Sự biến đổi của thạch nhũ dưới tác động của ánh sáng nhân tạo và thực vật đèn (Lampenflora) - Một vài kết quả nghiên cứu ở hang Sửng Sốt (vịnh Hạ Long)

23/04/2021

 

     Tóm tắt

     Du lịch hang động là một trong những hình thức du lịch lâu đời nhất trên thế giới. Các khu vực được chiếu sáng như bề mặt đá, trầm tích và vật liệu nhân tạo xung quanh đèn nhanh chóng trở thành thuộc địa của các sinh vật quang hợp tự dưỡng, còn được gọi là thực vật đèn (lampenflora). Thực vật đèn thường gây ra nhiều vấn đề, làm thay đổi màu sắc, hình dạng của vật trưng bày, tiêu biểu như tượng, tranh vẽ trong các công trình lịch sử, thạch nhũ trong hang động (đặc biệt là hang động đá vôi). Bài báo này giới thiệu một số kết quả nghiên cứu bước đầu về sự biến đổi của thạch nhũ trong hang Sửng Sốt (vịnh Hạ Long) dưới tác động của ánh sáng nhân tạo và thực vật đèn (lampenflora).

     Từ khóa: Hang động, thạch nhũ, lampenflora

          1. Mở đầu

     Hang động có vị trí đặc biệt trong lịch sử nhân loại. Ngay từ thời tiền sử, con người đã phát hiện ra, hang động có thể là nơi thích hợp để trú ẩn tạm thời hoặc lâu dài. Sau đó, họ đã có thêm một nhận thức khác về hang động, rằng chúng không chỉ là nơi trú ẩn mà vẻ đẹp tự nhiên của chúng còn tạo cảm hứng cho họ. Trong nhiều hang động trên thế giới, dấu tích của người tiền sử đã được tìm thấy, trong đó đặc biệt thú vị là tranh vẽ. Nhiều hang động có tầm quan trọng tự nhiên và văn hóa đã được liệt kê trong Danh sách Di sản thế giới của Tổ chức Giáo dục, Khoa học và Văn hóa của Liên hợp quốc (UNESCO). Khám phá hang động được coi là một trong những hình thức du lịch lâu đời nhất. Để thu hút du khách, ánh sáng nhân tạo được lắp đặt thêm, làm thay đổi điều kiện môi trường trong các hang động. Kết quả là, cùng với ánh sáng đèn đã phát triển các cộng đồng sinh vật gọi là “thực vật đèn” (Lampenflora). Những sinh vật quang dưỡng này khiến hang động, đặc biệt là hệ thống thạch nhũ xuống cấp, không phù hợp với quan điểm thẩm mỹ của con người.

     Thực vật đèn là quần xã thực vật (và cả sinh vật cộng sinh) phát triển ở những khu vực không có ánh sáng tự nhiên mà chỉ có ánh sáng nhân tạo, như bên trong các công trình kiến trúc lịch sử hay các hang động tự nhiên có cảnh quan đẹp, được trang bị hệ thống chiếu sáng [3]. Trong hang, nguồn dinh dưỡng rất nghèo nàn nên tính đa dạng của thực vật đèn nghèo hơn so với hệ sinh thái bên ngoài hang. Do đó, thực vật đèn trong hang chủ yếu là tảo bám, tảo lam, rêu, các loài dương xỉ [4], gây ra nhiều vấn đề như làm thay đổi màu sắc, hình dạng của các vật trưng bày như tượng, tranh vẽ trong các công trình lịch sử và các thạch nhũ trong hang động [7].

     Sự phát triển du lịch hang động đòi hỏi phải sử dụng đèn trong hang động để làm tăng vẻ đẹp, sự huyền bí của chúng và giúp du khách đi lại, quan sát dễ dàng. Tuy nhiên, việc lắp thêm đèn làm thay đổi điều kiện vi khí hậu trong hang theo nhiều chiều hướng phức tạp, thậm chí trái chiều nhau, chẳng hạn như độ ẩm trong hang giảm trong khi nhiệt độ có xu hướng tăng lên do nhiệt tỏa ra từ hệ thống chiếu sáng. Đồng thời, đèn còn phát ra những bước sóng thích hợp cho quá trình quang hợp của các loại thực vật như tảo, rêu, dương xỉ… Ví dụ, về độ ẩm, nhìn chung các loài tảo kí sinh chỉ tồn tại được khi độ ẩm đủ cao. Sự có mặt của nước chảy thành dòng hoặc thành giọt có thể làm tăng khả năng sinh trưởng của thực vật trong hang [5], đặc biệt là các loài tảo. Nhưng hệ thống đèn chiếu sáng khiến độ ẩm trong hang giảm, vì thế hạn chế quá trình này. Mặt khác, tác động của sự gia tăng nhiệt độ và bước sóng của ánh sáng đèn đến hệ thực vật trong hang có vẻ lại rõ rệt hơn. Môi trường sâu trong hang thường rất ổn định, nhưng có thể thay đổi khi có thêm nguồn năng lượng là ánh sáng. Một yếu tố quan trọng đối với sự sinh sôi, lây lan của thực vật đèn và các sinh vật khác là các luồng khí cục bộ do khí ấm xung quanh các đèn công suất lớn sinh ra, nhất là đèn halogen 500 - 1.000W [8]. Nhiệt độ tăng lên ảnh hưởng đáng kể đến sự tăng trưởng của tảo. Một sự thay đổi nữa là du lịch đại trà làm nồng độ khí CO₂ trong hang vượt quá 5.000 ppm [6]. Ngoài các quá trình ăn mòn tự nhiên trong hang, tác động cộng hưởng của sự gia tăng nồng độ khí CO₂ và các biến động về nhiệt độ do du khách gây ra có thể trực tiếp ảnh hưởng đến cường độ, thậm chí cả sự phát triển của quá trình ăn mòn vách hang. Một nghiên cứu ở hang Altamira Cave (Tây Ban Nha) đã cho thấy ăn mòn gây ra bởi du khách có thể tăng gấp 78 lần so với ăn mòn tự nhiên [7]. Ngoài ra, các loài sinh vật lây lan có khả năng di chuyển vào sâu trong lòng hang theo ba con đường: Theo các luồng khí, dòng chảy và do người hoặc động vật mang theo [8]...

     Ở Việt Nam, sự biến đổi của hệ thống thạch nhũ trong hang dưới ảnh hưởng của ánh sáng nhân tạo và thực vật đèn hiện chưa được quan tâm nghiên cứu, trong khi khá nhiều hang động, nhất là hang động đá vôi, ở nhiều di tích, danh lam thắng cảnh, như các Di sản thế giới vịnh Hạ Long, Phong Nha - Kẻ Bàng, Quần thể Danh thắng Tràng An hay các Công viên Địa chất Toàn cầu Cao nguyên đá Đồng Văn hoặc Non Nước Cao Bằng... đã và đang được lắp đặt hệ thống đèn chiếu sáng. Bài báo này sẽ giới thiệu một vài kết quả nghiên cứu bước đầu về biến đổi của hệ thống thạch nhũ trong Hang Sửng Sốt (vịnh Hạ Long) dưới tác động của ánh sáng nhân tạo và thực vật đèn (Lampenflora).

     2. Hệ phương pháp và kỹ thuật sử dụng

    - Phương pháp tổng hợp, phân tích, xử lý tài liệu hiện có: Tài liệu khoa học về thực vật đèn, ảnh hưởng của thực vật đèn đến hệ thống thạch nhũ, các công trình trong hang trên thế giới và ở Việt Nam.

     - Phương pháp khảo sát thực địa: Trên cơ sở tổng hợp tài liệu thu thập được tiến hành khảo sát hiện trạng thực vật đèn ở một số hang động trên vịnh Hạ Long… làm cơ sở cho việc đề xuất giải pháp hạn chế phát triển thực vật đèn.

     - Phương pháp lấy và phân tích mẫu: Lấy mẫu thạch nhũ có phủ thực vật đèn và mẫu thạch nhũ không phủ thực vật đèn, gia công chuẩn bị phân tích.

     - Phương pháp xác định vi cấu trúc thạch nhũ bằng thiết vị phân tích hiển vi điện tử quét Scanning Electron Microscope (SEM) kết hợp EDS (Model: Quanta 450; Hãng sản xuất: FEI - Mỹ).

     - Phương pháp so sánh để nghiên cứu sự tương đồng, khác biệt giữa thạch nhũ không có ánh sáng đèn và thạch nhũ bị ảnh hưởng bởi ánh sáng đèn.

     3. Kết quả nghiên cứu

     Hai hang trên đảo Bồ Hòn, cấu tạo từ đá vôi hệ tầng Bắc Sơn (C-Pbs), ở trung tâm vịnh Hạ Long được lựa chọn để nghiên cứu sự biến đổi của thạch nhũ khi có ánh sáng đèn và không có ánh sáng đèn, gồm hang Đình Thu chưa khai thác du lịch và hang Sửng Sốt hiện đang khai thác du lịch.

     3.1. Vị trí, cấu trúc của các hang nghiên cứu

     Hang Đình Thu có tọa độ X: 717551, Y: 2306213; chiều dài 542 m; độ sâu -26,2 m tính từ điểm cao nhất đến điểm thấp nhất trong hang; tổng diện tích 1.344 m². Thực chất đây là một phòng hang lớn được chia thành 6 phòng lớn nhỏ khác nhau, ngăn cách bởi các nhũ đá, cột đá hoặc chênh lệch về độ cao, thông nhau qua các cửa có kích thước từ rộng đến hẹp (0.8 m). Các phòng số 3, số 5 được đánh giá là rộng và đẹp nhất, với ba cửa có thể tiếp cận, trong đó, hai cửa ở phía Nam và một cửa ở phía Tây thông với hang Sửng Sốt (Hình 1).

     Hang Sửng Sốt - Hang động đẹp bậc nhất vịnh Hạ Long, có tọa độ X: 717374, Y: 230639; chiều dài 348,8 m;  độ sâu: -110 m; phát triển theo hướng Tây Bắc - Đông Nam từ độ cao 25 m so với mực nước biển. Hang gồm hai cửa vào, hai phòng chính với hệ thống nhũ đá đẹp như rèm đá, măng đá, cột đá... Đặc biệt, trong hang có hồ nước nhỏ trong vắt, được tạo nên bởi nước bão hòa CaCO₃ chảy tràn trên bề mặt đá, tạo thành các dòng travertine uốn lượn khiến cho hang trở nên sinh động và kỳ bí (Hình 1). Hang Sửng Sốt là một trong những điểm tham quan thu hút du khách trong các tuyến du lịch trên vịnh Hạ Long. Hang mở cửa đón khách từ 7h30 - 17h hàng ngày. Lượng khách trung bình 3.000 khách/ngày; có những ngày cao điểm lên đến 6.000 khách/ngày (Nguồn: Ban quản lý vịnh Hạ Long). Để thu hút khách du lịch, hệ thống chiếu sáng trong hang đã được lắp đặt ngay từ những ngày đầu khai thác, đến nay, trải qua hơn 20 năm hoạt động nhưng chưa từng được ngưng nghỉ để bảo tồn hệ thống thạch nhũ. Hệ quả là đã ảnh hưởng trực tiếp đến các thành tạo trong hang, nhất là hệ thống nhũ đá.

  

Hình 1. Sơ đồ cấu trúc các hang Đình Thu (phải) và Sửng Sốt (trái) (Nguồn: Viện Khoa học Địa chất và Khoáng sản)

     3.2. Hệ thống đèn chiếu sáng trong hang

     Hiện nay, việc chiếu sáng trong các hang động trên thế giới chủ yếu dùng hệ thống đèn LED, được cho là phương thức chiếu sáng hiệu quả nhất, thay thế cho phương thức chiếu sáng truyền thống, cho cả những nơi tối nhất như hang động, công sự dưới lòng đất và trong các hầm lò khai thác khoáng sản... Đèn LED cần ít năng lượng hơn để chiếu sáng nên mức tiêu thụ năng lượng giảm; có thể tạo ra ánh sáng rất mạnh và lạnh, đặc biệt thích hợp với những hang động du lịch, bởi nó tạo ra môi trường dễ chịu hơn nhiều cho du khách. Ánh sáng LED góp phần thúc đẩy phát triển du lịch hang động, đồng thời giảm thiểu các tác động tiêu cực mà ánh sáng thường tạo ra trong các hang động.

     Hang Sửng Sốt đã được khai thác du lịch hơn 20 năm, hệ thống chiếu sáng trong đó đã được thay đổi nhiều lần và hiện tại là sử dụng ánh sáng đèn LED - loại đèn đơn sắc, điều khiển đóng ngắt tự động bằng rơ le thời gian (Bảng 1). Hệ thống chiếu sáng tập trung ở hai bên đường đi và chiếu thẳng góc vào các thạch nhũ và trần hang.

     Bảng 1. Các loại đèn sử dụng trong hang Sửng Sốt

TT	Mô tả	Số lượng	Vị trí lắp đặt
1	Đèn pha LED chiếu sâu công suất max 68W x 2, điều khiển thông minh 2700K-6500K, iW Blast Powercore 63o	22	Chiếu vào các biểu tượng thạch nhũ như: suối Thơm, con gà, kho báu, trụ quyền lực…
2	Đèn LED max 50W, điều khiển thông minh 2700K-6500K, iW Blast Powercore 83o	44
3	Đèn LED max 30W, điều khiển thông minh 2700K-6500K, iW Burst Powercore	02
4	Đèn LED max 15W, điều khiển thông minh 2700K-6500K, iW Burst Compact Powercore 41o	02
5	Đèn chiếu sáng lối đi	40	Lắp vào các hốc chân vách hang
6	Đèn nấm sân vườn	41	Lắp dọc 2 bên lối đi đường lát
7	Đèn LED thanh max 60W, điều khiển thông minh 2700K-6500K, iW Graze QLX Powercore 60o x 30o, 610mm	45	Lắp trên các hốc gần trần hang
8	Đèn LED thanh max 60W, điều khiển thông minh 2700K-6500K, iW Graze QLX Powercore 60o x 30o, 305mm	03	Lắp trên các hốc gần trần hang

Hình 2. Một số đèn sử dụng trong hang Sửng Sốt

(a): đèn chiếu sáng lối đi; (b): đèn LED 30W; (c): đèn nấm; (d): đèn LED thanh dài 50W; (e): đèn LED 68W

Hình 3. Hệ thống điện chiếu sáng hang Sửng Sốt (Nguồn: Ban quản lý vịnh Hạ Long)

     Đèn được bật từ 7h - 17h hàng ngày trong suốt thời gian đón khách du lịch. Do lượng khách tham quan khá lớn, thời gian chiếu sáng dài, mật độ đèn, cường độ ánh sáng khá cao, hang đã trở nên quá tải. Một điều dễ thấy là khu vực nào có ánh đèn chiếu sáng thì bề mặt các nhũ đá, trần hang đều bị tảo xanh, rêu và nấm bao phủ. Sự phát triển của thực vật đèn đã làm các cột nhũ, tường hang mất đi sự hấp dẫn (cột nhũ bị đổi màu thành xám, nâu vàng, xám đen).

  

  

Hình 4. Thực vật phát triển khi có ánh sáng đèn chiếu vào (tháng 9/2018 - Hang Sửng Sốt)

     3.3. Ảnh hưởng của chế độ chiếu sáng đến sự phát triển của thực vật trong hang  

     Kết quả nghiên cứu thực vật đèn (Lampenflora) trong hang Sửng Sốt đã xác định được 32 loài tảo, trong đó có 28 loài tảo lam (vi khuẩn lam, Cyanobacteriophyta); 3 loài tảo lục (Chlorophyta) và 1 loài tảo silic (Bacillariophyta).

     Bảng 2. Kết quả nghiên cứu thực vật đèn trong hang Sửng Sốt

TT	Tên khoa học	TT	Tên khoa học
Ngành	Cyanobacteriophyta	Bộ	Nostocales
Lớp	Cyanophyceae	Họ	Nostocaceae
Bộ	Chroococcales	22	Nostoc linckia
Họ	Microcystaceae	Bộ	Synechococcales
1	Gloeocapsa acervata	Họ	Merismopediaceae
2	Gloeocapsa atrata	23	Limnococcus limneticus
3	Gloeocapsa gelatinosa	24	Aphanocapsa holsatica
4	Gloeocapsa livida	25	Aphanocapsa elachista
5	Gloeocapsa punctata	Họ	Coelosphaeriaceae
6	Gloeocapsa rupestris	26	Coelomoron tropicale
7	Gloeocapsa sanguinea	Họ	Leptolyngbyaceae
Họ	Chroococcaceae	27	Leptolyngbya notata
8	Chroococcus schizodermaticus	28	Leptolyngbya polysiphoniae
9	Chroococcus lithophilus	Ngành	Chlorophyta
10	Chroococcus minor	Lớp	Trebouxiophyceae
11	Chroococcus minutus	Bộ	Chlorellales
12	Chroococcus varius	Họ	Chlorellaceae
13	Chroococcus indicus	29	Chlorella vulgaris
14	Cyanosarcina burmensis	Lớp	Chlorophyceae
Họ	Aphanothecaceae	Bộ	Sphaeropleales
15	Aphanothece pallida	Họ	Bracteacoccaceae
Họ	Entophysalidaceae	30	Bracteacoccus minor
16	Chlorogloea novacekii	Bộ	Chlamydomonadales
17	Coenochloris pyrenoidosa	Họ	Chlorococcaceae
Bộ	Oscillatoriales	31	Chlorococcum infusionum
Họ	Oscillatoriaceae	Ngành	Bacillariophyta
18	Lyngbya borgertii	Lớp	Bacillariophyceae
	Phormidiaceae	Bộ	Naviculales
19	Potamolinea aerugineo-caerulea	Họ	Naviculaceae
Họ	Microcoleaceae	32	Navicula sp.
20	Microcoleus autumnalis
21	Pseudophormidium indicum

Hình 5. Một số hình ảnh thực vật đèn tại hang Sửng Sốt chụp dưới kính hiển vi (x400)

     1: Coelomoron sp.; 2, 4: Chroococcus spp. (x400),3: Chlorogloea sp.

     3.4. Ảnh hưởng của thực vật đèn đến hệ thống thạch nhũ trong hang

     Thực vật đèn và thạch nhũ có thực vật đèn ở hang Đình Thu, hang Sửng Sốt trên vịnh Hạ Long đã được lấy mẫu để khẳng định hiện trạng cũng như làm cơ sở đề xuất giải pháp hạn chế sự phát triển của chúng. Mẫu thạch nhũ gồm: Mẫu có phủ thực vật đèn và mẫu không phủ thực vật đèn. Mẫu đối sánh là mẫu không có thực vật đèn ở hang Sửng Sốt tại các vị trí không có ánh sáng đèn và mẫu ở hang Đình Thu (cùng trên đảo Bồ Hòn) là một hang chưa đưa vào khai thác du lịch. Mẫu thạch nhũ có thực vật đèn được lấy ở một số vị trí có ánh sáng đèn chiếu và phân bổ đều ở một số vị trí trong hang Sửng Sốt.

     Kết quả phân tích mẫu thạch nhũ có thực vật đèn và không có thực vật đèn như sau:

     Mẫu không có thực vật đèn

Hình 6. Canxit dạng tinh thể, hạt, kết thành khối, vết vỡ vỏ sò (HLT03/4 ĐT - Hang Đình Thu, 10/2018)

Hình 7. Canxit dạng tinh thể, hình kim, hình ống  (HLSS 15/1 nhũ đá - Hang Sửng Sốt, 10/2018)

     Mẫu thạch nhũ có thực vật đèn lấy tại hang Sửng Sốt tháng 10/2018

​  

Hình 8. Lớp thực vật phủ trên bề mặt thạch nhũ (trái); Lỗ rỗng xuất hiện trên bề mặt thạch nhũ do ăn mòn sinh học (phải) (Mẫu HLSS02/1)

  

Hình 9. Bề mặt thạch nhũ phủ thực vật đèn xuất hiện các lỗ rỗng do ăn mòn sinh học (trái); Đới biến đổi do ảnh hưởng của thực vật đèn dày ~ 77,6 mm (phải) (Mẫu HLT03/5SS)

  

Hình 10. Lớp thực vật phủ trên bề mặt thạch nhũ làm tăng khả năng ăn mòn sinh học (trái); Bề mặt thạch nhũ (canxit) xuất hiện các lỗ rỗng (phải) (Mẫu HLT05SS)

Mẫu thạch nhũ có thực vật đèn lấy tại hang Sửng Sốt tháng 3/2019:

  

Hình 11. Bề mặt thạch nhũ có phủ thực vật đèn, xuất hiện các lỗ rỗng (trái); Đới bị biến đổi do ảnh hưởng của lớp thực vật dày 87,1mm (phải) (Mẫu HLSS 19/1)

  

Hình 12. Bề mặt thạch nhũ có thực vật đèn xuất hiện các lỗ rỗng (trái); Đới biến đổi của bề mặt thạch nhũ do ảnh hưởng của lớp thực vật dày ~ 87 µm (phải) (Mẫu HLSS_19/2)

  

Hình 13: Lớp thực vật phủ trên bề mặt thạch nhũ (trái); Đới biến đổi do ảnh hưởng của lớp thực vật đèn dày ~ 81.9 µm

  

Hình 14. Lớp thực vật đèn phủ trên thạch nhũ (trái); Bề mặt thạch nhũ xuất hiện các lỗ rỗng (phải) (Mẫu HLSS_19/4)

  

     Hình 15. Bề mặt thạch nhũ có phủ thực vật đèn (trái); Đới biến đổi trên bề mặt thạch nhũ do ảnh hưởng sinh học dày ~ 87 µm (phải) (Mẫu HLSS_19/5)

4. Thảo luận

     Kết quả nghiên cứu thực vật đèn trong hang Sửng Sốt cho thấy: Khoảng cách từ nguồn sáng đến vị trí lấy mẫu dưới 1 m là điều kiện gia tăng số loài tảo trên bề mặt thạch nhũ, đồng thời, thành phần loài có sự chuyển biến từ nhóm tảo dạng hạt và tập đoàn sang nhóm tảo dạng sợi. Có sự tương đồng nhất định trong thành phần loài tảo từ cửa hang vào trong hang. Rêu và dương xỉ thường xuất hiện ở các vị trí nền đất gần nguồn sáng đèn. Đặc biệt, vị trí HL.SS.07, nơi có cả ánh sáng tự nhiên yếu, dương xỉ phát triển khá mạnh. Mật độ tế bào tảo tại các điểm lấy mẫu khác nhau có sự khác biệt khá lớn, phụ thuộc vào điều kiện ánh sáng, độ ẩm. Trong điều kiện không có ánh sáng, bề mặt hang động không thấy xuất hiện tảo. Thực vật bậc cao cũng không thể phát triển.

     Kết quả phân tích mẫu thạch nhũ bằng phương pháp SEM bước đầu có một số nhận xét sau:

     Hang Đình Thu là hang chưa khai thác du lịch và ở những vị trí không có ánh sáng đèn chiếu sáng : Hệ thống nhũ không bị tác động bởi ánh sáng đèn và môi trường vi khí hậu khá ổn định (thay đổi theo mùa), hệ thống nhũ được bảo tồn khá tốt, tính thẩm mỹ cao. Kết quả phân tích cấu trúc tinh thể bằng phương pháp SEM của các mẫu thạch nhũ cho thấy chúng vẫn còn giữ nguyên cấu trúc tinh thể, không quan sát thấy thành phần ngoại lai (hình 5, 6).

     Ở hang Sửng Sốt, nơi ánh sáng điện được sử dụng để phục vụ khai thác du lịch đã hơn 20 năm, hệ thống chiếu sáng tập trung hai bên đường đi với mật độ khá dày, chiếu vào các hệ thống nhũ và trần hang: Một điều dễ thấy là khu vực nào có ánh đèn chiếu sáng thì bề mặt các nhũ đá, trần hang được phủ bởi tảo xanh, rêu, nấm (Lampenflora).

     Kết quả phân tích bằng phương pháp SEM cho thấy vi cấu trúc của các mẫu thạch nhũ khác biệt rõ rệt ở các khu vực hang động khác nhau: Được chiếu sáng bằng đèn điện (hình 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14) và không được chiếu sáng (hình 6). Bề mặt các mẫu thạch nhũ có phủ thực vật đèn xuất hiện những lỗ rỗng do bị ăn mòn sinh học và đới biến đổi được xác định theo chiều ngang dao động từ 0,7 - 0,9 mm. Ở những khu vực tối trong hang, các cấu trúc thạch nhũ không bị phá hủy, canxit dạng tinh thể (ảnh 6). Trên bề mặt của những mẫu thạch nhũ phủ thực vật đèn thấy rõ màng sinh học phát triển (hình 9, 12, 13 trái). Các hình ảnh cũng chỉ ra rằng, sự phát triển của vi sinh vật cản trở quá trình kết tinh và làm cho tinh thể canxit bị phá hủy.

     Từ góc độ thu hút, hấp dẫn khách du lịch và quan điểm phát triển bền vững hang động, do lượng khách tham quan quá lớn, thậm chí có thể đã trở nên quá tải, hệ thống chiếu sáng được lạm dụng trong thời gian dài, cường độ lớn đã khiến cho thực vật đèn ở hang Sửng Sốt phát triển mạnh, lâu dài làm giảm đi đáng kể vẻ đẹp của hệ thống thạch nhũ trong hang.

     5. Kết luận

     Bước đầu nghiên cứu ảnh hưởng của ánh sáng nhân tạo và thực vật đèn đến thạch nhũ trong hang Sửng Sốt cho phép có một số nhận xét sau:

     Đối với hang Đình Thu hiện chưa khai thác du lịch cấu trúc hang và hệ thống nhũ còn được bảo tồn tốt, có tính thẩm mỹ cao.

     Hang Sửng Sốt hiện đang khai thác du lịch, hệ thống ánh sáng sử dụng là đèn LED với cường độ ánh sáng được điều khiển tự động, thay thế cho ánh sáng truyền thống từng được sử dụng một thời gian khá dài trước đó. Ánh sáng nhân tạo có tác dụng tích cực là tạo điều kiện thuận lợi cho việc đi lại, quan sát trong hang của du khách. Tuy nhiên, mật độ bóng đèn khá dày, bố trí dọc tuyến đường trong hang, cộng thêm hệ thống chiếu sáng lên các thạch nhũ và trần hang đã kích thích sự phát triển của thực vật đèn, đặc biệt, những khu vực có độ ẩm cao thì thực vật đèn phát triển khá nhanh. Các lớp thực vật đèn phát triển sau một thời gian bị chết tạo thành lớp mùn có nhiều màu đen xỉn khác nhau, làm mất tính thẩm mỹ, gia tăng tác động sinh học lên bề mặt thạch nhũ. Kết quả phân tích cho thấy, thực vật đèn tác động chủ yếu lên phần ngoài của thạch nhũ (đới biến đổi dao động 0,7 - 0,9 mm), làm cản trở sự kết tinh và phá hủy các cấu trúc trên bề mặt thạch nhũ;

     Tuy nhiên, đây là kết quả nghiên cứu bước đầu trong thời gian không dài nên chưa làm rõ được sự biến đổi của thạch nhũ trong mối quan hệ với lượng khách vào thăm quan. Để giải quyết tồn tại này, cần có nghiên cứu đánh giá sự ảnh hưởng của các yếu tố nhân sinh và tự nhiên đến sự biến đổi của thạch nhũ trong các hang động karst đang khai thác du lịch ở Việt Nam.

     Để xử lý và hạn chế sự phát triển của thực vật đèn trong hang Sửng Sốt, một số biện pháp hóa học (dùng hydrogen peroxide (H₂O₂) và vật lý (thay đổi cường độ, thời gian, phần phổ của đèn chiếu sáng) đã được đề xuất, áp dụng thử nghiệm. Kết quả sẽ được trình bày trong các chuyên đề tiếp theo.

     Lời cảm ơn: Nghiên cứu này được tài trợ bởi Sở Khoa học và Công nghệ tỉnh Quảng Ninh, thực hiện bởi Ban Quản lý vịnh Hạ Long và Trung tâm Karst cùng Di sản Địa chất (Viện Khoa học Địa chất và Khoáng sản) trong khuôn khổ nhiệm vụ khoa học cấp tỉnh: “Nghiên cứu đánh giá tác động của chiếu sáng nhân tạo đến sự phát triển, xâm lấn của thực vật trong hang động trên vịnh Hạ Long, thử nghiệm xử lý và đề xuất biện pháp hiệu quả để xử lý, hạn chế ảnh hưởng của thực vật trong hang động”. Tập thể tác giả xin trân trọng cảm ơn!

Đỗ Thị Yến Ngọc, Cao Thị Hường, Trần Tân Văn, Nguyễn Đình Tuấn¹

Nguyễn Thùy Liên²

Nguyễn Huyền Anh, Nguyễn Thị Tâm, Trần Văn Hoa³

      ¹Viện Khoa học Địa chất và Khoáng sản

                ²Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội

³Ban Quản lý vịnh Hạ Long

(Nguồn: Bài đăng trên Tạp chí Môi trường, số Chuyên đề Tiếng Việt I/2021)

 

     Tài liệu tham khảo

1. Albertano, P., 2012. Cyanobacterial biofilms in monuments and caves. In: Whitton, B.A. (Ed.), Ecology of Cyanobacteria II: Their diversity in Space and Time. Springer, Dordrecht, pp. 317 - 343.
2. Caumartin, V., 1986. La conservation des concretions dans les cavernes amenagees. In Proceedings, 9u congreso international de espeleologıa, Barcelona, Spain, Comision Organizadora del IX Congreso International de Espeleologıa, 2: 223 - 225.
3. Mulec, J., 2005 - Algae in the karst caves of Slovenia [Ph.D. thesis], Ljubljana, Slovenia, University of Ljubljana, 149 p.
4. Mulec (2014). Human impact on underground cultural and natural heritage sites, biological parameters of monitoring and remediation actions for insensitive surfaces: Case of Slovenian show caves. Journal for Nature Conservation, 22: 132 - 141.
5. Mulec J. & Kosi G., 2009. Lampenflora algae and methods of growth control. Journal of Cave and Karst Studies, 71(2): 109 - 115.
6. Olson, R., 2002. Control of lampenflora in Mammoth Cave National Park, in Hazslinszky, T., ed., International Conference on Cave Lighting, Budapest, Hungary, Hungarian Speleological Society, 131 - 136.
7. Pulido - Bosch, A., Martin - Rosales, W., Lopez - Chicano, M., Rodrigues - Navarro, C.M., and Vallejos, A., 1997. Human impact in a tourist karstic cave (Aracena, Spain): Environmental Geology, 31(3 - 4): 142 - 149.
8. Roldan M. & Hernandez - Marine M., 2009. Exploring the secrets of the three-dimensional architecture of phototrophic biofilms in cave. International Journal of Speleology, 38(1): 41 - 53.
9. Trần Ngọc, Trịnh Anh Đức, Võ Văn Trí, Trần Văn Mùi, 2014. Nghiên cứu cải tiến hệ thống chiếu sáng trong hang động vườn quốc gia Phong Nha - Kẻ Bàng nhằm hướng tới phát triển du lịch bền vững. Tạp chí Thông tin Khoa học & Công nghệ Quảng Bình, 5: 81 - 88.
10. Trịnh Anh Đức và cộng sự, 2017. Eco - friendly Remediation of Lampenflora on Speleothems in Tropical Karst Caves. Journal of Cave and Karst Studies.
11. Paul Williams, 2015. Annex 6. Cave lighting and the control of unwanted plant growth in caves in Trang An Landscape Complex, Vietnam. The management plan for Trang An landscape complex, Ninh Bình province, Vietnam (For the period 2016 - 2020, vision 2030), November 2015.

 

The change of stalactites under the influence of artificial light and lampenflora - some research results in Sung Sot Cave (Ha Long Bay) Do Thi Yen Ngoc, Cao Thi Huong, Tran Tan Van, Nguyen Dinh Tuan1 Nguyen Thuy Lien2 Nguyen Huyen Anh, Nguyen Thi Tam, Tran Van Hoa3 1Vietnam Institute of Geosciences and Mineral Resources                 2University of Natural Sciences, Hanoi National University 3Ha Long Bay Management Board      Abstract      Cave tourism is one of the world's oldest forms of tourism. Illuminated areas such as rocky surfaces, sediments, and man-made materials around the lamps quickly become colonized by autotrophic photosynthetic organisms, also known as lampenflora. Lampenflora often causes several problems such as altering the color and shape of exhibits such as statues and paintings in historical buildings and stalactites in caves (especially limestone caves). This paper introduces some preliminary study results on the changes of stalactite in Sung Sot Cave (Ha Long Bay) under the influence of artificial light and lampenflora.      Key words: Cave, stalactite, lampenflora