Аяло́нЕ. В. Горилый, Д. В. Сущёв Актуальные методы исследования биоты естественных карстовых пещер () — печера поблизу міста Рамла між Тель-Авівом і Єрусалимом, має довжину понад 2700 метрів і за цим показником займає друге місце серед вапнякових печер Ізраїлю.
Печеру виявлено 24 квітня 2006 року в ході планового обстеження під час розробки кар'єра, що належить цементному заводу Nesher Israel Cement Enterprises Ltd., і отримала своє ім'я від долини річки Аялон, у якій вона розташована (саме ця назва вперше згадується ще в Старому Завіті, в Книзі Ісуса Навина — ). Її вивчали співробітники Єврейського університету в Єрусалимі і добровольці Ізраїльського дослідного печерного центру.
Для захисту унікальної фауни печери (6 ендемічних видів членистоногих) печеру закрито для відвідування громадськості. Господар кар'єра заявив, що його компанія зацікавлена в збереженні печери і її екосистеми попри всі незручності.
Відкриття та розташування
Печера Аялон розташована приблизно за на південний схід від міста Рамла і за від Середземного моря в центральному районі Ізраїлю (координати 31° 54' 37" північної широти, 34° 55' 39" східної довготи). Печера розташована у вапняковому кар'єрі компанії Nesher Israel Cement Enterprises Ltd., який займає площу близько 1300×600 м. На момент її відкриття 2006 року дно кар'єра було нижче від початкового рівня поверхні на і нижче від рівня ґрунтових вод станом на 1950-ті роки.
Попри невеликі розміри, Ізраїль багатий печерами, більшість із яких карстового типу. Однією з властивостей карсту є ймовірність обвалення ґрунту над підземними порожнинами як у кар'єрах, так і в населених пунктах на недостатньо вивчених територіях. Такі обвалення вже траплялися на території сольової аномалії Аялона, іноді в поруч із житловими будинками. Зокрема, в грудні 1997 року в кар'єрі компанії Nesher Israel Cement Enterprises Ltd. сталася велика аварія: стеля одній з підземних порожнин стала настільки тонкою, що обвалилася під вагою бульдозера, водій якого загинув внаслідок падіння з висоти . Відтоді гірничодобувна компанія почала активно розшукувати підземні порожнини на ранніх стадіях розробки нових пластів кар'єра. Печери виявлено на північному і східному краях кар'єра поруч із печерою Аялон, але до моменту відкриття вони не мали свого колишнього обсягу і вже частково зруйнувалися.
Порожнину, яка потім отримала назву Аялон, виявлено в ході планового обстеження. Її вивчали співробітники Єврейського університету в Єрусалимі і добровольці Ізраїльського дослідного печерного центру, які збільшили вивчену довжину печери. 31 травня 2006 року зоологи Амос Фрумкін і Ханан Діментман описали відкриття печери Аялон і її унікальну фауну на пресконференції в Єврейському університеті в Єрусалимі. За цим відбулося широке висвітлення в ізраїльських телевізійних програмах і великих газетах, як-от «Гаарец», «Маарів», «Єдіот Ахронот» і The Jerusalem Post. Про відкриття печери повідомили також міжнародні засоби масової інформації, але в наступні роки вона лише зрідка ставала предметом висвітлення в Ізраїлі.
Геологія
Структура печери
Печера Аялон розташована на висоті від 11,30 до 49 м над рівнем моря і займає площу 100 × 140 м. Вона являє собою систему вузьких, частково вертикальних, коридорів загальною протяжністю 2780 м, що утворюють два основних поверхи. Вузькі ходи, що перетинаються один з одним на зразок лабіринту і мають круглі або еліптичні перерізи діаметром від 0,30 до 1,4 м формують верхній поверх печери, розташований на висоті від 40 до 49 м над рівнем моря. Загальна довжина проходів на верхньому поверсі, частково зруйнованих або заповнених глиною, досягає майже 2000 м, що становить близько трьох чвертей загальної довжини печери. Частину стін покриває кальцит, який в деяких місцях повністю або на більшій частині перерізу перекриває трубоподібні проходи. Нижній поверх печери розташований на висоті від 11,30 до 32 м над рівнем моря і з'єднаний з верхнім поверхом вертикальними колодязями. Через обвали, частіші порівняно з верхнім поверхом, деякі ділянки стали непрохідними. Проходи на нижньому поверсі ширші, порівняно з верхнім.
На нижньому поверсі печери розташовано три гроти. Найбільший грот міститься приблизно за 200 м від входу до печери, його висота становить понад 30 м, діаметр — 40 м. Стіни грота покриті кристалами кальциту, які утворюють у нижній частині 5-сантиметровий товстий шар, що тоншає в напрямку до вершини. Над цим залом розташовується шар корінної породи товщиною близько 30 м. І хоча сам зал поки не впав, розрахунки показують його низьку стійкість. Цей висновок підтверджується тим фактом, що з моменту утворення печери частина стелі в камерах завалилася, і деякі проходи заблоковано уламковим матеріалом або мають деформовано-зміщені стіни і стелю . Частину грота займає підземне озеро завглибшки 4 м, в якому солоність ґрунтових вод поєднується з високим вмістом сірководню .
Гідрогеологія
Печера входить до складу водоносного горизонту Яркон-Танінім — головного резервуара прісної води в Ізраїлі (Kapitel 19, Western Aquifer Basin). Він живиться опадами, в гірських районах Західного берега річки Йордан і проходить уздовж східного краю ізраїльської прибережної рівнини від гори Кармель на півночі і до Беер-Шеви на півдні. Водоносний горизонт отримав свою назву від двох джерел живлення — річки Яркон, що живиться від прісних джерел, і Танінім, яка несе солоні води. Хоча він використовується і вивчається вже протягом майже століття, його точна структура залишається невідомою. Достовірно відомо, що він складається з двох ізольованих один від одного шарів завтовшки 350 м кожен, однак їх часто розглядають разом як один водоносний горизонт завтовшки від 700 до 1000 м (Kapitel 19, Western Aquifer Basin).
Через інтенсивний водозабір водоносний горизонт перебуває під загрозою виснаження. Забір води Ізраїлем перевищує можливості його природного поповнення, тому, починаючи від 1950 року, рівень ґрунтових вод постійно знижується, що своєю чергою призводить до збільшення їхньої солоності (Kapitel 19, Western Aquifer Basin). Ще однією загрозою для водоносного горизонту є надходження нітратів із неочищених стічних вод як в Ізраїлі, так і на Західному березі річки Йордан (Kapitel 19, Western Aquifer Basin).
Кар'єр з печерою Аялон лежить у центрі сольової аномалії Аялона — зони поширення ґрунтових вод із підвищеним рівнем солоності площею 200 км2. Сірко- і солевмісні ґрунтові води виявлено в регіоні 1932 року, а пізніше численні пробурені в зону підземних вод свердловини показали воду з незвичайно високим рівнем солоності. Можливими причинами появи сольової аномалії геологи називають вимивання з гірських порід мінеральних солей, а також надходження з поверхні добрив . Аналіз температури води, вмісту мінеральних речовин і концентрації сірководню у воді пробурених в районі кар'єра Nesher і його околицях 68 свердловин показав, що сольова аномалія Аялона насправді живиться термальними джерелами . За кілька тижнів до відкриття печери вийшла підсумкова стаття про результати вивчення водних джерел, де дослідники припускали наявність у цьому районі великих підземних порожнин, які можуть становити небезпеку під час будівництва та розробки кар'єрів.
На дні озера в печері були виявлені каррові гребінці, походження яких пов'язане з потоками води, що витікає з озера. Згідно з аналізом, у глибинних шарах озера температура води коливається від 28,5 до 30 °C, вміст сірководню — 4,5 ‰, рн — 6,8, солоність — від 490 до 1300 мг/л хлориду. Нижче глибини 1 м вода в озері безкиснева. Шар сірчистої термальної води накладається на теплу поверхневу воду з температурою близько 25 °C, її властивості точно відповідають навколишній ґрунтовій воді, і саме в ній мешкають ракоподібні з печерної фауни.
Утворення печери Аялон Печера Аялон являє собою карстову порожнину в породі верхньо-крейдяного періоду. Вона утворилася кілька мільйонів років тому внаслідок надходження в цей район солоної і сірчистої термальної води, яка змішалася з місцевими ґрунтовими водами, які своєю чергою вже встигли створити систему тріщин у породі. Печера Аялон за механізмом утворення аналогічна печері Зала свічок в Італії та печері Мовіле в Румунії. Такі печери утворюються, коли виділений з термальної води сірководень взаємодіє з розчиненим киснем у навколишньому середовищі, або його окислюють мікроби до стану сульфатної кислоти. Утворена таким чином сульфатна кислота реагує з навколишнім вапняком і розкладає його на гіпс і карбонатну кислоту:
Подібна хімічна реакція з різним ступенем ефективності може протікати в результаті життєдіяльності (метаболізму) бактерій, але з іншими початковими хімічними елементами. У цих реакціях використовується сірка, кисень, вуглець і азот, причому деякі з цих реакцій своїм кінцевим результатом утворюють агресивні кислоти, які розчиняють вапняк.
Ще кілька десятиліть тому нижній рівень печери був затопленим . Хімічний склад води, характер печерних стін і знайдені зразки мікрофауни свідчать про те, що процес розвитку печери триває.
Спелеобіологія
Умови середовища До відкриття печера Аялон була повністю ізольована від зовнішнього світу протягом мільйонів років (вапняковий шар породи в десятки метрів завтовшки не давав можливості для проникнення в неї з поверхні води і органічних матеріалів), і в цих умовах у ній сформувалася унікальна екосистема. Температура повітря в більшості ділянок печери коливається в межах від 26 до 28 °C з вологістю повітря понад 94 %. На нижньому поверсі печери атмосфера характеризується підвищеним вмістом сірководню.
Організми, що живуть у печері, постійно залежать від тепла, що виділяється біомасою хемоавтотрофних бактерій. Бактерії (такі, наприклад, як рід ) отримують енергію від наявного у воді сірководню, а також використовують розчинений у воді діоксид вуглецю для формування біомаси. Для аеробних організмів сірководень і сульфіди токсичні, вони викликають зв'язування кисню і гіпоксію. Таким чином, вищі організми повинні мати пристосування для життя у багатому сполуками сірки середовищі. До таких пристосувань належать, наприклад, використання кисень-зв'язувальних білків для транспортування і зберігання кисню в організмі або ендосимбіоз із бактеріями, що окислюють сірку.
Такі екосистеми в глобальному масштабі дуже рідкісні, в Ізраїлі таку екосистему вперше описано 1968 року в джерелі En Nur біля села Табга на озері Кінерет, але детальне її вивчення не проводилось. У цьому джерелі 1909 року жив тільки рак , згодом з'ясувалося, що вони мають близьких родичів у печері Аялон. І тільки подальші дослідження в печерах Зала свічок і Мовіле в 1990-х роках, привели до усвідомлення факту, що підземні екосистеми можуть існувати на основі хемоавтотрофних бактерій.
Біорізноманіття Як правило, печери бідні видами живих істот порівняно з поверхнею Землі . Печери з високим рівнем біорізноманіття містяться в карстових районах, проникають у зону ґрунтових вод (фреатична зона), мають велику кількість органічної речовини (наприклад, хемоавтотрофного походження) і велику довжину. Печера Аялон поєднує в собі всі ці фактори. Більшість хемоавтотрофних колоній створюють основу для існування складних спільнот живих організмів і великого різноманіття безхребетних. Особливого значення печері Аялон додає той факт, що в її повністю ізольованій від зовнішнього світу і цілком заснованій на хемосинтезі екосистемі співіснували разом водні та наземні види живих істот.
Незабаром після відкриття печеру вивчили співробітники Єврейського університету в Єрусалимі. Вони виявили в солоній воді печерного озера різних бактерій, найпростіших і 4 види ракоподібних. Частина озерних ракоподібних виявилася морського, а частина — прісноводного походження. В сухій частині нижнього поверху печери, але в поблизу від підземного озера виявлено 4 види наземних безхребетних. Серед них знайдено, за різними даними, від 20 до 32 мертвих зразків сліпого скорпіона і псевдоскорпіона .