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Paolo Forti, Istituto Italiano di Speleologia
LA SPELEOLOGIA:
UN POTENTE STRUMENTO DI INDAGINE SCIENTIFICA
Articolo estratto dal n. 3/2000 della rivista S.I.GE.A "Geologia dell'ambiente"
Riassunto
L’attività speleologica non è di per se una scienza, ma gli ambienti che frequenta sono certamente un tra i più importanti dal punto di vista scientifico. Nelle grotte, infatti, moltissime discipline anche molto diverse tra loro possono svolgere studi e ricerche che non potrebbero essere effettuati in alcun altro luogo: tra queste forse la più interessata alle cavità naturali è la geologia in generale, e al suo interno quella ambientale. Data la peculiarità degli ambienti sotterranei, per svolgere in maniera ottimale gli studi in grotta i ricercatori non possono fare a meno della collaborazione fondamentale degli speleologi, che, d’altro canto, da questa collaborazione possono ricavare utili conoscenze e stimoli per la propria attività d’esplorazione. Un ulteriore problema per la ricerca in grotta è rappresentato dalla documentazione scientifica che risulta spesso dispersa in pubblicazioni non facilmente reperibili: per questo motivo è stata costituita una rete mondiale di "Centri di documentazione speleologica" al fine di facilitare gli studiosi e gli speleologi nelle loro ricerche.
parole chiave: speleologia, ricerca scientifica, documentazione
Abstract
Speleology: a powerful tool for scientific reseach
Caving activity is not a true science, but cave environment is amongst the most important ones from the scientific point of view. In fact, inside the caves, a wide number of very different sciences may perform research which cannot be done outside such peculiar environment: geology in general, and its environmental branch in particular, is the more interested in caves. The peculiarity of the cavern environment obliges scientists to co-operate strictly with cavers, who obtain in turn useful information and knowledge for their exploring activities. A further cave research problem is the availability of scientific documentation, which is often spread in journals and bulletins hardly available in scientific libraries: therefore it has been created a world-wide network of "Speleological Documentation Centres" in order to help researchers in their studies.
keywords: speleology, scientific research, documentation
Introduzione
Di norma, con la parola "speleologia" si indica l’insieme delle attività che l’uomo può svolgere all’interno delle cavità naturali. Gli speleologi sono innanzitutto esploratori: infatti molto del loro tempo sottoterra viene speso per esplorare e topografare le grotte.
Ma molte altre possono essere le motivazioni che di volta in volta spingono l’uomo a frequentare il mondo sotterraneo: l’amore dell’avventura e del rischio, il piacere del contatto con una natura ancora incontaminata, e infine anche, ma molto marginalmente, la ricerca scientifica.
In questo contesto, quindi, la speleologia non è, e non può essere considerata, una scienza a se stante, quale la geologia, la biologia o la fisica, ma la sua pratica può comunque rivelarsi un potentissimo mezzo di supporto per ricerche nei più disparati campi dello scibile umano.
Gli ambienti sotterranei, infatti, sono certamente tra i più importanti laboratori naturali: nelle grotte si possono svolgere studi e ricerche che, in alcuni casi, non potrebbero essere assolutamente effettuati in nessun altro luogo, mentre per altri l’effettuarli in grotta li rende più facili e semplici.
Quando si pensa alle discipline scientifiche che possono trarre utilità dagli ambienti sotterranei è ovvio che la prima a venire citata sia la geologia in senso lato o in una delle sue branche specifiche (idrogeologia, stratigrafia, mineralogia, etc…): è certamente vero, infatti che praticamente ogni campo della geologia ha profondi motivi di interesse nelle grotte, che rappresentano un vero e proprio accesso al sottosuolo a volte sino anche a profondità notevoli (ben oltre i 1000 metri).
In generale, pero’, questo identificare l’interesse scientifico delle grotte con la geologia è limitativo, e finisce per far perdere di vista altri campi, che, contrariamente a quello che si potrebbe supporre, hanno interessi scientifici analoghi se non addirittura superiori.
Scopo del presente articolo è proprio quello di accennare brevemente alle principali ricerche che possono essere e in molti casi sono portate avanti in grotta sia in Italia che all’estero e quindi di vedere come sia possibile migliorare quantitativamente e qualitativamente la ricerca scientifica in grotta.
Principali
discipline per cui la speleologia è utile
Le grotte hanno alcune caratteristiche peculiari che le distinguono dagli altri ambienti naturali e che pertanto le rendono poi così interessanti ed importanti dal punto di vista scientifico. Esse sono innanzitutto ambienti sotterranei caratterizzati sempre da assenza totale di luce, e spesso da variazioni minime o nulle di tutti gli altri parametri ambientali (temperatura, umidità relativa, etc..). Le pareti di roccia che le separano dal mondo esterno, infatti, minimizzano, se non eliminano del tutto, l’influenza che le variazioni climatiche e/o ambientali possono avere al loro interno.
In poche parole, quindi, le cavità naturali sono ambienti molto stabili, generalmente caratterizzati da poca energia, che possono quindi essere considerate delle perfette "trappole di accumulo", che conservano nel tempo tutto quanto viene a trovarsi al loro interno.
Quasi tutte le discipline scientifiche che sono interessate al mondo delle grotte sfruttano in un modo o nell’altro proprio queste caratteristiche intrinseche delle cavità naturali.
Non è certo possibile qui elencare in maniera esauriente tutti i campi in cui le grotte sono utilizzate dal punto di vista scientifico e, all’interno di ogni singola disciplina, tutti i tipi di ricerche che vengono effettivamente portate avanti.
Sarà sufficiente accennare a grandi lineei più importanti filoni di ricerca fornendo, per il possibile, anche a chi intenda approfondire l’argomento alcune indicazioni bibliografiche generali.
Archeologia
Le grotte hanno rappresentato per un lunghissimo periodo ambienti di fondamentale importanza per l’uomo e l’utilizzazione delle cavità naturali, almeno come abitazione temporanea o permanente si è addirittura conservata in alcuni luoghi sino ai giorni nostri.
Ben poco si saprebbe, e ancora meno si sarebbe conservato, dei nostri antenati sino a poche migliaia di anni addietro se non fossero esistite le grotte, che sono infatti dei formidabili e spesso unici archivi dove andare a ritrovare i reperti relativi soprattutto al paleolitico, ma anche di altre ere più recenti o antiche.
L’uomo primitivo ha utilizzato le cavità naturali per molti motivi differenti: abitazione, cimitero, tempio, miniera.
Le zone più vicine all’esterno venivano normalmente utilizzate come riparo temporaneo e/o come abitazione principale, permettendoci così di rinvenire al loro interno utensili, resti di cibo, armi che ci hanno permesso di ricostruire in dettaglio la vita di ogni giorno di queste comunità arcaiche.
In alcuni casi, poi, alcune grotte sono state utilizzate come sepolcreti proteggendo così non solo e non tanto i corredi funerari, che comunque sono giunti sino a noi intatti, ma anche le strutture ossee delle persone sepolte ( fig. 1), che quindi ci possono fornire una grande quantità di informazioni di tipo antropologico, epidemiologico etc.
L’uomo preistorico comunque non si è limitato a frequentare i primi ambienti delle grotte: abbastanza spesso infatti esso si spingeva molto all’interno delle grotte per cercare minerali che gli erano necessari e che non avrebbe potuto reperire altrimenti. E’ il caso del salnitro che gli Assiri ricercavano nelle grotte tra il Tigri e l’Eufrate già 5000 anni addietro per utilizzarlo come conservante dei loro cibi durante i lunghi viaggi nel deserto (Forti 2000), o del gesso e dell’epsomite che i nativi americani estraevano dalla Mammoth Cave 3500 anni fa (Tankersley & Watson, 1997) e che utilizzavano rispettivamente come regolatore intestinale e come fertilizzante (Forti 1984, Shaw 1997).
Ma sono certamente le grotte sacre, i templi profondi che conservano le più affascinanti e importanti vestigia dell’uomo preistorico: i graffiti e le pitture ( fig. 2), che per la loro delicatezza non si sarebbero certo potute conservare in maniera così perfetta sino ai nostri giorni se non vi fosse stato l’ambiente della grotta a proteggerli non solo dagli agenti atmosferici ma anche dal vandalismo umano.
Paleontologia
La conformazione di molte cavità naturali, che presentano pozzi verticali di accesso più o meno vasti e profondi ben si presta a divenire "trappole di accumulo" per resti di animali che accidentalmente vi cadono dentro. In questo modo nei sedimenti fisici delle grotte spesso si trovano grandi quantità di resti di animali anche molto antichi, che permettono di ricostruire in dettaglio un paleoambiente che altrimenti sarebbe rimasto ignoto o comunque privo di evidenze dirette. E’ il caso per esempio delle emersioni intramessiniane che hanno caratterizzato alcune porzioni dei gessi romagnoli e che sono state confermate dal ritrovamento di macrofauna terrestre all’interno di inghiottitoi venuti alla luce all’interno di una cava di gesso a Brisighella (De Giuli & Vai 1988).
Molto più spesso, però, i resti fossili che si rinvengono nelle cavità naturali sono più recenti, generalmente risalgono agli ultimi 100.000 ( fig. 3): si tratta di resti sia di animali che utilizzavano le cavità naturali come loro tana (iena crocuta spelaea, gulo gulo, etc.) sia di animali che venivano predati dai primi e i cui resti venivano abbandonati nelle cavità naturali. Sicuramente il più famoso grande predatore di grotta è stato l’Ursus Spelaeus le cui ossa a volte ricoprono totalmente il pavimento di alcune cavità: questo animale per un lungo periodo ha condiviso con l’uomo delle caverne gli stessi ripari e, probabilmente a causa di questo, si è poi estinto poche migliaia di anni addietro.
Dal punto di vista scientifico, comunque, normalmente non sono i resti dei grandi animali ad essere di grande importanza sia perché rari sia perché forniscono solo poche informazioni sui paleoambienti ed i plaeoclimi. Discorso molto differente invece è per i micromammiferi, i cui resti si trovano, a volte in grande abbondanza, nei sedimenti depositati dai fiumi sotterranei: essi infatti permettono una ricostruzione di alta precisione delle variazioni climatiche che sono avvenute nella regione in cui si apre la cavità (De Giuli & Vai 1988).
Studi analoghi possono essere anche effettuati partendo, invece che dalle ossa, dai pollini intrappolati nei medesimi sedimenti o anche nelle concrezioni (Bertolani Marchetti, 1985).
Biologia
Le grotte sono un ambiente generalmente ostile alla vita: l’assenza totale di luce infatti, impedendo la sintesi clorofilliana, rende gli ecosistemi cavernicoli in genere totalmente dipendenti dall’esterno per gli apporti trofici ed energetici, che in generale risultano poi essere molto bassi.
Conseguentemente le grotte risultano molto poco "abitate" e gli animali che vi si trovano sono generalmente "adattati" alle condizioni estreme presenti nel sottosuolo: la depigmentazione, la mancanza di organi visivi e l’allungamento di quelli sensoriali sono infatti caratteristiche comuni a molti animali troglobi, come anche la strategia riproduttiva che punta su pochi nuovi esseri, ma già compiutamente sviluppati (Culver, 1982).
La biologa quindi è estremamente interessata all’ambiente delle grotte in generale per lo studio dell’evoluzione delle specie in funzione dei parametri imposti dall’ambiente.
Inoltre l’analisi delle popolazioni troglobie permette di risalire a eventi ambientali e/o climatici anche molto remoti: infatti le grotte possono divenire dei rifugi ideali per animali che non riescano più a sopravvivere all’esterno a causa di sconvogimenti improvvisi del loro ecosistema.
Ma il campo di ricerca che attualmente è sicuramente di punta è quello della microbiologia: in grotta infatti è possibile studiare alcuni microorganismi del tutto particolari e importanti quali quelli che sovrintendono al "ciclo dello zolfo", e che sono molto noti perché sono alla base della catena alimentare nelle profondità oceaniche (Southward et al. 1996).
All’interno di grotte con acque solfuree infatti, proprio l’esistenza di questi batteri permette la formazione di grandi biomasse su cui si imposta un ricco e differenziato ecosistema che ha la peculiarità di essere assolutamente chemiautotrofico, cioè di derivare tutta l’energia e il supporto trofico non dall’esterno ma dall’interno attraverso reazioni che coinvolgono l’acido solfidrico ed il metano che risale dal profondo (Sarbu, 1999).
Fisica
La fisica è stata forse una delle prime scienze ad interessarsi alle grotte: infatti già nel 1600 venivano pubblicati trattati di meteorologia ipogea (Herbinio, 1678).
Attualmente i temi di meteorologia e climatologia delle grotte hanno una notevole valenza teorica (Badino, 1995; Badino, 2000): in questo campo sono sicuramente importanti gli studi iniziati sulla fisica dell’acqua a bassa temperatura, che vengono portati avanti soprattutto da scienziati italiani e spagnoli nelle cavità che si evolvono, a volte molto rapidamente, all’interno delle grandi masse di ghiaccio (fig.4).
Di maggior impatto soprattutto ma non solo pratico, invece, sono gli studi di dettaglio sulla meteorologia ipogea: queste ricerche infatti sono di fondamentale importanza nella progettazione, realizzazione e conduzione delle grotte turistiche (Cigna et al 2000, Chiesi, 2000)
Geofisica
Per le sue ricerche, la Geofisica utilizza le grotte sia in modo passivo, come luogo ideale per effettuare esperimenti e misure, sia in modo attivo, studiando quindi le risposte del sistema grotta a determinati impulsi.
Nel primo caso gli ambienti sotterranei risultano essere posti ideali per condurre studi e misure soprattutto quando le grandezze fisiche da investigare sono molto piccole se comparate al "rumore di fondo" derivante da altri processi, naturali o antropici, che tendono a sovrapposi e a mascherare il fenomeno che si vuole studiare. In generale nei normali laboratori sperimentali esterni il rumore di fondo può risultare troppo alto e pertanto in alcuni casi la scelta delle grotte come posto fisico in cui condurre gli esperimenti può risultare obbligata.
Nelle cavità naturali, infatti lo spessore di roccia che le separa dall’esterno ha un efficace effetto di schermo isolante minimizzando così l’impatto delle perturbazioni energetiche esterne sulle misure che vengono effettuate all’interno della grotta.
Tra tutti si può citare il caso dello studio delle maree terrestri i cui effetti gravimetrici minimi non possono essere misurati con precisione altro che all’interno di cavità naturali e per questo nella Grotta Gigante a Trieste sono stati montati due grandi pendoli gravimetrici appesi a cavi di oltre 95 metri .
Sempre a proposito di maree terrestri è interessante notare che sembra oramai appurato che l’evoluzione di alcune particolarissime concrezioni ne siano la diretta conseguenza. Si tratta dei "dischi" costituiti da due parti piatte, subcircolari, che possono raggiungere anche alcuni metri in diametro e che sono separate da un piano capillare centrale lungo cui scorre la soluzione soprasatura che li genera. Ora queste due parti non si saldano mai per effetto del concrezionamento dato che costantemente le due facce hanno movimenti reciproci indotti dalle maree terrestri (Schmidt, 1963)
Un altro campo di ricerca geofisica, che recentemente è stato molto espanso per merito delle osservazioni fatte all’interno delle grotte è la sismologia ed in particolare la paleosismologia (Forti, 1999). Si è verificato infatti che le grotte possono essere tra i più potenti registratori naturali delle onde sismiche, soprattutto per eventi di particolare entità, che causano sia crolli particolari sia deflessioni nell’asse di accrescimento delle stalagmiti. Tali studi rivestono un’importanza non solo teorica ma anche e soprattutto pratica, permettendo di ottenere per una data area informazioni sui sismi degli ultimi 600.000-800.000 anni, ottimizzando pertanto la stima del rischio sismico che altrimenti dovrebbe essere calcolata su un periodo (quello storico) che è assolutamente insufficiente per valutarlo in maniera corretta.
Un ultimo campo in cui la geofisica opera in grotta è quello dello studio delle emissioni naturali di Radon (gas radioattivo generato da alcune delle reazioni di decadimento degli isotopi radioattivi presenti naturalmente nelle rocce) e che pertanto spesso si trova in concentrazioni non indifferenti nelle grotte (Barnes et al., 1997). A prescindere dall’indubbio interesse teorico di tali studi, essi rivestono un immediata utilità pratica, dato che il Radon può essere dannoso alla salute umana, soprattutto se un individuo ne rimane esposto per molte ore al giorno come potrebbe essere il caso delle guide delle grotte turistiche
Geologia
La geologia, naturalmente, è nel suo complesso la disciplina scientifica che maggiormente utilizza le cavità naturali nelle sue ricerche.
In pratica non vi è branca della geologia che non tragga informazioni utili e spesso esclusive dal mondo delle grotte.
La stratigrafia infatti può facilmente approfittare delle cavità verticali, che si spingono a volte oltre i 1500 metri di profondità all’interno di formazioni normalmente, ma non solo, carbonatiche, sfruttandole per ricavare dati continui e di alta precisione con costi assolutamente irrisori rispetto a quelli delle analisi tradizionali effettuate attraverso trivellazioni.
La geologia strutturale poi ha nelle grotte un potentissimo mezzo per definire in dettaglio l’assetto strutturale di una regione: nelle cavità naturali, infatti in generale gli elementi tettonici e stratigrafici sono molto meglio osservabili che all’esterno ove la degradazione meteorica può facilmente mascherarli. Inoltre i meccanismi speleogenetici tendono ad utilizzare linee di discontinuità preesistenti per sviluppare le gallerie e gli altri ambienti delle grotte. Studiando quindi le direzioni di sviluppo delle gallerie (Jakucs, 1977) anche solo su un rilievo accurato di una cavità è possibile ottenere informazioni dettagliate sulla situazione strutturale all’epoca della carsificazione e quindi anche discriminare cronologicamente i vari movimenti tettonici che interessato l’area in esame.
I fiumi sotterranei che scorrono all’interno delle grotta hanno dinamiche e comportamenti analoghi a quelli esterni, in compenso pero’ i sedimenti da loro depositati in grotta vengono spesso protetti da questo particolare ambiente e si conservano quindi inalterati per un lasso di tempo molto più lungo e quindi permettono di effettuare studi e ricerche che gli omologhi depositi esterni non possono sempre garantire.
La mineralogia ha nelle grotte un campo molto vasto di ricerche, dato che molti sono i processi minerogenetici potenzialmente attivi nelle cavità naturali (fig. 5) anche e soprattutto per l’estrema variabilità della composizione chimica delle acque circolanti nel sottosuolo che dipende in primo luogo dal tipo di genesi (meteorica, marina, juvenile, connata, di miscela..) e quindi dal tipo di formazioni attraversate prima di raggiungere la grotta (Forti, 2000). A questo proposito basti pensare che i giacimenti minerari a solfuri misti di tipo Mississippi Valley sono tutti di origine carsica e si trovano all’interno di grotte parzialmente o totalmente fossilizzate da detti giacimenti (Dzulinsky & Sass-Gustkiewicz, 1989).
Le concrezioni di carbonato di calcio, poi, in questi ultimi 10 anni, si sono rivelate i più potenti archivi naturali per la ricostruzione paleoambientale e paleoclimatica del quaternario recente, permettendo in alcuni casi risoluzioni temporali dell’ordine di un anno solare (Ford, 1997; Forti, 2000).
La Geomorfologia, poi, ha addirittura una sua specifica branca, per studiare agenti, processi e forme peculiari che si sviluppano all’interno delle grotte e più in generale nelle regioni carsiche (Ford & Williams, 1989)
Ma è sicuramente l’Idrogeologia la scienza che oggigiorno guarda con maggiore interesse alle grotte e alle acque che vi sono immagazzinate.
In tutto il mondo, infatti, gli acquiferi carsici sono importantissime riserve idropotabili, rappresentando oltre il 30% dell’acqua potabile disponibile, risorse che sino ad oggi sono state solo in minima parte utilizzate.
Gli studi più recenti sull’argomento (Forti, 1998), infatti, indicano che nel prossimo mezzo secolo gli acquiferi carsici incrementeranno moltissimo la loro importanza nel campo dell’alimentazione idropotabile passando da un attuale 30% a quasi l’80% (fig. 6) a causa del progressivo inquinamento delle altre fonti di approvvigionamento.
In Italia il problema e’ particolarmente evidente in tutta l’area della Pianura Padana ove e’ previsto che molte delle grandi città che si alimentano dalle falde di pianura dovranno completamente abbandonarne l’utilizzo entro i prossimo 10-20 anni a causa del loro progressivo inarrestabile inquinamento a favore di sorgenti carsiche poste soprattutto ai piedi delle Alpi.
La peculiarità degli acquiferi carsici, che deriva dalla loro estrema disomogeneità, fa si’ che non sia possibile applicare ad essi i metodi di studio qualitativi e quantitativi messi a punto per quelli porosi, che sono essenzialmente omogenei.
Pertanto in questi ultimi anni, anche e soprattutto grazie al Gruppo Nazionale Difesa dalle Catastrofi Idrogeologiche del CNR, sono state messe a punto tecnologie avanzate per lo studio e la salvaguardia degli acquiferi carsici (Civita & De Maio, 1997): tali risultati non sarebbero stati assolutamente possibili senza una frequentazione assidua e costante delle cavità naturali che sono rappresentano l’accesso naturale almeno alle zone sommitali degli acquiferi.
Almeno in questo campo, infatti, la collaborazione continua e sistematica con speleologi è stata fondamentale: la loro peculiare attività, infatti, si volge essenzialmente nella zona di percolazione ma, in alcuni particolari casi, le loro esplorazioni raggiungono e talvolta superano il livello freatico, permettendo così di avere accesso diretto a dati che altrimenti rimarrebbero speculativi.
Ingegneria
L’ingegneria è interessata alle grotte per numerose ragioni sia teoriche che, soprattutto, pratiche.
Dal punto di vista teorico le grotte sono per gli ingegneri un meraviglioso laboratorio naturale dove verificare alcune loro teorie e calcoli relativamente ai "grandi vuoti".
Uno dei maggiori problemi ingegneristici, infatti, è relativo alla progettazione e realizzazione di grandi camere sotterranee da adibirsi a vari scopi (camere a pompe per miniere, laboratori geofisici, comandi strategici, etc…): la realizzazione di un vuoto di dimensioni molto grandi all’interno di una massa rocciosa, pero’, crea problemi di scarico tensionale lungo le pareti e la volta dello stesso che possono essere molto complessi da risolvere solo attraverso il calcolo teorico e che, se mal valutati, possono portare al collasso dell’intera struttura.
Ora le grotte ospitano al loro interno vani di dimensioni assolutamente enormi (il salone Sarawak nel Borneo è il più grande ambiente sotterraneo naturale del mondo e ha una dimensione di circa 800x400x400 m) (Meredith & Woolridge, 1992): è evidente quindi come studiarne le superfici di equilibrio, monitorarne gli stress al contorno, modellizzarne l’evoluzione nel breve periodo può essere di grande aiuto e soprattutto permettere di risparmiare ingenti capitali.
Vi sono poi altri campi, ancora più applicativi, per cui l’ingegneria rivolge il suo interesse verso le cavità sotterranee: basterà qui accennare ai problemi connessi al reperimento di grandi volumi in cui effettuare lo stoccaggio di materiali strategici e/o di risulta.
Da ultimo va poi considerato tutto il complesso campo progettuale che coinvolge l’ingegneria nella realizzazione di grotte turistiche. L’importanza economica del turismo speleologico è assolutamente rilevante su scala mondiale, costituendo fonte di reddito diretta e/o indotta per circa 150 milioni di persone ed è in veloce crescita soprattutto nei paesi ancora in via di sviluppo (Cigna et al., 2000).
La valutazione di impatto ambientale prima, la progettazione degli interventi di adattamento in funzione del flusso turistico previsto, la scelta dei materiali speciali con cui realizzare l’intervento e infine il controllo nel tempo delle attrezzature posizionate all’interno della grotta(Chiesi, 2000) sono tutti problemi cui l’ingegneria ambientale è chiamata costantemente a dare una risposta.
Medicina
La medicina è stata una delle molle che ha spinto l’uomo ad esplorare in profondità le grotte già in epoca preistorica alla ricerca di medicine naturali quali l’epsomite(Shaw, 1997), che non aveva modo di procurarsi all’esterno. In molti altri casi i materiali ricercati avevano più a che fare con la magia che con la scienza medica (stalagmiti polverizzate, frammenti di ossa di animali preistorici, latte di monte etc..) anche se ancora oggigiorno troviamo traccia di quelle ricette nella medicina tradizionale cinese (Shaw, 1997).
Molto antico è anche l’utilizzo delle grotte termali per attività terapeutiche, tanto che da tempo esiste un termine specifico per queste particolari cure: speleoterapia.
Esistono infatti documentazioni di quasi 2000 anni che testimoniano quanto questa pratica fosse utilizzata soprattutto dai romani che utilizzavano le grotte vaporose e calde (come le Stufe di San Calogero a Sciacca in Sicilia) per la cura di affezioni quali l’artrite, l’artrosi e varie affezioni delle vie respiratorie.
Più recente è invece l’uso, assai diffuso nei paesi dell’est europeo (AA.VV., 1997), di utilizzare anche grotte fredde, non termali, per curare soprattutto allergie ed intossicazioni delle vie respiratorie( fig. 7). Recentemente anche in Italia si sono iniziati studi e controlli statistici sui protocolli speleoterapici in alcune grotte non termali della Toscana e della Campania, che sembrano confermare i buoni risultati ottenuti da questo particolare tipo di cura che non fa ricorso a prodotti farmacologici, necessari invece nelle terapie tradizionali.
Un altro interessante campo di ricerca che ha visto nei primi anni sessanta, accomunati fisiologi, psicologi e psichiatri è stato quello degli esperimenti di isolamento spazio-temporale effettuati all’interno di grotte con speleologi che volontariamente si prestavano a fare da cavie (Siffre, 1972).
I risultati ottenuti, che tra l’altro hanno dimostrato come in assenza di riferimenti spazio-temporali i ritmi vitali tendano progressivamente ad allungarsi passando dalla frequenza giornaliera per tendere ad una basata su un ciclo doppio (48 ore), sono stati utilizzati essenzialmente dalle agenzie spaziali che avevano necessità di conoscere la risposa delluomo ad una permanenza anche lunga nello spazio.
Da ultimo va accennato anche a una disciplina di frontiera a metà strada tra la medicina e la biochimica: la farmacologia. E’ solamente negli ultimi due o tre anni che alcuni gruppi di ricercatori, per ora limitatamente agli USA, hanno iniziato ad indagare specificatamente gli ambienti delle grotte al fine di identificare sia principi attivi da impiegare nei nuovi farmaci sia organismi che possano veicolare, in maniera mirata e selettiva, tali principi all’interno del nostro corpo. Le ricerche effettuate su un numero ancora limitato di grotte americane, seppure del tutto preliminari, sembrano essere molto incoraggianti avendo già identificato alcune diecine di microrganismi e di principi attivi che potenzialmente potrebbero essere utilizzati con successo
Il ruolo degli
speleologi
Nel paragrafo precedente si è accennato alle molte ricerche, sia di base che applicate, che possono essere teoricamente sviluppate all’interno delle grotte: perché queste possano effettivamente essere fatte, comunque è necessario che il ricercatore disponga di tutta una serie di supporti sia tecnici che logistici che solamente gli speleologi possono fornire.
Per qualunque ricerca da effettuarsi all’interno di una determinata cavità, infatti, è assolutamente indispensabile che della stessa esista una topografia esatta e comunque affidabile; inoltre, in molti casi, per decidere di procedere ad un tipo di ricerca bisogna essere sicuri che la cavità sia effettivamente idonea: evidentemente sarebbe estremamente rischioso fare una campagna archeologica o paleontologica in una grotta senza prima avere raccolto indizi e informazioni che ne avvalorino la scelta.
Tutti questi dati preliminari possono e debbono essere forniti agli studiosi solo da coloro che frequentano costantemente il mondo sotterraneo: gli speleologi.
Il materiale che dovrebbe essere sempre disponibile può essere schematicamente suddiviso in tre grandi categorie: 1)rilievo della cavità; 2) immagini fotografiche dei particolari di possibile interesse; 3) relazione scritta di quanto si è visto durante l’escursione in grotta.
Naturalmente la qualità e la fruibilità di questi supporti tecnici può variare moltissimo in funzione di come essi vengono realizzati.
Un rilievo di una grotta, infatti anche se ben fatto, può risultare di scarsa o addirittura nulla utilità se non se ne conosce l’attendibilità: per questo è necessario che sui rilievi topografici effettuati vengano sempre riportati gli strumenti con cui sono stati eseguiti, al fine di stabilirne la precisione.
Le foto, poi, è assolutamente necessario che contengano una scala dimensionale oggettiva, al fine di permettere al ricercatore di valutare l’entità del fenomeno che gli viene sottoposto.
A prescindere dalle informazioni di base di cui abbiamo appena parlato, l’opera degli speleologi è ancora più necessaria durante lo svolgimento delle ricerche (campionamenti, misurazioni, esperimenti…), che prevedono spesso la frequentazione e la permanenza anche prolungata in ambienti in genere ostili e complessi, soprattutto per persone che non abbiano una preparazione specifica.
Gli speleologi quindi sono le presone ideali "attraverso cui" fare ricerca scientifica in grotta: per questo è assolutamente fondamentale che vi sia una buona collaborazione tra ricercatori e speleologi, cosa che in realtà non è così semplice.
Ambedue infatti tendono a sopravvalutare il loro contributo e a svalutare quello dell’altro e inoltre difficilmente la mentalità speleologica, che vede nella frequentazione delle grotte solo un mezzo per trarne piacere personale, si piega alle necessità spesso monotone e ripetitive insite in una ricerca scientifica.
Per superare questa difficoltà e necessario che i ricercatori siano disponibili a preparare culturalmente e materialmente gli speleologi al fine di trasformarli in collaboratori di cui fidarsi: questo processo sarà tanto più rapido e facile quanto il ricercatore saprà proporsi come persona capace anche di risolvere problemi di stretto interesse speleologico, quali sono per esempio quelli strettamente esplorativi.
La documentazione
speleologica
Una ulteriore difficoltà nel programmare ed effettuare ricerche in grotta deriva dalla scarsa disponibilità di documentazione specifica.
Infatti, uno dei problemi maggiori che si incontrano in ogni tipo di ricerca scientifica in campo speleologico è quello del reperimento delle notizie sui lavori pregressi: normalmente, infatti l’accesso alle fonti bibliografiche è molto difficile se non del tutto impossibile.
Questo deriva da una somma di fattori, primo fra tutti l’estrema dispersione della letteratura speleologica (sono molto poche le riviste scientifiche specifiche del ramo a valenza internazionale o anche solo nazionale): questo spesso comporta che lavori anche molto importanti vengono dispersi in riviste locali o bollettini sociali a bassa o bassissima tiratura e praticamente impossibili da reperire al di fuori della ristretta cerchia speleologica locale.
A questo si aggiunge la totale mancanza di biblioteche pubbliche tematiche di settore, mentre quelle private, quasi sempre di Gruppi Speleologici, sono costantemente molto piccole e settoriali, raramente catalogate in maniera corretta, e non accessibili altro che ai soci di questi sodalizi o comunque fruibili in orari molto limitati, spesso serali.
Per cercare di ovviare a questa grave lacuna, l’Unione Internazionale di Speleologia, organismo che coordina l’attività speleologica a livello mondiale, da circa 40 anni pubblica annualmente un volume di "Speleological Abstract", in cui sono riportati gli estremi bibliografici di tutti i lavori editi nell’anno di riferimento suddivisi per argomento; di ogni lavoro, poi, viene fornito spesso anche un breve riassunto.
Gli "Speleological Abstract" innanzitutto, e quindi anche gli altri repertori bibliografici pubblicati saltuariamente in alcune realtà nazionali (per esempio "Speleo Digest" negli USA), sono ovviamente la fonte primaria per la raccolta di dati ed informazioni da acquisire come base di partenza per una qualunque attività di ricerca scientifica in una determinata grotta.
E’ evidente, comunque, che un repertorio bibliografico di per se non è sufficiente, dato che molto spesso è necessario poter consultare direttamente i lavori originali, ma questo si scontra con l’impossibilità pratica di avere in ogni paese una biblioteca in cui sia disponibile tutto questo materiale: infatti i livelli di tiratura sono spesso così bassi da non permetterne la presenza neanche di un esemplare per ogni paese.
Per questo motivo, l’Unione Internazionale di Speleologia ha organizzato un sistema integrato di "Centri di Documentazione Speleologica Nazionali", ciascuno dei quali costituisce la maggiore biblioteca tematica di quel determinato paese e fornisce, su semplice richiesta e a prezzo di costo, le fotocopie del materiale in suo possesso. Qualora poi uno di questi "Centri di Documentazione Speleologica" non avesse, in parte o in toto, le pubblicazioni richieste sarà sua cura reperirle presso un altro Centro.
In questi ultimi anni, poi, molti dei Centri Nazionali si sono dotati accessi diretti tramite Internet in modo che la consultazione, almeno dei loro repertori bibliografici, sia possibile anche da casa.
In Italia il Centro di Documentazione Speleologica (SSI, 1999) ha sede presso il Dipartimento di Scienze della Terra e Geologico Ambientali dell’Università di Bologna (Via Zamboni, 67) ed è gestito congiuntamente dalla Società Speleologica Italiana e dall’Istituto Italiano di Speleologia.
La biblioteca del Centro è attualmente la più grande del mondo ed è in grado quindi di soddisfare la maggior parte delle richieste che le pervengono da studiosi italiani e stranieri come da semplici speleologi. Una delle peculiarità del Centro di documentazione Italiano è quella di essere particolarmente specializzato in libri e stampe antiche: infatti le collezioni presenti nella sua biblioteca (oltre 500 libri dal XVI al XIX secolo e quasi 1000 stampe) rappresentano un patrimonio unico e rarissimo.
Conclusioni
Questa breve rassegna sui temi principali relativi alla ricerca scientifica in grotta non aveva certo la pretesa di essere stata esaustiva, lo scopo di questo articolo infatti era essenzialmente quello di dare una panoramica generale sui più disparati campi di investigazione, sia teorici che applicati, per cui le cavità naturali e l’attività speleologica possono essere fondamentali.
Nell’ultimo decennio l’importanza delle grotte in molti campi scientifici è andata crescendo enormemente, tanto da divenire a volte il principale, se non addirittura l’esclusivo, terreno in cui svolgere determinate attività di ricerca.
Sulla base di questi dati si può ipotizzare che nel prossimo futuro l’interesse per le cavità naturali andrà ulteriormente aumentando soprattutto per alcuni specifici settori di punta della ricerca.
Nel campo della ricerca di base sicuramente ulteriore impulso avranno gli studi e le ricostruzioni paleoclimatiche e paleoambientali anche per il continuo progresso tecnologico che permetterà di "leggere" tutte le informazioni contenute nei depositi di grotta e specificatamente nelle concrezioni carbonatiche con un dettaglio che spesso arriverà al singolo anno.
Un altro campo di grande sviluppo delle ricerche di base sarà quello legato alle reazioni di bassa entalpia, responsabili della messa in posto prima e della mobilizzazione poi di giacimenti minerari, quindi anche di grande interesse economico. A questo proposito i maggiori avanzamenti nelle conoscenze saranno sicuramente realizzati quando le ricerche potranno contare realmente di apporti interdisciplinari soprattutto dalla microbiologia dato che è oramai evidente che la quasi totalità di queste reazioni è catalizzata, o quanto meno controllata, da microrganismi specifici.
Passando a considerare le ricerche applicate è evidente che il problema del reperimento di nuove fonti di approvvigionamento per l’acqua potabile, l’ottimizzazione del loro utilizzo e la salvaguardia della loro qualità sarà un punto prioritario su tutta la terra. In questo campo è oramai assolutamente assodato che le maggiori risorse idriche ancora non completamente sfruttate sono appunto quelle carsiche, il cui studio richiede necessariamente una più o meno grande frequentazione delle cavità naturali.
Infine, nel futuro prossimo, avranno certamente una grande espansione sia qualitativa che quantitativa tutti gli studi di geologia ambientale in particolare e di programmazione ambientale in generale ( salvaguardia, valutazione di impatto ambientale, trasformazione turistica etc…), che coinvolgano territori carsici e grotte: questo sia per l’aumento del valore economico diretto derivanti dallo sfruttamento anche turistico di tali aree sia per la necessità che una loro fruizione sia rispettosa e salvaguardi al massimo il patrimonio scientifico custodito al loro interno.
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Didascalie delle figure
Fig. 1 I resti concrezionati dell’Uomo di Altamura rinvenuti all’interno di una piccola cavità del Pulo di Altamura (foto L. Di Fonzo e M. Marvulli)
Fig. 2 Pitture antropomorfe della grotta di Porto Badisco in Puglia
Fig. 3 Cranio di renna inglobato in un crostone stalagmitico (Grotta di Trassanel, Pirenei Francesi)
Fig. 4 Grotta in ghiaccio: sulle pareti sono evidenti le incisioni dovute ai moti convettivi dell’aria (foto M. Vianelli)
Fig. 5 Concrezioni di melanterite in una cavità naturale della miniera di Montevecchio (Fluminimaggiore)
Fig. 6 Percentuali di acqua potabile estratta da acquiferi carsici e da altre fonti nel 1975 e previsione per il 2025 (da Forti 1998)
Fig. 7 Particolare di un "ospedale speleoterapico" all’interno di una grotta nelle evaporiti presso Birizniki negli Urali.
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