Природна лаборатория, уникални кабинети

Международен конкурс „Карст под защита – дар за поколенията“ обяви Експерименталната лаборатория по карстология в Националния институт по геофизика, геодезия и география (НИГГГ) – БАН, в партньорство с фондация Център по карстология „Владимир Попов“. Конкурсът е българска инициатива и е част от оригиналната образователна стратегия ProKARSTerra-Edu, разработена с подкрепата и на ЮНЕСКО. Тя има за цел иновативно обучение и образование за и чрез карста. Петото издание на Конкурса е и българското участие в Международната година на пещерите и карста (International Year of Caves and Karst, IYCK`2021) – широкомащабна световна акция на Международния съюз по спелеология (UIS). Конкурсът е отворен за всички, които проявяват интерес към уникалния природен феномен карст – ученици и учители, студенти и преподаватели, изследователи, пещерняци, природолюбители (без възрастови ограничения). Петото му издание се провежда в 18 рубрики за 5 категории участници и предлага широко поле за изява на умения и иновации. Повече информация се съдържа на сайта на Конкурса: http://prokarstterra.bas.bg/competition/bg/index.html

Карстът е уникална природна лаборатория с оригинални „кабинети“ – пещерите, а участието на ученици
в изследвания на терен е много вълнуващо за тях и провокира креативност и траен интерес

В България има едно интересно и обществено значимо явление – една четвърт от територията ни е карст – разказва изследователят Петър Стефанов, организатор на Експерименталната лаборатория по карстология в НИГГГ на БАН. – Откриваме го навсякъде из страната, при това във височинен диапазон от над 3000 м – от връх Вихрен в Пирин до под морското ниво при Северното Черноморско крайбрежие. Освен това той е и много разнообразен. Но все още знаем твърде малко за този природен феномен и за неговата специфика.
Образно казано, карстът е като остров спрямо съседните територии. И колкото да е учудващо, дори през ХХI в. той продължава да бъде terra incognita. Карстът се формира от процеси на разтваряне на скали, най-често карбонатни. Образуват се сложни системи от повърхностни форми и подземни кухини, които остават скрити и само в някои от тях може да проникне човек – това са пещерите. Карстовите системи са сложно устроени и съдържат повърхностна и подземна подсистема, които структурно и функционално са тясно свързани. Поради това те са едни от най-уязвимите при природни бедствия или човешка дейност.“
Например карстът много бързо реагира на замърсявания, уточнява изследователят. Подземните кухини пък са рискови при строителна дейност и могат да „погълнат“ постройки и пътища. Слабото познаване спецификата на карста е и световен проблем. Не може да се управлява непознатото.
С това се обясняват и проб-
лемите при стопанисването на карстовите територии, особено на фона на активните глобални промени. Тази ситуация е много притеснителна и това вече се осъзнава, защото карстът обхваща 20% от сушата на нашата планета и осигурява от 10 до 13% от питейната вода. С обявяването на 2021-ва за Международна година на пещерите и карста, която се провежда под мотото „Проучи, разбери и съхрани“ и включва редица събития и инициативи, се цели да се повиши глобалната осведоменост за карста и пещерите.
Карстът, като сложна система, изисква интегриран изследователски подход, обединяващ специалисти в различни научни направления. Екипността обаче трудно се постига, защото е необходим и професионален интерес към този природен феномен.
„От опит сме убедени, че карстът изисква координирани интердисциплинарни изследвания – казва Петър Стефанов. – Те бяха заложени и в последните ни научни проекти във Фонд „Научни изследвания“, фокусирани върху интегрирания мониторинг на избрани карстови геосистеми, представителни за различните типове карст в България. За да знаем какво се случва в една система, трябва да организираме наблюдения върху нейните параметри, за да съберем необходимите данни за протичащите процеси. Тези изследвания провеждаме предимно с чуждестранни специалисти, които за разлика от българските си колеги проявяват готовност за екипна работа. Например с институти на Чешката академия на науките поддържаме вече 17-годишно партньорство. Оттам успяхме да привлечем различни специалисти (химици, физици, геолози, географи), които в карста откриха ново поле за изследователската си дейност.“
Създадените професионални контакти и научна инфраструктура, получените резултати и натрупаният опит са база и за популяризиране на карста, и най-вече за по-активното му включване в образователната система. Експерименталната лаборатория по карстология разработва в международно сътрудничество специализирана образователна стратегия ProKARSTerra-Edu.
Нейната цел е чрез иновативни образователни форми да осигури необходимия минимум от знания и умения за карста и да създаде условия за подготовка на бъдещи специалисти по карстология. Стратегията интегрира съвременната научноизследователска концепция за карстовите геосистеми и актуалната образователна концепция „Учене през целия живот“.
Основна роля играе теренното обучение в типични карстови територии с приложение на изследователски методи и експерименти, включително с използване на специализирана апаратура. Теренната форма на обучение е много ефективна, защото формира синтезирани знания, придобивани интензивно в естествена среда под ръководството на висококвалифицирани специалисти.
„Карстът със своето разнообразие е уникална природна лаборатория с оригинални подземни „кабинети“ – пещерите. Тя стимулира креативност, положителен емоционален заряд и траен интерес у младите хора. Когато водим ученици на терен, винаги е много вълнуващо, очите им светят от въодушевление – споделя Стефанов. – Правим експерименти с научна апаратура, за да им покажем някои връзки в карстовата система. Така те навлизат в тематиката, която им става все по-интересна. И най-важното – почват да правят връзки между отделните предмети, които изучават в училище. Освен това чрез карста започват да разбират защо човешката дейност може да бъде и опасна, както и какви са ролята и мястото на карста в глобалните промени. Досегашният ни опит и резултатите от теренното обучение подкрепят тенденцията към промяна в досегашния концептуален модел – от традиционно преподаваните в училище тясно научни дисциплини, през науките за Земята към науката за земните системи. Необходимостта от тази промяна става все по-належаща, особено на фона на глобалните промени и предизвиканите от тях
проблеми, пред които човечеството се изправя. Те не са само климатични, за които все по-често се говори, а са много по-сложни.“
При разработването на стратегията ProKARS Terra-Edu изследователският екип успява да осъществи няколко международни образователни инициативи, които са подкрепени и от ЮНЕСКО. В тях участват ученици, учители и лектори от чужбина.
Първата е международният конкурс „Карст под защита – дар за поколенията“, проведен в 4 издания (2005, 2012, 2015 и 2019 г.). Втората инициатива е „Пътуващо училище за карста“ с две реализации – през 2015 и 2017 г.
(http://prokarstterra.bas.bg/travel-school/bg/index.html). През 2019 г. успешно е реализирано и първото международно състезание за ученици „Карстът – последното „бяло петно“ на планетата Земя“ (http://prokarstterra.bas.bg/sci-competition/bg/index.html). В тези инициативи се включват над 600 участници от 24 държави, има и редица положителни отзиви и в чужбина.
„Трябва да се отбележи, че инициативите взаимно се стимулират и допълват. Техният мултипликационен ефект води до повишен интерес на младите хора към карстологията – това е сериозно и все още недостатъчно подсигурено с кадри научно направление с голямо практическо значение – подчертава Стефанов. – Експерименталната лаборатория по карстология ще продължи да подкрепя учители и ученици, които имат желание и готовност да ползват образователния потенциал на карста.“

Карстът в България е развит основно в карбонатни скали (варовици, доломити, мрамори). Те се разтварят от вода, обогатена с въглероден диоксид (СО2), който я прави кисела (въглена киселина). Валежната вода е слабо кисела, защото съдържанието на въглероден диоксид в атмосферата е много ниско. Но когато водата попадне в почвата, тя се насища с биологично произведения в нея въглероден диоксид и става агресивна спрямо карбонатните скали. Започва процес на разтваряне, който постепенно разширява скалните пукнатини и формира подземни кухини.
В България са проучени над 6000 карстови пещери, като най-дълга е Духлата край с. Боснек (18 км), а най-дълбока е Колкина дупка в Понор планина (-542 м). Но малко е известно, че в района на с. Ерма река в Родопите при геоложки сондажни проучвания е разкрита карстова кухина, дълбока повече от 1350 м, запълнена с гореща вода (хидротермален карст).