贵州独特的洞穴景观
“喀斯特” 又称为“岩溶”，是地球上的一种地貌形态和地质现象，即水对可溶性岩石（碳酸盐岩、硫酸盐岩、卤化物岩等）进行化学溶蚀（包括水的机械侵蚀和崩塌作用以及物质的携出，转移和再沉积）的综合地质作用，以及由此所产生的现象的统称。世界可溶性岩石以石灰岩为最多，其分布面积约占世界陆地总面积的15%。喀斯特一词原来是南斯拉夫西北部伊斯的里亚半岛的石灰岩高原的地名，当地人称为kras，德语叫karst，为石头之意。18世纪初，欧洲人使用德语karst一词用来命名喀斯特地形。19世纪末，南斯拉夫学者司威依奇首先对喀斯特高地进行了研究，他借用了“喀斯特”这一词作为石灰岩地区的一系列溶蚀作用过程和产物的名称，现已成为世界各国的专门术语。
喀斯特地区由于强烈的喀斯特作用，地表形态多样，地下洞穴丰富，形成许多著名的自然景观，如桂林山水、黄果树大瀑布、织金洞、路南石林等，都是以观看喀斯特自然景观为主的风景名胜。二十世纪初，英国人类学家塞谬尔·柏格里（Samuel Pollarb）在他的日记中写过“……数百座山峰，真像一些巨大城池的城垛。这幅景色感人之深，就连当地人也站在那里观看并惊讶不止。如此壮丽的场景，必然是自然之神的构思。”描写的就是喀斯特峰丛景观。喀斯特地区土层较薄，且土被不连续，漏水漏肥现象十分严重，使得喀斯特环境的土壤“先天不足”，保水、保肥性差。加之喀斯特环境中土壤与母质母岩层间往往是一个比较光滑的石灰岩层面，土壤表层物质流失后，较薄的土层与母质母岩层之间没有一个紧密的接触面，地表水下渗以后，即很快在这一接触面上产生侧向径流，使得土层更加松散，最后很快整个土体被地表径流所侵蚀。
洞穴是碳酸盐岩地区一种重要的地貌现象, 是喀斯特作用所形成的空洞的通称。它形成于水介质对碳酸盐岩不断溶蚀和侵蚀的过程。在此过程中,物质流与能量流均在岩石—水介质—气体的开放环境中形成,环境特征的差异,势必造成洞穴形态、特征以及CaCO3沉积物等的多样化。而国外洞穴工作者则把洞穴定义为人可进入者的溶洞。溶洞按成因可分为包气带洞、饱水带洞和深部承压带洞等。各种溶洞的形成过程是不一样的，由裂隙、落水洞和竖井下渗的水，在包气带内，沿着各种构造面不断向下流动，同时扩大空间，所形成的大小不一、形态多样的洞穴称为包气带洞。起初这样下渗的水所造成的溶洞是彼此孤立的，随着溶洞的不断扩大，水流不断集中，喀斯特作用不断进行，孤立的溶洞便逐渐贯通，使得许多小溶洞合并成溶洞系统。饱水带洞是在饱水带内陆下水面附近发育的溶洞，有学者指出此类洞穴有迷宫式展布，层面网状溶沟、洞顶悬吊岩和溶痕等特征。当地壳上升、河流下切、地下水面下降、洞穴脱离地下水位，就形成干溶洞，洞内有各种碳酸钙的化学沉积物。深部承压带洞则以分布较局限，并受裂隙、节理、层理等构造形迹控制为特征。成因不同的溶洞在展布形式、纵横断面特征、洞壁溶蚀侵蚀痕、沉积物特征等方面都有不同的标志。岩石构造是洞穴形成的重要条件之一,它为水介质提供了渗透通道，并加剧了岩石的溶解。构造条件的差异可造成洞穴形态的多样化。
贵州是喀斯特极为发育的省份, 喀斯特分布面积占全省总面积73% 以上, 除地表有峰林、峰丛、石林、天生桥、溶沟、石牙、漏斗、瀑布、喀斯特盆地等喀斯特形态异常发育外, 地下溶洞也非常发育, 地下河、地下湖、钟乳石、石柱、石笋、石幔等地下喀斯特形态, 组成了发育完整、类型多种、造型奇特、宏伟瑰丽的喀斯特洞穴系统。目前已发现和开发的溶洞多达数百个,有织金洞、龙宫、天星洞、犀牛洞、九龙洞、双河洞、石膏晶洞、燕子洞等, 有“ 无处不溶洞”之气概。贵州省独特的地质条件形成了许多琦丽多姿、令人叹为观止的风景名胜。地表有溶痕,溶沟、落水洞、漏斗、洼地、干谷、盲谷、峡谷、溶原、石林、峰丛、峰林、溶岗以及天生桥、竖井、穿洞、溶潭、天窗、喀斯特泉、湖泊和瀑布等;地下有溶洞、暗河、伏流、地下潭、湖、瀑布以及各种洞穴沉积形态,如石钟乳、石柱、石笋、石瀑布、石盾、石花、边石坝、云盆、卷曲石和溶蚀形态如流痕、溶沟、倒石芽、石刺等。在贵州，类似桂林喀斯特风景的地形随处可见,具有旅游、探险、考古和科研价值的喀斯特洞穴多如牛毛,如六盘水地区的新场乡号称千洞之乡、盘县古人类生活遗址大洞,世界上最大最长的天生桥等都说明贵州省具有潜在的和巨大的宝贵资源。据专家不完全统计,在贵州境内,能在专业地图上反映的洞穴近千个,更多的洞穴还不为人知。目前世界上洞穴资源能与贵州相比的国家是巴布新几内亚,但由于我国及贵州对外开放较晚,贵州的洞穴资源仍然是一个非常吸引人的处女地。
喀斯特洞穴是一个特殊而又较封闭的生态环境,它是研究地理变迁、生态过程及动物起源和演化的理想场所。关于喀斯特洞穴环境的研究,国内外报道有很多。洞穴环境有三个最基本的条件：没有阳光，比较高的湿度和比较恒定的温度。没有阳光，就没有了最基本的能量来源。但洞穴中并不是一个安静的世界，在那里生存着众多的鲜为人知的洞穴生物，随着科学研究的深入，这些生物逐渐被人们认识，并引起了他们的注意。在洞穴环境中有其特定的能量和物质交换过程、特殊的生物群、特殊的食物链，构成了一个独特的地下生态系统。
其他生态系统也有缺乏阳光的情况，如深海底部，以及一些寄生生物所处的环境，但都不象洞穴环境那样彻底。有人曾经做过试验，把胶卷放在洞穴深部达一个星期之久，再拿出来冲洗，结果竟无任何光化学反应。在洞外生物的食物链中，植物起了最基础的作用，它们可以通过光合作用，依靠太阳能把无机物转化为有机物，使地球表面的食物链得以运转。在洞口位置，因为有比较弱的阳光，湿度也较大，因此多生长有喜湿的高等植物和孢子植物、单细胞生物，如地衣、苔藓等。它们的种子或孢子通过水、风、重力或动物由洞穴外带入，它们含有叶绿素，仍可进行光合作用，与洞外植物群落没有本质区别。
洞穴门坎带的植物都有明显的喜钙性、耐阴湿性、旱生性和石生性。因为喀斯特洞穴的基岩为碳酸钙或富含碳酸钙，喀斯特水中富含钙质、喀斯特土壤中亦富含钙质，生长在这种环境下的植物，通过长期的自然选择和环境适应，只有喜钙植物才有机会生存下来。在洞口的潮湿钟乳石上、钙华质洞壁及洞底，能较好生长的维管束植物主要有圆叶乌桕、冷水花、珍珠榕、榕树、崖棕、鸢尾、旌节花、悬钩子、华南桂、马桑、鞘柄木、长梗罗伞、铁角蕨、凤尾蕨、卷柏及禾本科禾亚科的一些草本植物。
在一些比较阴湿的地方，还生长着兰科植物羊耳蒜等。非维管束植物主要有一些喜钙苔藓，固氮藻类等。在光线较充足的地方，植物体特化不明显，仅为植株较矮小、纤细，表现出营养不良的性状。有的植株匍匐地面向洞口方向生长。在光线较弱（或微弱）的地方，植物体特化明显。如在微光带潮湿洞壁、洞底采到的一种维管束植物，其植物体完全特化为须状，无根、茎、枝、叶之分，色素退化，只有体内之维管束仍完好保留而未改变。微光带的苔藓植物则特化为植株细长柔弱而匍匐生长，细枝上假根大量产生，细胞内叶绿体稀少，细胞略透明。
在洞穴深部的无光带，则只有很少的缺乏叶绿素的微生物能自养生长。在黑暗的环境里，有很多微生物，包括细菌和真菌，它们的功能对地下食物链起了十分重要的作用。洞内微生物按照其生活习性可分为自养微生物和异养微生物两类，它们都需要碳的化合物作为其养分，但是异养微生物不能进行合成，而只能通过洞穴内其它生物获取有机质。洞内异养微生物可以使洞穴动物的排泄物或由流水带入洞穴内的有机质发生分解。因此，它们有两种功能：一是清除洞内废料，二是生产洞内其它生物所需要的养分，但它不能在没有有机质的地区生存。洞穴自养微生物则能够直接由无机原料合成其自身生存所需要的有机质，从某种矿物质变成其它矿物的过程中攫取其所需要的全部能量，称为化学自养细菌。如铁细菌、硫细菌。
由化学自养细菌合成的有机质，可作为一些小动物（如原生动物）的食物，而小动物又可以作为更大一些的动物的食物。因此，化学自养细菌成了整个洞穴生态系统中最基本的食物供应者。也即是说，在一个既无阳光，又无地表食物供应的洞穴环境中，只要有几种化学自养细菌，一个与地表迥然不同的生态系统就可以照样维持运转。无光、潮湿和比较恒定气温，使洞穴动物也有几个基本的特点：无眼（盲目）、无色、嗅觉和触觉异常灵敏、不能调节体温、生活步调放慢。由于在黑暗的环境中生活，洞穴动物的眼睛和颜色已经退化，但它们的嗅觉和触觉则得到加强。洞内气温比较恒定，无需调节体温，因而其调节体温的功能也逐步丧失。洞内可供作食物的有机质一般较少，洞穴动物必须放慢新陈代谢速度，因此行动迟缓也是它们的一个特点。
洞穴动物的这些生态特征，因为受到其在洞内栖息时间的长短，以及栖息部位黑暗程度的影响而存在差别。根据其在洞内生活时间的长短，洞穴动物可分为全洞居动物（也叫真洞穴动物）、半洞居动物和洞栖动物三类。
全洞居动物：是洞穴中特有的动物群，它们除了在生存在洞穴中或类似的地下环境外，在其它自然环境中是不能生存的。并不是所有在洞内生活的动物都是全洞居动物，甚至在全黑带生活的动物也不见得都是全洞居动物。属于此类的动物主要有洞穴盲鱼，某些等足目动物，蜘蛛，洞穴昆虫等。全洞居动物由半洞居动物演化而来。
半洞居动物：此类动物一般居住在洞穴的全黑带中，但也能在黑暗、潮湿的环境中生存。例如蚯蚓、某些在洞穴中生活的蝾螈、甲虫及甲壳纲动物。它们能够在洞内完成其生命循环，但相同的种类也能在洞外生活，因此半洞居动物不是洞穴中特有的动物。如金线鲃属鱼类。
洞栖动物：此类动物偶然进洞内生活，或只在洞内生活一段时间，以躲避严寒、酷署或风暴等。但它们从不在洞内完成其整个生命的循环。属于此类动物的很多，如蝙蝠、熊、蛇、蛙等。
关于喀斯特洞穴生物特别是动物的研究,国外有较多的报道,国内则很少。国外除了对基础形态分类有较深入的研究且涉及类群广泛外,在其它方面也有许多细致的工作,如喀斯特洞穴动物多样性及分布的研究、动物地理区划的研究、生态学和生理学的研究、遗传多样性的研究、动物繁殖的研究、起源和演化的研究等。国内关于喀斯特洞穴动物的研究主要集中在形态分类和生态学等方面,其他方面则几乎是空白。
关于喀斯特洞穴动物群落结构与环境因子关系的研究是比较新的领域,国内外均少有报道。虽然温度、湿度和pH值对洞穴动物分布的影响,洞穴内的硫和氧对洞穴动物生活的影响, 国外曾报道过，国内也有过类似的零星报道,但关于空气中的CO2含量、土壤有机质和钙质含量等因素与动物群落结构的关系的研究,国内外还少见报道。
由于成因不同, 喀斯特洞穴沉积形态也多种多样,德国地质学家博格里将喀斯特洞穴沉积形态划分为碎屑沉积、生物沉积、化学沉积、洞水沉积4类。基本反映了喀斯特洞穴沉积的成因类型。长期以来,很多人都认同这种观点,并在实际工作中加以运用。
喀斯特洞穴沉积是一种非常复杂的地质过程,不同地质时期、不同的自然环境、不同的水文地质条件等,都会有不同特征的洞穴沉积,其纵向上的物质形态变化,常交替进行。在地域不同的自然环境下,其横向变化也很大。这种纵向、横向的物质形态变化,也影现了不同地质历史时期各地区的地貌条件和造貌过程,研究者们利用这些洞穴沉积物来恢复不同历史时期古地理面貌及自然环境发展趋向,为现代环境保护和建设服务。
洞穴沉积物是喀斯特洞穴学者研究的主要对象，对其成因一直缺乏深入细微的研究。直到目前，许多洞穴学者都认为它是地下水中CO2气体的逸出导致水中溶解的碳酸钙沉淀所致。而物理、化学沉积作用如何能形成如此千姿百态的沉积物呢？研究者一直得不到圆满的解释。1987年以来，许多专家对织金洞沉积物作了详细的调查，并系统地采集了标本，获得以下认识：（1）通过对早期沉积藻类生物和现生藻类生物的标本采集，经过生物显微镜拍片鉴定，获得洞穴蓝藻88种，分属2目4科17属，发现洞穴蓝藻早期沉积作用十分发育，并进一步查明蓝藻门中的鞘丝藻属、席藻属、伪枝藻属、单歧藻属等是早期成岩的主要建造者。（2）不同形态特征的叠层石标本中的藻类化石经偏光显微镜和扫描电镜拍片鉴定对比，发现它们与洞穴现生蓝藻相似，属于第四纪蓝藻化石，并根据叠层石产生的形态特征对其分类。（3）与沉积物和生物有关的宏观和微观特征及其形成作用比较清楚。在宏观形态特征上表现有趋光性、有序性、聚生性、着色性；微观上则明显地具生物结构构造特征。织金洞沉积物的成因，经研究得出结论：复杂的藻类生物是主要的成岩作用，而物理、化学成岩作用，机械堆积作用则为次要的。用生物成岩的观点能科学地解释织金洞绚丽多姿洞穴沉积物的成因。
蓝藻生物在洞穴生物作用场中的顽强的生命活动，显示出复杂的生物学特征，每个群落在其占领和扩大分布区的过程中，表现出摄取营养物质的趋光性，结构上的有序性，生长上的寄生性：如簇生、丛生、放射状生长、曾层生长、分枝分叉生长、轮生或螺旋生长等等。蓝藻因具有分泌钙质和捕捉粘结碳酸钙微细颗粒的作用而富集沉积碳酸钙，而后再经过成岩作用，形成一个个形态各异，结构构造复杂，有序的，完整的“大型复式融合叠层石”，这就是洞穴生物沉积建造。
通过对部分环境因子与物种和群落多样性的相关性分析, 结果显示：影响物种和群落多样性的因子是多方面的(如各种气候因子和土壤因子等) , 就水拔洞而言, 最主要的影响因子是空气中CO2的含量和土壤中有机质的含量。该洞内土壤中CO2含量与物种丰富度和群落多样性指数呈极显著负相关, 与群落优势度指数呈极显著正相关。在地表空气中CO2含量一般为330ppm , 而溶洞内空气中的CO2含量则高得多, 这主要是洞穴内化学堆积物在形成过程中逸出大量CO2所致,当空气中CO2含量增加到10 000～ 30 000ppm 时, 脊椎动物的呼吸显著增加,一些昆虫易进入休眠状态。土壤中有机质含量与群落多样性和优势度指数分别呈极显著正相关和极显著负相关, 与其余物种和群落多样性指数均呈正相关。洞穴内土壤有机质的来源主要靠气流带入、洞口段的植物形成、高等动物如蝙蝠带入等, 但在离洞口较远的洞尾段则主要靠洞穴岩缝的渗水带入。在地表,温度和湿度是影响动物群落多样性的主要因子, 但在溶洞内, 由于离洞口较远的洞段温度较稳定，整个洞穴内的湿度都较高(90%以上) , 所以, 温度和湿度与物种和群落多样性的相关性均不显著。
洞穴生境与外界环境有着很大的差别，所以生物的种类具有一定的特殊性。喀斯特洞穴内的动物群落,在结构组成上,与环境因子有较大关系。洞口附近的“有光带”是多样性最丰富的地方,那里光线多,生长的植物种类也多,因而动物的食物也丰富。洞口外的一些周围动物,如小婴石螺等,也会暂时迁入洞内,或适应后定居下来,以躲避洞外环境中的冬季低温或夏季干旱。
洞穴中的各种环境因子对洞穴动物分布有着不同程度的影响,洞穴中的动物, 是多种“力”和动物适应的结果。动物的取食、隐蔽、繁育、栖息或休眠的位置以及个体和群落数量，都与洞内外环境变化关系密切。洞穴的生境特点, 以及洞穴受自然因素和人为因素影响的性质及程度——是引起动物分布和数量差异的主要原因; 动物的行为如取食、隐蔽、繁育、栖息和休眠等造成动物在洞内外的迁入和迁出是动物在种类、分布上产生差异的又一原因。
洞穴鱼类的整个生命活动都在封闭的洞穴系统内进行。在长期的演化过程中，鱼类为了适应环境,在形态和生活习性上逐渐发生了分化,从而形成不同的形态结构和生态类型。因此，依据其表现出的生物学特性,可以在一定程度上识别鱼类及其生存环境演变的历史。古生物学家研究表明,大部分的洞穴生物是过去广为分布的地表生物区系的孑遗类群。这些古老的物种可能由于环境和气候的变迁,逐渐转入洞穴中生活。洞穴鱼类保留着大量的祖征,是生物进化中的活化石，能特征性的显示出古老系统的演化过程,有着重要的科研意义。研究发现在茂兰自然保护区的尧兰,喀斯特洞穴鱼类物种丰富度较低,物种较为单一,结构简单,环境变化承受力较小，需加强保护。同时喀斯特地区由于生态条件脆弱,一旦遭受破坏后不易恢复, 对于地下水系鱼类群落结构的时间变化有待于进一步研究。现在生活在洞穴黑暗带的真洞穴动物大多是许多年前在洞穴生活的祖先遗传下来的。有人认为，至今生活在洞穴中的这些动物主要是第四纪冰期最后阶段以前的种属遗传下来的，当时的厚冰层并没有把洞穴生物完全消除。真洞穴动物在洞穴内生活的时间是相当长的，而且它们都是从洞外进入洞穴的种属残留下来的。任何生物都有这样的功能，即趋向于它能够生存和繁殖的环境，一旦它定居下来，用于生存的器官高度发达，而不用的将退化。最优先适应洞穴环境的动物是那些生活在类似于洞穴环境条件下的种属，而真正成为真洞穴动物则要经过漫长的适应过程。这时，将会产生一些突变情况，这就是遗传上的突然和偶然性，自然选择的结果使这些发生突然和偶然性变化的种类趋于集中，产生出新种类。
另一种情况是真洞穴动物和地表动物杂交，它们的后代可以向真洞穴动物演变。
总之, 动物在洞穴中的栖息和数量分布是洞内外环境因子与动物适应综合作用的结果。因此, 在洞穴动物的保护中, 保护洞内外环境不受人为破坏和污染显得尤其重要。
世界最大的喀斯特山区是以贵州省为中心,包括滇、川、湘、桂诸省区。现代旅游业是竟争性很强的产业,贵州省起步晚,基础设施差,又夹处邻省的几大旅游区之间,若不注意区域分工,发挥本地的特色,定会处于不利的境地。贵州省与其他邻省相比具有洞穴多、洞深、洞长、险峻、钟乳石发育较好等特点,绝大部分洞穴都没有人工探测过,如贵州省兴义安龙县的枭山洞是被英国洞穴专家通过卫星航测发现的大洞,并在洞中住了半个月也没有探测完洞的深度,六枝乌柳大洞也从来未有人走通过。贵州省开展的喀斯特洞穴探险、洞穴技术培训、喀斯特旅游和科技考察是具有一定科技水平和竟争力的旅游开发方式,重要的意义在于它能为贵州省的扶贫找到一种更加有效的解决办法。
要对一个洞穴进行旅游开发就必须进行经济评价,要进行经济评价就必须要对洞穴进行全面和科学的探测,这种科学和全面的探测就是洞穴技术,它大致包括以下几个方面: (1) 基本装备; (2) 单绳攀岩技术(SRT) ; (3) 垂直洞穴技术; (4) 水平洞穴技术; (5) 充水洞穴技术; (6) 洞穴测量与绘图; (7) 洞穴生物知识; (8) 洞穴自我救护; (9) 洞穴摄影技术; (10) 洞穴的经济评价; (11) 洞穴资源的开发利用及洞穴保护等。
随着我国改革开放的深入及物质生活水平的提高,人们对旅游业带来的巨大经济效益（即1∶10 的效益）有了更深入的认识,一个风景名胜能使其周围的农民很快脱贫致富,如贵州省的织金洞,云南的阿古龙洞、石林、广西的桂林喀斯特风景区等。开展喀斯特洞穴探险、旅游以及相关的活动之所以成为贵州省一种有效的、新的扶贫办法,是因为:
1) 贵州省是典型的喀斯特贫困地区,基本处于现代侵蚀和溶蚀的蚀源区,水土流失每年运走土5778 万t 、肥料2013 万t ,成土慢,土层薄不易留存,特别是植被破坏后这种现象更为严重。发展农业使农民摆脱贫困很难。2) 贵州省洞穴资源极为丰富,并非常适合洞穴探险及相关的旅游和科技活动。3) 洞穴探险及相关的山地旅游、科技考察活动对基础设施无过高要求,一般要在边远山区举行。4) 贵州省距香港、新加坡、日本、泰国这样经济比较发达的国家近,并有非常好的气候,在国内、国外都有潜在的前景。5) 它可起示范作用,为贵州省其它地区寻找一种行之有效的摆脱贫困的办法。6) 贵州省的巨大洞穴资源在国内外均处于前列,国内在洞穴探险旅游开发方面仍然是空白。
以前我们把贵州省的喀斯特看作影响经济发展的原因,现在我们要肯定喀斯特地区是贵州省极为宝贵和独特的自然资源。从观念上改变山区人民的认识,使他们意识到过去在他们身旁没人注意的洞穴、溶岩、自然环境是他们摆脱贫困的法宝,不能再随便破坏它。
贵州省全境已发现的洞穴达3000个以上，旱洞与水洞相间分布，其中具有开发价值的也超过了800个。可是目前，溶洞作为旅游资源，开发方式仅停留在它的观赏价值上。也正是由于这样，现在贵州除织金洞、龙官、青龙洞等特色显著的洞穴景区外，其余的大都因为独特性小，重游率低而效益较差。因此未来贵州洞穴旅游资源的开发，应当做的是：一方面，巩固和完善原有特色洞穴景区的旅游接待帑件，并根据市场变化，结合自身条件，培养新的旅游增长点；另一方面，开发具有特色潜力的洞穴旅游资源，或凭借与洞穴有关的新兴旅游活动项目、建立一批新的特色景区。
贵州省旅游业仍处于科技开发水平低、层次浅和产品单调的状态,喀斯特洞穴以及山地是贵州省极其独特和重要的自然资源,科学地开发利用无疑会给贵州省带来显著的社会经济效益并使贵州的旅游业找到除黄果树瀑布以外的新的旅游突破点和标志。
但是洞穴旅游要有一定的规范制度，不能进行盲目的旅游开发而忽视对洞穴环境的保护。近年来随着旅游业的发展，一些规模较大的洞穴作为旅游项目而被开发，随着游人增多，洞穴内已遭受到破坏严重，主要体现在洞内安装灯光和修筑道路及游人带进污染物，且游人增多可提高洞内的CO2含量。要保护洞穴生物首先应保护好洞穴环境。此外，还有一些未被开发的洞穴不时有游人进洞取钟乳石或冬季进洞烧火取暖。所以，对一些分布有特色或有濒危物种生存的洞穴应通过行政或法律手段来进行保护。