天坑里會(huì)有原始生物嗎？

山克強(qiáng)

人類對(duì)未知的事物總是充滿了好奇。天坑，尤其是世界級(jí)的超級(jí)天坑，由于被高聳的崖壁所隔絕，保存了豐富的植物資源。那么天坑是什么？又是如何形成的？里面會(huì)有原始生物嗎？

在我國西南地區(qū)發(fā)育典型的巖溶地貌又稱喀斯特地貌，不僅形成了風(fēng)景秀麗的桂林山水，又確立了一種新的巖溶地貌形態(tài)，這就是天坑。2000年，在廣西也發(fā)現(xiàn)了世界第一大天坑群，其中最大的天坑是大石圍天坑。天坑周圍為直立巖壁所環(huán)繞，呈井狀?？涌跂|西長600米，深613米。而世界第一大天坑則是位于重慶奉節(jié)的小寨天坑，其坑口直徑622米，深度則達(dá)到了666.2米，大概相當(dāng)于兩個(gè)埃菲爾鐵塔疊加的高度。

天坑作為一種巖溶地貌形態(tài)，其實(shí)早有所記載。在重慶奉節(jié)，當(dāng)?shù)厝藢⒅Q之為天坑。此外還有石圍、石院、龍缸、巖灣等名稱。由于以往發(fā)現(xiàn)的數(shù)量稀少，這種特殊的巖溶地貌形態(tài)往往被當(dāng)做大型塌陷漏斗的一種特例來加以研究。而隨著天坑在我國西南地區(qū)發(fā)現(xiàn)的越來越多，這種特殊的巖溶地貌形態(tài)也逐漸具有了普遍意義。2003年，巖溶地質(zhì)學(xué)家朱學(xué)穩(wěn)教授，在《廣西樂業(yè)大石圍天坑群 發(fā)現(xiàn) 探索 定義與研究》一書中，構(gòu)建了完整的天坑理論體系，將天坑作為一種典型的巖溶地貌形態(tài)從大型塌陷漏斗中獨(dú)立了出來

目前全球已經(jīng)確認(rèn)的天坑數(shù)量超過300個(gè)，其中有270個(gè)分布在中國，中國是名副其實(shí)的“天坑大國”。天坑是由碳酸巖巖洞穴大廳演化形成的一種地貌形態(tài)，坑口長度和深度都要超過100米，或者說在容積上要大于100立方米，4周或大部分的崖壁陡崖組成，其底部現(xiàn)在或者說曾經(jīng)同地下河溶洞相通，被稱為地表最壯觀的喀斯特地貌。

天坑除坑口和底部地下河同外部連通，由于天坑巨大的高度和封閉的崖壁，使得天坑構(gòu)成一個(gè)相對(duì)封閉的自然環(huán)境，最大限度的減少了外界自然和人為的干擾。天坑底部的植物群落保留了大量古老的植物樹種，隨著天坑的演化一些新的樹種也會(huì)不斷的擴(kuò)散至天坑中，因此天坑植物群落表現(xiàn)出古老孑遺樹種與現(xiàn)代樹種相混生的特征。

天坑形成的初期，內(nèi)部空間形態(tài)呈倒置的漏斗狀。隨著洞穴大廳天窗出現(xiàn)，陽光開始進(jìn)入洞穴大廳，整個(gè)天坑世界瞬間活躍了起來，各種植物的種子，包粉，甚至整株的植物都會(huì)隨之?dāng)U散至天坑中。然而由于地下和聯(lián)通吞口狹小，內(nèi)部光照面積小，天坑內(nèi)部環(huán)境溫度低，空氣潮濕，土壤稀薄，巖石裸露，植物很難生長。該階段天坑植物以苔蘚群落為主，苔蘚生長在潮濕陰暗的土壤和巖石表面以及石縫之中，可以形成大量的腐殖質(zhì)，使得土壤肥力增加。

而隨著天空開口增大光線增強(qiáng)，溫度升高，蕨類植物開始出現(xiàn)并取代苔蘚植物。

而苔蘚植物則向天坑內(nèi)部陰暗的地方遷移。隨著蕨類植物的大量出現(xiàn)，天坑底部土壤腐殖質(zhì)含量增加，厚度增大，菌類植物群落中開始出現(xiàn)樓梯草，通脫木也多活。很喜歡濕熱環(huán)境的因生被子植物，合抱之木起于毫末。早期進(jìn)入天坑的大型植物，由于陽光土壤的性質(zhì)難以成活。經(jīng)過千百年乃至千萬年的演化，天坑坑口進(jìn)一步擴(kuò)大，坑口面積逐漸了接近坑底面積。天坑演變?yōu)樗盃畹男螒B(tài)，而天坑也進(jìn)入了演化的中期階段。

由于光線增強(qiáng)溫度升高，天坑周圍的絕壁使得冬季的寒冷空氣難以到進(jìn)入到天坑內(nèi)部。天坑底部地下河提供了豐富的水分，而大量的沙土綠石也進(jìn)入到天坑之中，在前期天坑底部植物的持續(xù)耕耘下，形成了高肥力的土壤。這種環(huán)境調(diào)節(jié)，非常適宜植物尤其是大型植物的生長，灌木，草本喬木如橡木，連中華也都活，通通木等開始大量繁盛，形成了上層高大喬木，中層小樹灌木，下層草本的天坑森林結(jié)構(gòu)。

在現(xiàn)代地質(zhì)構(gòu)造氣候變化，伸進(jìn)片段化以及巖溶石墨化的背景下，天坑成為了現(xiàn)生生物的避難所。外界僅能生長數(shù)米高的董棕，在天坑中可生長至20厘米，而橡木棉更可生長至50厘米。

而隨著天坑坑口的進(jìn)一步擴(kuò)大，環(huán)繞天坑的陡崖不斷坍塌，坑底被崩落的巖塊不斷的墊高同時(shí)堵塞了底部的地下河，坑口面積超過坑底面積，演變?yōu)槁┒窢畹男螒B(tài)。天坑開始退化，進(jìn)入演化的后期。周圓峭壁阻擋冬季寒風(fēng)的能力逐漸減弱，內(nèi)部環(huán)境變得干冷，逐漸失去了濕熱小環(huán)境的特征。很多熱帶植物被一些適應(yīng)寒冷環(huán)境的落葉植物樹種所替代。

天坑中除了植物，還有棲息著大量的昆蟲。雖然形成了天坑森林，但由于環(huán)境狹小，構(gòu)成了一個(gè)相對(duì)孤立的生物島嶼。大部分天坑底部都極少發(fā)現(xiàn)動(dòng)物，探險(xiǎn)中最為常見的是紅白鼯鼠又名飛貓。但即使是這種能夠飛翔的動(dòng)物也難以在天坑底部生存。而在天坑上部的陡崖，特別是在一些威嚴(yán)狀的天坑頂部，則常常被蝙蝠和燕子當(dāng)做理想的棲息地。

審核：陶寧 中國科學(xué)院生物物理研究所 副研究員

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