41 AT WORK! Le ricerche del MTSN in atto – II Fenglin e fengcong, virtuosismi del carsismo tropicale Morfologie carsiche del sud della Cina (Guangxi e Hunan) SILVIA FRISIA°, ANDREA BORSATO° E MEILIANG ZHANG°° °Museo Tridentino di Scienze Naturali °° Karst Dynamics Laboratory, Guilin, China Fig. 1 - I picchi calcarei emergenti dalle acque nei pressi della città di Guilin rappresentano probabilmente uno degli stereotipi della Cina più comuni nell’immaginario collettivo (foto: A. Borsato). Dal carso ai tropici... Le morfologie carsiche sono una caratteristica del paesaggio alpino, e del Trentino in particolare; da anni il Museo Tridentino di Scienze Naturali ne studia vari aspetti, che vanno dalla formazio- ne delle grotta all’idrogeologia. Ma in Trentino, date le temperature relativamente basse e l’azione del glacialismo nel Quaternario, mancano forme grandiose sia di dissoluzione che di deposizione in ambiente ipogeo. 42 Nel carso tropicale del Sud Est Asiatico e della Cina, invece, la tendenza alla corrosione è veloce, e anche la riprecipitazione del carbonato di calcio in grotta è rapida. La dissoluzione in ambiente carsico, sia tropicale che non, si può riassumere nelle seguenti reazioni reversibili: CO2 + H2O = H2CO3 (nella zona del suolo) – H2CO3 + CaCO3 = Ca2+ + 2HCO 3 (dissoluzione nella roccia carsica) – Ca2+ + 2HCO 3 «CaCO3 + H2O + CO2 (precipitazione in grotta) Quindi, un aumento di CO2 in soluzione nella zona del suolo aumenta la capacità della soluzione acquosa di dissolvere le rocce carsiche. Quando questa acqua entra in una cavità, avviene una perdita di CO2, poiché la pressione parziale di biossido di carbonio nell’aria è inferiore che in quella dell’acqua, e la reazione da luogo a precipitazione di carbonato di calcio che forma stalagmiti e stalattiti. Il carsismo quindi è un processo dominato dalla produzione di acido carbonico nel suolo (H2CO3) che dipende dalla disponibilità di biossido di carbonio (CO2) e acqua. Il gas CO2 disciolto nelle acque naturali proviene sia dall’atmosfera, ove è presente in una percentuale media di circa 0.03% (330 ppm) che dal suolo, dove la sua pressione parziale è molto più alta (supera anche 10.000 ppm) e dipende dalla copertura vegetale e dalla stagione, raggiungendo le massime concentrazioni al termine della stagione estiva. Il gas CO2 è più solubile nell’acqua a temperature fredde, quindi, in teoria, le acque del nostro carso dovrebbero essere più aggressive di quelle di un carso tropicale. Ma questo varrebbe se il CO2 disciolto nell’acqua fosse solo di origine atmosferica, invece la maggior parte proviene dal suolo. Nelle aree tropicale il fattore dominante è la continua produzione di biossido di carbonio nel suolo poiché non c’è il riposo invernale della vegetazione. Le temperature elevate, inoltre, favoriscono la velocità delle reazioni chimiche, sia di dissoluzione che di riprecipitazione. È stato calcolato che la velocità del denudamento carsico in clima subtropicale e tropicale varia da circa 90 a 100mm in mille anni, che è circa il doppio di quella calcolata per i nostri climi (50mm/1000 anni). La crescita di una stalagmite in clima tropicale, che da l’idea della velocità della riprecipitazione del carbonato di calcio, può arrivare a 1 mm/anno (da noi in media è 0.1 mm/anno). Il fattore limitante per i processi carsici in clima tropicale e subtropicale è, quindi, la disponibilità di acqua nell’acquifero carsico, mentre da noi è, in genere, la temperatura. Da quanto detto, si può comprendere in parte come mai le forme di dissoluzione e riprecipitazione carsiche in ambiente subtropicale e tropicale siano grandiose. In aggiunta a ciò, non avendo subito l’azione erosiva dei ghiacciai, le morfologie carsiche tropicali e subtropicali si sono sviluppate ininterrottamente per centinaia di migliaia di anni, sia per quanto riguarda la dissoluzione, che per la riprecipitazione. Nel carso tropicale si trovano forme complesse e molto estese di corrosione delle superfici esposte, grotte enormi e gigantesche con concrezioni depositate durante tutto il Quaternario. Data la grande disponibilità d’acqua nei climi tropicali, inoltre, le forme carsiche risultano dall’azione combinata di processi di dissoluzione carsica e processi fluviali. In pratica si tratta di un “fluviocarso particolare nel quale i due gruppi di processi fluviali e carsici, che normalmente vengono considerati incompatibili, operano contemporaneamente”. Essendoci interessi comuni nello studio dei fenomeni carsici in generale, si per quanto riguarda le morfologie esterne che per la speleogenesi e il concrezionamento ipogeo tra Museo Tridentino di Scienze Naturali e Karst Dynamic Laboratory di Guilin, abbiamo instaurato una collaborazione basato sulla visita di due ricercatori del Museo nel Sud della Cina, di cui il presente articolo ne rappresenta l’inizio. In Trentino, i paesaggi carsici superficiali sono caratterizzati da macroforme quali pozzi e doline di dimensioni limitate, e anche gli ambienti ipogei prevalgono i meandri a forra di limitata larghezza e concrezioni che raramente superano il metro di altezza. Il carso cinese, invece, ha scale veramente grandiose, con forme che non troviamo nei nostri climi, quali torri, coni e grandi pianure carsiche solcate da corsi d’acqua. 43 Fig. 2 - Un’immagine satellitare della Cina con, evidenziate, le due province in cui è stata condotta la ricerca (mappa tratta da: Google Earth, modificata). In Cina le rocce carbonatiche affiorano in un’area di ca. 1.250.000 kmq, in cui si sviluppano morfologie carsiche tra le più complesse e le più estese del pianeta. Calcari e dolomie formatisi dal Paleozoico al Pleistocene sono presenti nelle principali unità strutturali e, data la vastità del paese, sono soggette a fenomeni di corrosione e denudamento carsico in contesti climatici molto diversi che vanno da un dominio arido e temperato a ovest (Tibet) a quello tropicale e subtropicale umido a sud, nelle province di Guangxi, Hunan, Guizhou, Guangdong. Nelle regioni carsiche del sud della Cina appartenenti al dominio tropicale e subtropicale umido sono state recensite oltre 7000 cavità e più di 2000 fiumi sotterranei per uno sviluppo di circa 14.000 chilometri e una portata totale stimata a circa 1500 metri cubi al secondo. Il carsismo che illustriamo in questo articolo è quello delle provincie di Guangxi e Hunan, che sono caratterizzate da una stagione secca e relativamente fredda in inverno, controllata dall’anticiclone siberiano, e una stagione calda e piovosa estiva sotto il controllo delle masse d’aria cicloniche umide provenienti dal Mar della Cina. Le piogge monsoniche cadono tra aprile e ottobre, con una concentrazione massima in maggio, giugno e luglio e una media annua tra circa 1400 e 1700mm. Le temperature non scendono mai sotto lo zero, con minimi delle medie mensili a dicembre e gennaio tra 7 e 10°C e massimi nelle medie mensili a luglio e agosto tra 24 e 25°C. Questo clima sub-tropicale con forte contrasto stagionale rispetto alle precipitazioni è all’origine di un regime idrologico molto variabile, con portate che si dimezzano durante la stagione secca. Con il forte ricarico estivo, si mettono in funzione numerosi condotti carsici che già a partire dalla fine di luglio, scendono di livello e solo i condotti più profondi restano attivi. 44 Ciò ha una importanza fondamentale sia per l’approvvigionamento idrico che per il turismo. Ad esempio, durante la nostra escursione sul fiume Lijang in agosto, il livello del fiume era già così basso che i battelli a fondo piatto toccavano il fondale in più punti e i bufali d’acqua pascolavano pacificamente in mezzo alla corrente. L’abbondanza di acqua disponibile negli ambienti subtropicali, come abbiamo già accennato, si traduce in forme di genesi mista: tipiche forme di corrosione carsica, quali doline, polje e valli carsiche sono combinate a morfologie dovute all’azione fluviale consistenti in valli scavate ai fianchi di ampie conche che isolano coni rocciosi, e vaste pianure alluvionali attorno a coni e torrioni. Le rocce carsificabili in Guanxi e Hunan sono calcari e calcari dolomitici a stratificazione massiccia del Devoniano che poggiano sulle formazioni impermeabili del Siluriano che concentrano lo scorrimento delle acque sotterrane le quali esercitano una azione sia di dissoluzione che di Fig. 3 - Un bufalo d’acqua, o indiano (Bubalus arnee) pascola nel letto del fiume (foto: A. Borsato). erosione meccanica. Le forme carsiche più appariscenti prodotte dalla azione mista di processi di dissoluzione carsica e processi fluviali nella provincia di Guanxi, sono osservabili tra le città di Guilin e Yangshuo lungo il corso del fiume Lijang. Fig.4 - I fengcong, di forma conica, sorgono a partire da un basamento roccioso (foto: A. Borsato). 45 Fig. 5 - Schiere di fengcong fiancheggiano entrambi i lati del corso del Lijang (foto: A. Borsato). Il paesaggio carsico è dominato da morfolologie a fengcong e fenglin. I fengcong sono coni alti in genere tra 100 e 300 metri che si sono sviluppati su un basamento roccioso e sono separati da valli che incidono il plateau carsico. Il fiume Lijang taglia il plateau carsico e i fengcong sono distribuiti sui due fianchi del bacino idrografico costituendo uno scenario unico che è stato incluso nel patrimonio mondiale protetto (World Heritage) dall’UNESCO. Fig. 6 - Le grotte fluviali attive hanno in genere una fruizione turistica (foto: A. Borsato). I fenglin sono picchi carsici con pareti verticali che emergono direttamente dalla piana alluvionale, e possono raggiungere una altezza di 200 metri. I fenglin costellano anche grandi polje aperte, cioè pianure di grandi dimensioni nelle quali divagano corsi d’acqua che hanno contribuito a corrodere e isolare i torrioni di roccia. Sia fengcong che fenglin possono essere attraversati da grotte fluviali attive o abbandonate, che testimoniano dell’abbassarsi del livello di base. 46 Fig.7 - Spesso le grotte fluviali abbandonate sono mascherate dalla vegetazione (foto: A. Borsato). Attualmente i riempimenti delle grotte inattive (grotte abbandonate) sono in corso di studio per comprendere le età delle forme carsiche nella zona di Guilin: il carsismo sembra essersi evoluto in gran parte nel Quaternario (Yuan Daoxian, comunicazione personale, 2005). Il corso d’acqua, inoltre, corrode la base della falesie di coni e torri formando nicchie e grotte cieche al piede della parete. La dissoluzione carsica risulta nella formazione di spesse coltri di suolo non-calcareo di tipo fersiallitico e ferriallitico di colore rosso che sono adatti per la cultura del riso. Fig. 8 - L’ingresso di alcune grotte cieche al piede della parete (foto: A. Borsato). 47 Fig. 9 - Lungo le rive sono di frequente apprezzabili notevoli spessori di suolo rossastro derivante dalla dissoluzione carsica (foto: A. Borsato). Fengcong e fenglin costellano anche il paesaggio cittadino di Guilin, famosa per il suo carso sub-tropicale e le sue acque che formano laghi e canali in mezzo alla città dove, al tramonto, gli ultimi raggi del sole arrossano specchi d’acqua argentei su cui scivolano le barche dei pescatori che tornano a casa con i loro cormorani, e le vetrate dei padiglioni sospesi su ponti di marmo bianco tra salici e baniani. Quando scende la notte si accendono lanterne rosse e gialle che contraddistinguono bar e ristoranti, e luci violette sparate sul marmo bianco dei ponti a dorso d’asino. Dalla superficie del lago si innalzano sottili getti d’acqua che danzano al ritmo della musica e sono illuminati da miriadi di colori. Fig. 10 - Un pescatore di Guilin con i suoi cormorani addestrati (foto: M. Squires, tratta dal sito: marksquires.com, modificata) D’estate, migliaia di persone si riversano sulle rive nelle ore notturne, quando la temperatura cala, sfidando fameliche zanzare: i visetti tondi dei bambini hanno occhi luminosi fissi sull’acqua che balla e sulle luci, i vecchi chiacchierano arieggiandosi con i ventagli, i giovani si tengono per mano e qualcuno pratica ginnastica. La notte è allegra a Guilin in estate, ha un senso di familiarità che abbraccia anche gli stranieri, la semplicità di una vita dove il divertimento è ancora quello di stare insieme agli altri esseri umani. Di giorno in estate il caldo è quasi insopportabile. Nel fiume Lijang trovano refrigerio dal terribile caldo umido agostano (35°C e 80% umidità) numerosi bagnanti che, incuranti dell’inquinamento nuotano tra i fenglin. Fig. 11 - Uno dei padiglioni sospesi su ponti di marmo bianco (foto: A. Borsato) 48 Fig. 12 - Le torme di bagnanti che d’estate affollano le sponde del fiume Lijang (foto: A. Borsato). Chi, come noi, non ha la temerarietà di entrare nel fiume per rinfrescarsi, può salire lentamente, sotto la calura insopportabile, su uno dei tanti coni e torri di uno dei parchi cittadini più belli del mondo, il Seven Star Park (Parco delle Sette Stelle) in cima al quale spira un po’ di vento e da cui si può godere la vista sulla città. Nel parco si trovano fenglin che possono assumere forme bizzarre. Uno dei più noti è “Camel Hill” che visto da una parte assomiglia a un cammello battriano con le sue due gobbette, mentre sotto un altro angolo si trasforma in un dromedario perdendo una gobba. Fig. 13 - Il panorama di Guilin che si osserva dalla sommità del Seven Star Park (foto: A. Borsato). Fig. 14 - I fenglin di Camel Hill (foto: A. Borsato). Fig. 15 - L’ispiratore di Camel Hill, il cammello battriano, Camelus bactrianus (foto tratta dal sito: camel.kingnet.com.tw). 49 Nel Seven Star Park oltre a fengcong e fenling ci sono anche alcune grotte fluviali attive, in parte adattate dall’uomo, sulle cui pareti sono state incise iscrizioni in tempi antichi. Nella grotta Seven Star, invece, la maggiore attrazione sono le luci multicolori, una caratteristica di tutte le grotte turistiche cinesi, in cui le concrezioni sono illuminate di verde, rosso, giallo e violetto, con un effetto psichedelico che urta la sensibilità estetica occidentale. Fig. 16 - Le incisioni rupesti nelle grotte fluviali del Seven Star Park (foto: A. Borsato). Lo stesso tipo di illuminazione, caratterizza un’altra grotta turistica di Guilin, la Reed Flute Cave, che ha oltre 200.000 visitatori l’anno, e contiene stalagmiti e colonne di vari metri d’altezza caratterizzate da una bellissima struttura a petali. Grotte e carso a coni e torri caratterizzano anche la cittadina di Yangshuo, circa 60 chilometri a sud di Guilin, un’altra località turistica famosa del Sud della Cina, dove termina la crociera sul fiume Lijang. Yangshuo ha sviluppato la propria planimetria adattandosi alla morfologia carsica ancor più di Guilin, ma le mancano i laghi e i canali che fanno della seconda un luogo molto attraente. Al di fuori della strada principale, in cui si fatica a procedere per il gran numero di turisti che indugiano tra le botteghe artigianali, si trovano case e giardini tranquilli sotto torri carsiche che sembrano uscite da un dipinto orientale, e si ascolta solo il concerto delle cicale. Fig. 17 - L’invasiva policromia di luci della Seven Star Cave (foto: A. Borsato). Fig. 18 - L’analoga sorte della Reed Flute Cave (foto: A. Borsato). 50 Spostandosi verso nord, nella zona di Longshan, nella provincia dello Hunan, il paesaggio carsico è diverso, poiché si tratta di un carso di collina e montagna, dominato da polje aperti, coni, colline dalle cime arrotondate (qiufeng), valli cieche e grotte. Queste morfologie carsiche sono parte integrante di un parco geologico in via di sviluppo. I Geo-Parks, infatti, sono una delle nuove fonti di finanziamento per aree a forte contenuto turistico in varie aree del mondo e, come Museo, abbiamo anche noi contribuito a dare idee per la trasformazione verso un turismo a forte contenuto scientifico e culturale di alcune grotte non ancora attrezzate. La strada di montagna che si arrampica verso il crinale offre una spettacolare visione dall’alto di valle cieca. In una valle cieca c’è un corso d’acqua che non defluisce alla foce per via superficiale. Sul fondo della valle si apre un inghiottitoio che assorbe l’acqua del fiume, e la valle è chiusa da una ripida falesia in controtendenza rispetto al fondovalle fluviale. Fig. 19 - Le case e i giardini che a Yangshuo sorgono alla base dei torrioni carsici (foto: A. Borsato). Fig. 20 - Le arrotondate cime dei qiufeng nella zona di Longshan (foto: A. Borsato). Fig. 21 - Le falesie attorno all’inghiottitoio che si apre sul fondo della valle cieca (foto: A. Borsato). 51 Fig. 22 - Le colture di riso che occupano il fondo dei grandi polje (foto: A. Borsato). Fig. 23 - I villaggi rurali sorgono in genere un poco più in alto del fondo dei polje (foto: A. Borsato). Le grotte da visitare si aprivano sui fianchi di polje. Queste sono forme carsiche chiuse, molto grandi, con il fondo piano orizzontale e versanti ripidi. Al fondo ci può essere un corso d’acqua che forma una piana alluvionale. In Cina meridionale il fondo di grandi polje aperti è spesso coltivato a riso: durante la stagione umida, infatti, il fondo del polje viene allagato perché gli inghiottitoi non riescono a smaltire l’acqua, e l’irrigazione della risaia avviene in modo naturale. Sui fianchi, un po’ più in alto del fondo, si trovano villaggi rurali, dove è ancora possibile vede- Fig. 24 Una tradizionale casa di contadini con base in pietra e pareti e tetto in legno (foto: A. Borsato). re le tradizionali costruzioni in legno che poggiano su un basamento di sassi e hanno il tetto con la parte terminale dello spiovente rialzata. Nelle grotte inattive, che si aprono sulle pareti al di sopra del fondo del polje lo stillicidio ha formato concrezioni di grandi dimensioni. Nelle cinque grotte non turistiche dello Guangxi e dell’Hunan visitate, abbiamo notato che il concrezionamento più recente (la calcite formatasi negli ultimi dieci anni o nelle ultime decine di anni) ha un colore bianco, ma ricopre formazioni precedenti che hanno una patina di colore grigio scuro, la cui natura, al momento, non ci è nota. 52 Fig. 25 - Le concrezioni di grandi dimensioni formate dallo stillicidio nelle grotte idrologicamente inattive (foto: A. Borsato). Figg. 26, 27 - La patina di colore grigio scuro visibile sotto il concrezionamento più recente, di colore bianco (foto: A. Borsato). Notizie storiche, tuttavia, fanno propendere per una origine da attività umane. Una delle ipotesi è che il grigio sia l’effetto del fumo delle torce utilizzate nelle prime esplorazioni, ma è stata scartata sulla base della pervasività del concrezionamento grigiastro. Una seconda ipotesi è legata al fatto che molte grotte sono state abitate durante la guerra con il Giappone, e poco dopo. Una stima molto in accurata fatta sulla base della velocità di crescita media delle stalagmiti in queste zone (tra 0.5 e 1mm/anno) e lo spessore massimo della parte bianca sopra quella grigia (tra 2 e 3cm) farebbe propendere per questa seconda ipotesi. Al di sotto del livello grigiastro, le concrezioni tornano ad essere chiare, a testimonianza che il colore scuro marca, probabilmente, un singolo episodio, abbastanza recente, nella storia del concreziona- mento. L’orizzonte grigio sarà, comunque, oggetto di analisi da parte dei ricercatori del Museo nel quadro della collaborazione con il KDL di Guilin. Le stalagmiti più grandi rimosse dal grotte del Sud della Cina sono alte vari metri e racchiudono la storia dell’evoluzione del monsone asiatico per 400.000 anni in relazione a eventi climatici globali. A noi, interessano invece gli ultimi duemila anni, per i quali ci sono informazioni sia di carattere storico che strumentale con le quali possiamo confrontare i dati indiretti climatici (dati proxy) estratti dalle concrezioni di grotta. Per le concrezioni trentine abbiamo ormai una notevole mole di informazioni che hanno permesso sia di ricostruire il clima, che l’effetto delle attività antropogeniche sull’ambiente, attraverso l’analisi chimico-fisica delle stalagmiti. 53 È quindi possibile effettuare analisi simili per le concrezioni cinesi e poi confrontarle con quelle alpine. In vista di un progetto di collaborazione scientifica con i colleghi del KDL abbiamo prelevato alcune piccole stalagmiti, di circa 10 cm di spessore massimo, che, sulla base di una stima La patria perduta dei fagiani ornamentali Localizzate nella porzione sud-orientale della Cina, abbastanza prossime alle coste affacciate sul Mar Cinese Meridionale, Hunan e Guangxi sono due province a clima subtropicale esposte ad un regime climatico di tipo monsonico: con valori annui di precipitazioni piuttosto elevate (da 1.250 a 1.750mm di pioggia) vedono l’alternanza di un periodo piovoso (quello del monsone di mare), che culmina tra aprile a luglio, ma si protrae fino alla fine dell’estate, con uno più asciutto (quello del monsone di terra) corrispondente all’autunno-inverno. Nel nord dello Hunan il clima, meno influenzato dall’oceano, tende ad essere maggiormente continentale, aumentano le escursioni termiche, gli inverni si fanno più rigidi (ma temperature di rado sotto lo 0), e le estati meno piovose e più caldo-aride. L’intenso utilizzo agricolo della regione, vocata a svariate produzioni tra cui riso, tè, canna da zucchero, cereali, arachidi ed agrumi, ed una non trascurabile pressione demografica (la densità media di popolazione supera i 300 abitanti/kmq) ha drasticamente ridotto l’originaria co- della velocità di crescita dovrebbero contenere gli ultimi 100 - 200 anni. Su queste stalagmiti effettueremo analisi chimiche rivolte, soprattutto, a riconoscere l’effetto delle attività antropiche (industrializzazione, agricoltura ecc.) sull’ambiente carsico cinese. pertura vegetazionale, rappresentata da foreste tropicali e subtropicali sempreverdi o semi-caduche. Gli ambienti forestali del sud-est della Cina, complice anche un’orografia abbastanza rilevata che spesso ha connotato il paesaggio cone un mosaico di “isole” forestali, sono la patria di un gran numero di Galliformi di foresta, con maschi particolarmente appariscenti e femmine criptiche, che sono stati esportati un po’ ovunque nel mondo e vengono esibiti in parchi e giardini sotto il nome di “fagiani ornamentali”. Parecchie specie sono rigorosi endemismi di questa regione e la loro sopravvivenza allo stato selvatico è talora decisamente critica. Tanto per fare qualche nome, si possono citare il tragopano di Cabot (Tragopan caboti), distribuito nelle foreste sempreverdi e miste del sud Hunan e nord Guangxi, il fagiano di Elliot (Syrmaticus ellioti) che frequenta foreste ed aree cespugliate a medie quote nel sud del Guangxi e nella porzione orientale dello Hunan e il fagiano di Reeves (Syrmaticus reevesi), un abitatore di isolate aree di foreste di latifoglie e miste in ambienti collinari e montani nello Hunan. O. Negra Fig. 28, 29 - A sinistra, un tragopano di Cabot, a destra un fagiano di Reeves (foto tratte dal sito: www.gbwf.org) 54 Bibliografia di riferimento FORD, D., WILLIAMS, P., (1989) Karst Geomorphology and Hydrology. Unwyn Hyman, London, 601pp. HUANG C., LIU, H., 1998 Karst of Yunnan. In: South China Karst I. SRC SAZU, Ljubljana: 1-17. SAURO U. (1982) Morfologia Carsica. In G.B. Castiglioni, Geomorfologia, UTET, Torino: 208-254. YUAN D. (1991) Karst of China. Geological Publishing House, Beijing, 224pp. ZHANG S., MAIRE R., 1991. Karsts de Chine, Gebihe 89: Description Physique Generale. Karstologia Memoires 4: 7-16. ZHU, X., (1988) Guilin Karst. Shanghai Scientific & Technical Publisher, Shanghai, 188pp.