitoring mikroklimatických poměrů a proběhl stejným způsobem jako v jeskyních Koněpruských i Bozkovských dolomitových. I v Chýnovské jeskyni klesl kyslík pod přípustnou hranici a jeho koncentraci bude nutné dále sledovat. Oxid siřičitý také nebyl zjištěn. Chýnovská jeskyně je dynamická jeskyně, vstup do jeskyně je uzavřen pouze mříží, a proto v jeskyni probíhá intenzivní proudění vzduchu. Tím jdou dány i nízké hodnoty OAR, které by vzhledem k vyšším hodnotám dávkového příkonu gama záření měly být vyšší. K největšímu kolísání teploty vzduchu v průběhu roku dochází v prostoře U jezírka. Z měření vyplývá, že při provozu jeskyně stoupá teplota vzduchu, klesá vzdušná vlhkost a dochází ke zvýšení koncentrace CO 2 (Hebelka, 1998). Monitoring mikroklimatu Koněpruské jeskyně Koněpruské jeskyně leží ve středních Čechách 7 km jižně od Berouna v chráněném území CHKO Český kras nedaleko hradů Křivoklát a Karlštejn. Objeveny byly v roce 1950 a pro veřejnost zpřístupněny roku Vznikly v devonských vápencích starých až 410 miliónů let. Jsou vyvinuty ve třech výškových úrovních s denivelací více jak 70 m. Jeskyně jsou jedinečné svou opálonosnou výzdobou a paleontologickými nálezy, dokládajícími vývoj přírody za posledních 1,5 miliónu let (Správa jeskyní ČR). Tady také proběhl stejný monitoring v roce 1997, jako v předchozích dvou jeskyních. Koncentrace kyslíku klesla pod 20%, cože je pod přípustnou hranicí a koncentrace bude muset být i nadále sledována. Jsou to jeskyně dynamické, jsou to druhé nejteplejší jeskyně v České republice. K největšímu kolísání teploty vzduchu v průběhu roku dochází v prostoře U Varhan. Z měření vyplývá, že při provozu jeskyně stoupá teplota vzduchu, rychlost proudění vzduchu, klesá vzdušná vlhkost a dochází ke zvýšení koncentrace CO 2 (Hebelka, 1998). 32

33 Obr. 12 Mapka Koněpruské jeskyně (Správa ČR) 33

34 7 ZHODNOCENÍ VÝZKUMŮ Znalost mikroklimatických poměrů jeskyní je nezbytná nejen pro řešení otázek geneze krasu, ale také pro stanovení optimálních podmínek jejich ochrany a vědeckého managementu. Zvlášť důležité je sledování mikroklimatického režimu ve zpřístupněných jeskyních, soustavně ovlivňovaných návštěvností a kde je potřebné i z důvodu bezpečnosti návštěvníků a pracovníků (Hebelka, 1998). Jevy a pochody popsané v předchozích kapitolách pro různé typy jeskyní, jsem shrnula v této kapitole zabývající se monitoringem Kateřinské jeskyně. 7.1 Kateřinská jeskyně Kateřinská jeskyně se nalézá ve skalní stěně Pustého žlebu, 0,5 km jižně od samoty Skalní mlýn, asi 6 km sv. od Blanska, v NPR Vývěry Punkvy. Jeskyni vytvořil v lažáneckých vápencích neznámý podzemní tok, přicházející kdysi od severovýchodu do Pustého žlebu, a to v masivu lažáneckých vápenců. V celkové délce okolo 950 m a výškovém rozpětí 63 m prochází dnes jeskyně skalním hřbetem zvaným Chobot (Hromas et al. 2002). Jeskyni tvoří dva vzájemně spojené mohutné dómy s přilehlými chodbami. Jeskyně byla pro veřejnost otevřena v roce Hlavní dóm je s rozměry (95 x 44 x 20) m největší veřejnosti zpřístupněnou podzemní prostorou v Moravském krasu. Další částí jeskyně je nová Kateřinská jeskyně objevená roku Mezi nejkrásnější partie patří barevně nasvícený útvar Čarodějnice a Bambusový lesík tvořený vzácnými, několik metrů vysokými hůlkovými stalagmity (Správa jeskyní MK, 2007). Stálá teplota vzduchu v Kateřinské jeskyni se pohybuje okolo (7 až 8) C, relativní vlhkost je cca 99 %. Kateřinská jeskyně je významným zimovištěm 11 druhů netopýrů a vrápenců. V celém jeskynním systému pokračuje také speleologický průzkum, hydrochemické, geologické a mikroklimatické a další výzkumy, které doplňují poznatky o přírodních procesech a vlivu člověka na krasový ekosystém (Zajíček, 2001). 7.2 Zavedení jednotného monitoringu mikroklimatických poměrů V dubnu 1997 byl poprvé v historii zahájen jednotný monitoring mikroklimatických poměrů všech zpřístupněných jeskyní v České republice včetně podúkolu monitoringu radonu. Součástí monitoringu bylo mimo sledování hlavních mikroklimatických 34

35 faktorů, jako je teplota vzduchu, barometrický tlak vzduchu, relativní vlhkost vzduchu, rychlost proudění vzduchu, i sledování koncentrace plynných komponentů jeskynního ovzduší, zejména CO 2, O 2, CO, NO, NO 2 a monitorování přirozené radioaktivity. Měření probíhala v období až a byla prováděna pracovníky Oddělení péče o jeskyně AOPK ČR ve spolupráci s pracovníky Skupiny speciální chemie a dozimetrie Vojenské školy ve Vyškově. Monitoring Kateřinské jeskyně V Kateřinské jeskyni bylo měření prováděno 4x ročně na jednom venkovním stanovišti a čtyřech stanovištích uvnitř jeskyně. Rozmístění měřících stanovišť, použité měřicí přístroje a měřené veličiny na jednotlivých stanovištích jsou uvedeny v následujícím přehledu: Tab. 2 Rozmístění jednotlivých stanovišť a měřicí přístroje místo měřené veličiny měřicí přístroje budova ÚIS Skalní mlýn Velký dóm Čarodějnice Dóm chaosu teplota vzduchu, barometrický tlak vzduchu, relativní vlhkost vzduchu, rychlost proudění vzduchu teplota vzduchu, barometrický tlak vzduchu, relativní vlhkost vzduchu, rychlost proudění vzduchu, teplota půdy, koncentrace O 2, CO 2, CO, NO, NO 2, SO 2, koncentrace atmosférických iontů, měření objemové aktivity radonu 222 Rn (OAR), měření dávkového příkonu gama teplota vzduchu, barometrický tlak vzduchu, relativní vlhkost vzduchu, rychlost proudění vzduchu, teplota půdy, koncentrace O 2 teplota vzduchu, relativní vlhkost vzduchu, rychlost proudění vzduchu, 35 Almemo 2x BABUC, NB 9201, Prassi, RADON THORON METER, ION METER, SPEKTROMETR GS -256, GAMASPEKTROMETR BABUC BABUC

36 Strojová chodba teplota půdy teplota vzduchu, barometrický tlak vzduchu, relativní vlhkost vzduchu, teplota půdy Almemo Výsledky ukázaly zajímavé pravidelné výkyvy teploty, nezávislé na denní době, provozu jeskyně, ani průběhu venkovní teploty. V jarním a zimním období došlo k poklesu koncentrace kyslíku pod 20%, což je pod přípustnou hranicí uvedenou ve vyhlášce ČBÚ č. 55/1996 Sb. Koncentraci kyslíku bude nutné i nadále sledovat. Na stanovišti U Čarodějnice bylo zjištěno dosti intenzivní proudění vzduchu oproti ostatním stanovištím. Nejvyšší hodnoty byly zaznamenány v zimním období. To může být příčinou vysychání sintrových forem. Oxid siřičitý nebyl v jeskyni zjištěn (Hebelka, 1998). 7.3 Pokračování monitoringu mikroklimatu Kateřinské jeskyně Tato celoroční měření provádí Správa jeskyní České republiky ve spolupráci s Českým hydrometeorologickým ústavem, pobočka v Brně. Správa jeskyní se zabývá hlavně měřením teploty vzduchu, vlhkostí vzduchu a teplotou povrchu skalní stěny, popř. dalšími veličinami uvedenými v tabulkách. Monitoring v roce 2008 Řešení tohoto projektu navazovalo na výsledky a technické zajištění z roku Řešení projektu v roce 2008 proběhlo podle stanovených cílů v návrhu projektu. K měření jeskynního mikroklimatu se využívá stacionárního a ambulantního měření. Na vybraných lokalitách probíhá stacionární měření teploty vzduchu, vlhkosti vzduchu, tlaku vzduchu, rychlosti a směru proudění vzduchu, koncentrace CO 2 a teploty skalního masivu v hloubce 30 cm. Základní výška měření je 1 m nad povrchem. Přenos dat je zajištěn pomocí datalogerů. Stacionární měření je doplněno měřením ambulantním. V jeho rámci jsou prováděna vertikální měření teploty, vlhkosti a proudění vzduchu. K měření se používají stejné přístroje jako pro stacionární měření. Pro všechna měření je zvolen interval měření 1 minuta. Jak prokázala analýza dosavadních měření, jen při tomto intervalu je možné podchytit změny v hodnotách meteorologických prvků. 36