Caverna

 Nota: "Furna" redireciona para este artigo. Para a comuna suiça, veja Furna (Grisões).

O interior de uma caverna no Alabama, EUA

Caverna de Acsibi na Salta (Argentina)

Caverna, gruta ou furna é toda cavidade natural rochosa com dimensões que permitam acesso a seres humanos. Podem ter desenvolvimento horizontal ou vertical em forma de galerias e salões. Ocorrem com maior frequência em terrenos formados por rochas sedimentares, mas também em rochas ígneas e metamórficas, além de geleiras e recifes de coral.

São originárias de uma série de processos geológicos que podem envolver uma combinação de transformações químicas, tectônicas, biológicas e atmosféricas. Devido às condições ambientais exclusivas das cavernas, esse ecossistema apresenta uma fauna especializada para viver em ambientes escuros e sem vegetação nativa. Outros animais, como os morcegos, podem transitar entre seu interior e exterior. As cavernas também foram utilizadas, em idades remotas, como ambiente seguro e moradia para o homem primitivo, fato comprovado pela imensa variedade de evidências arqueológicas e pela arte rupestre. Em alguns casos essas cavidades também podem ser chamadas de tocas, lapas ou abismos. Os termos relativos a caverna geralmente utilizam a raiz espeleo-, derivada do latim spelaeum, do grego σπήλαιον, "caverna", da mesma raiz da palavra "espelunca".

As cavernas são estudadas pela espeleologia, uma ciência multidisciplinar que envolve diversos ramos do conhecimento, como a geologia, hidrologia, biologia, paleontologia e arqueologia. Além da importância científica, a exploração de cavernas representa um grande papel no turismo de aventura (ou ecoturismo), sendo uma parte importante da economia das regiões em que ocorrem.

Formação

As cavernas, de acordo com sua formação, são divididas em dois grandes grupos: cavernas primárias e secundárias.

Cavernas primárias

Tubo de lava Thurston no Hawaii Volcanoes National Park. Tubos de lava são exemplos de cavernas primárias.

São ditas cavernas primárias aquelas cuja formação é contemporânea à formação da rocha que a abriga.

Cavernas vulcânicas

Em regiões com vulcanismo ativo, o escoamento de lava pode formar diversos tipos de cavidades na rocha. Em geral a lava escoa até a superfície por meio de um fluxo contínuo. À medida que o entorno do fluxo se resfria e solidifica, a lava continua escorrendo por canais, muitas vezes de vários quilômetros de extensão, chamados tubos de lava. Em alguns casos, após o vulcão se tornar inativo, esses tubos podem ser esvaziados e preservados formando cavidades acessíveis pelo exterior. As mais importantes cavernas desse tipo estão no Havaí e no Quênia. A caverna Kazumura, na Ilha Havaí, próxima a Hilo, com 65 500 m de comprimento e desnível de 1 101 m, é o mais longo e mais profundo tubo de lava do mundo. Além dos tubos de lava, também podem ser formadas cavernas vulcânicas pela existência de bolsões de ar ou outras irregularidades no magma durante seu escoamento ou resfriamento. Essas cavernas costumam formar salões ou canais de pequenas dimensões. Cavernas de lava não possuem formações exuberantes como as cavernas criadas por dissolução química. Em geral possuem paredes lisas e uniformes, mas em alguns casos possuem escorrimentos, pontas e gotas de lava resfriada.

Cavernas de corais

Cavidades criadas durante o crescimento de recifes de coral por qualquer razão. Uma vez calcificados e litificados os corais, essas cavidades podem ser preservadas e em alguns casos formam galerias ou salões penetráveis de pequenas dimensões dentro do recife.

Cavernas secundárias

Cavernas secundárias são aquelas que se originam após a formação da rocha que as abriga. É o caso mais comum de formação de cavernas e envolvem diversos processos diferentes.

Cavernas cársticas

Ver artigo principal: Carste

O processo mais frequente de formação de cavernas é através da dissolução da rocha pela água da chuva ou dos rios, um processo também chamado de carstificação. Este processo ocorre num tipo de paisagem chamado carste ou sistema cárstico, terrenos constituídos predominantemente por rochas solúveis, principalmente as rochas carbonáticas (calcário, mármore e dolomitos) ou outros como evaporitos e gipsita. As regiões cársticas costumam possuir vegetação cerrada, relevo acidentado e alta permeabilidade do solo, que permite o escoamento rápido da água. Além de cavernas, o carste apresenta diversas outras formações produzidas pela dissolução ou erosão química das rochas, tais como dolinas, furnas, cones cársticos, cânions, vales secos, vales cegos e lapiás.

Fase inicial da espeleogênese. A rocha calcária possui diversas fendas e fraturas por onde as águas superficiais escorrem em direção ao lençol freático.

O processo de carstificação ou dissolução química é resultado da combinação da água da chuva ou de rios superficiais com o dióxido de carbono (CO₂) proveniente da atmosfera ou das raízes da vegetação. O resultado é uma solução de ácido carbônico (H₂CO₃), ou água ácida, que corrói e dissolve os minerais das rochas. O escoamento da água ácida ocorre preferencialmente pelas fendas e planos de estratificação. Os minerais removidos combinam-se ao ácido presente na água e são arrastados para rios subterrâneos ou para camadas geológicas mais baixas, onde podem se sedimentar novamente. Em outros casos podem ser arrastados para fora por rios que ressurgem e passam a correr pela superfície. As fendas aos poucos se alargam e tornam-se grandes galerias.

Fase intermediária. A água corrói e carrega os sais removidos da rocha, formando galerias ao longo de fraturas e camadas de estratificação. O rio superficial pode se tornar subterrâneo após a formação de um sumidouro e deixa um vale seco no terreno por onde corria.

Quando o nível freático se rebaixa naturalmente devido à dissolução e aumento de permeabilidade de camadas inferiores, as galerias formadas se esvaziam. Em muitos casos, tetos que eram sustentados pela pressão da água podem desmoronar, formando grandes salões de abatimento. Estes desmoronamentos podem levar ao rebaixamento do solo acima dos salões, o que cria dolinas de colapso. Em alguns casos, essas dolinas se abrem totalmente até o nível do salão, resultando em uma entrada da caverna ou uma claraboia. Outras entradas podem ser formadas em sumidouros (pontos em que rios entram no solo formando rios subterrâneos) ou exsurgências (pontos de saída da água subterrânea).

Fase avançada. O lençol freático foi rebaixado deixando as galerias secas. O teto em alguns trechos cede formando salões de abatimento que ficam cheios de detritos. O solo da superfície se rebaixa sobre os pontos em que ocorreram colapsos (dolinas de abatimento) ou pela dissolução do solo (dolinas de subsidência). Espeleotemas começam a se formar nas galerias e salões.

Uma vez que o nível de água é rebaixado, os salões e galerias secam e passa a existir ar em seu interior. A carstificação nessas galerias passa a ser construtiva, ou seja, a sedimentação dos minerais dissolvidos na água passa a construir formações no interior da caverna. Quando a água atinge as galerias secas através de fendas ou pela porosidade difusa das rochas (exsudação), o gás carbônico é liberado para a atmosfera e a calcita ou outros minerais dissolvidos se precipitam, criando formações de grande beleza, chamadas coletivamente de espeleotemas. (ver abaixo).

Embora haja cavernas cársticas formadas de diversas rochas carbonáticas, as rochas calcárias são mais estáveis e resistem mais a desabamentos que as dolomitas ou gipsitas. Por essa razão a maior parte das cavernas de dissolução existentes atualmente são calcárias.

Cavernas de colapso e erosão mecânica

Alguns minerais não são solúveis em água e não permitem que o processo de carstificação ocorra. Por exemplo, os quartzos, sílicas e argilitos são pouco solúveis e rochas compostas principalmente por esses minerais, como granitos e arenitos, não permitem a formação de relevo cárstico a não ser em condições muito especiais, como por exemplo algumas regiões de carste em clima semiárido ou feições típicas de dolinas em arenitos por erosão geoquímica. Neste tipo de rochas, o processo mais comum de formação de cavernas são as fraturas ou colapsos resultantes de atividade tectônica como terremotos e dobramentos da rocha. Cavernas de colapso também podem ocorrer quando uma camada solúvel abaixo de uma camada de granito ou arenito é dissolvida e remove a sustentação das camadas superiores. As fraturas resultantes dos dois processos podem eventualmente atingir grandes dimensões e quando se estendem até a superfície, permitem a visitação dessas cavernas. Se estas fissuras estão total ou parcialmente abaixo do nível freático, a água pode aumentar a caverna por erosão mecânica, mas não por dissolução. Em muitos casos as cavernas de arenito podem ser expandidas também pela erosão eólica. Cavernas desse tipo são muito estáveis e em geral se originam de processos geológicos mais antigos que as cavernas por dissolução química.

Como o processo de formação e crescimento dessas cavernas não é químico, elas não costumam possuir espeleotemas, a não ser em raros casos em que uma camada de rocha carbonática esteja acima da caverna. Em condições especiais, podem ocorrer espeleotemas de sílica em cavernas de arenito, como os presentes na Gruta do Lapão e na Gruta do Riachinho, na Chapada Diamantina, Bahia, Brasil.

Cavernas de gelo

Apesar do nome, as cavernas de gelo não devem ser confundidas com as cavernas em glaciares. Cavernas de gelo são cavidades na rocha, formadas por qualquer dos processos descritos acima. Como se localizam em regiões muito frias do globo, elas apresentam temperaturas abaixo de 0 °C durante todo o ano em pelo menos uma parte de sua extensão. Isso provoca o congelamento da água infiltrada pelo solo ou da umidade atmosférica e forma em seu interior diversos tipos de precipitações de gelo (chamados icicles em inglês) que podem ser tão exuberantes como os espeleotemas rochosos.

Cavernas glaciares

Caverna glacial no interior de uma geleira na Suíça.

Este tipo especial de caverna não é formado na rocha, mas no gelo de glaciares. A passagem da água da parte superior da geleira para o leito rochoso produz tubos que podem ter desenvolvimento horizontal ou vertical. Embora possam permanecer praticamente inalteradas por muitos anos, estas cavernas são instáveis e podem desaparecer completamente ou mudar de configuração ao longo do tempo. Ainda assim podem ser visitadas e utilizadas para estudar o interior das geleiras. Seu maior valor científico reside no fato de permitirem acessar amostras de gelo de diversas idades diferentes, usadas em pesquisas de paleoclimatologia.

Cavernas marinhas

Cavernas marinhas podem ter diversas configurações, desde cavidades totalmente submersas no leito oceânico até formações parcialmente submersas em paredões rochosos da costa. As primeiras são abismos ou fendas que podem atingir profundidades abissais e são penetráveis por mergulhadores ou veículos submersíveis. Essa cavernas podem ter diversas origens, em geral tectônicas.

Cavernas da costa podem resultar de diversos processos diferentes. Um deles é a erosão mecânica das ondas que abre cavidades na rocha. Em alguns casos, não passam de tocas submersas e sem saída. Outras podem ter uma extremidade que se abre no lado da terra, permitindo o acesso por ambos os lados. Grutas formadas por processos tectônicos ou dissolução química também podem se tornar parcialmente submersas no oceano, devido ao rebaixamento do terreno ou pelo aumento do nível do mar. Também é possível que rios subterrâneos originários de cavernas cársticas próximas à costa deságuem diretamente no mar, abrindo passagens entre a terra e o oceano. Nestes casos também pode ser possível o acesso por ambas as extremidades. Algumas dessas cavernas podem atingir grandes extensões. Em geral são acessíveis através de cenotes e exploráveis por mergulho.

Características

Cavernas cársticas como a Caverna da Liberdade em Demanova, Eslováquia, possuem formações de grande beleza.

As cavernas e grutas podem ser de diversos tipos de acordo com sua topografia, tamanho, morfologia, constituição e pela presença ou não de água. O ambiente cavernícola é caracterizado pela elevada umidade e pela ausência parcial ou total de luz. Cavernas de grandes dimensões podem formar ambientes meteorológicos distintos da superfície, possuindo pouca variabilidade térmica ao longo do ano e temperaturas diferentes das do exterior (mais quentes ou mais frias).

Umidade

Quando toda a água que formou a caverna já a abandonou, elas são conhecidas como secas. Mesmo nesses casos, o ambiente pode apresentar alguma humidade devido à presença de água infiltrada do exterior e nesse caso, os espeleotemas ainda estarão em processo de formação ou crescimento. Em outros casos, mesmo a infiltração de água pelo solo acima da caverna pode ter cessado e a caverna é totalmente seca.

Cavernas húmidas podem ter cursos d’água em seu interior, geralmente em pequenas lâminas ou rios atravessáveis a pé. Nos trechos em que a caverna está na zona freática ela pode ser inundada até o teto ou ter apenas pequenas lâminas de ar próximas ao teto. Muitas cavernas húmidas só podem ser atravessadas a nado ou com equipamento de mergulho autônomo (SCUBA). Também existem aquelas em que somente alguns trechos chamados de sifões são inundados, permitindo o acesso a pé antes e após os trechos alagados. Caso a caverna seja atravessada por rios subterrâneos, é frequente a existência de cachoeiras internas, sumidouros e ressurgências ao longo de suas galerias e salões.

Topografia

O termo caverna designa genericamente todos os tipos de cavidades naturais em rocha. Podem receber nomes específicos de acordo com sua topografia, comprimento e morfologia:

• Abrigos. Cavidades de pequeno comprimento e grandes aberturas, que podem ser usadas como abrigo por animais e pessoas. Podem ser formadas por desmoronamentos ou dolinas.
• Tocas. Cavernas com grandes aberturas, uma única entrada e desenvolvimento horizontal menor que 20 metros. Geralmente possuem pequeno desnível (desenvolvimento predominantemente horizontal).
• Grutas ou lapas. Cavernas predominantemente horizontais, com mais de 20 metros de comprimento. Podem ter desníveis internos e salões. Em geral possuem mais de uma entrada, mas nem sempre permitem a travessia total.
• Fossos. Cavernas predominantemente verticais com grandes aberturas e desnível inferior a 10 metros.
• Abismos. Cavernas predominantemente verticais com desnível maior que 10 metros.
• Algar. Nome atribuído em Portugal a grutas de desenvolvimento vertical.

Algumas denominações, tais como gruna, lapa ou algar, são termos regionais. Em algumas regiões do Brasil, utiliza-se o termo gruta apenas para cavidades que possuem ao menos duas entradas e caverna para as cavidades com uma única entrada.

Alguns autores não consideram que abrigos e tocas sejam cavernas e reservam este termo a cavidades com desenvolvimento horizontal maior que 20 metros ou vertical maior que 10 metros.

Em relação ao percurso (planta), as cavernas podem apresentar diversas formas de desenvolvimento:

• Percurso linear: um único caminho, aproximadamente reto, de uma entrada a outra ou até um estreitamento que não permita o avanço.
• Caverna com meandros: um único caminho, que segue o curso de um rio subterrâneo, com curvas e meandros.
• Múltiplas galerias: possuem mais de um caminho e frequentemente diversas saídas, apresentando bifurcações e, em alguns casos, sistemas complexos e labirínticos.

Em relação ao perfil do terreno, as cavernas podem ser:

• Predominantemente horizontal: desenvolvimento paralelo aos estratos da rocha, com pequenos desníveis internos. Este tipo de caverna é constituído principalmente por dissolução entre planos de estratificação, que estavam inteiramente dentro da zona freática durante o período de sua formação.
• Desenvolvimento inclinado: geralmente formadas em zonas vadosas, possuem grandes desníveis, ocasionados pelo alargamento de fendas entre os planos de estratificação.
• Desenvolvimento vertical: assim como as inclinadas, são formadas pelo alargamento de fendas ou fraturas verticais entre planos.

Muitos sistemas complexos possuem galerias em diversos níveis horizontais que podem ser interligados por trechos inclinados ou mesmo abismos internos. Nestes casos, alguns dos níveis podem se encontrar em zonas inundadas, enquanto que as galerias mais altas já estão em zonas totalmente secas. A soma total de todas as galerias de uma caverna pode chegar a diversos quilômetros e os desníveis, a várias centenas de metros.

Espaços internos

As cavernas possuem basicamente dois ambientes:

Galerias, formadas principalmente por dissolução, corrosão, erosão mecânica, fissuras ou fraturas ou ainda por tubos de lava. Constituem a maior parte dos caminhos internos da caverna. Se forem largos e altos, permitem a caminhada em pé. Quando estreitas ou muito baixas, exigem que se rasteje para atravessá-las. Podem ter desníveis de diversos ângulos. Se forem muito íngremes ou verticais, pode ser necessário escalar ou fazer descidas a rapel.

Salões, geralmente formados por desabamentos internos ou fraturas. Os salões podem adquirir dimensões monumentais de até centenas de metros de largura e altura. Grandes rochas desabadas e outros sedimentos podem se acumular no chão e dificultar o trajeto. Em outros casos, os sedimentos já podem ter sido dissolvidos e levados pela água em épocas remotas.

Espeleotemas

Ver artigo principal: espeleotema

Coluna no interior da Gruta da Lapinha, Região metropolitana de Belo Horizonte, MG, Brasil.

Os espeleotemas são resultado da carstificação construtiva, ou seja, os minerais que foram removidos de camadas superiores da rocha e se encontram dissolvidos na água se cristalizam e criam diversos tipos de formação no teto, paredes e chão das cavernas.

Quando a água rica em carbonato de cálcio entra em contato com a atmosfera da caverna, ocorre liberação de gás carbônico (CO₂) para a atmosfera, o que torna a solução mineral supersaturada e faz com que ocorra precipitação. No caso do precipitado ser carbonato de cálcio (CaCO₃), ele forma cristais de calcita ou aragonita. O mesmo ocorre se os sais contêm magnésio (como CaMg(CO₃ )₂), quando há precipitação de dolomita. As formas construídas pelos cristais dependem de diversos fatores. Elas podem se formar no teto, nas paredes e no chão, podem ser resultado de gotejamento por frestas no teto, por disseminação da água através da porosidade de paredes e teto (exsudação) ou também pela sedimentação e decantação em poças e represamentos. As formações mais comuns são descritas abaixo:

• Estalactites - Formadas pelo gotejamento através de fendas ou furos no teto. Ao precipitar, o mineral forma um anel em torno da gota, próximo de sua interface com a rocha. Quando a gota cai, o anel se sedimenta e cristaliza, juntando-se à rocha. Os anéis se unem uns aos outros formando tubos cilíndricos que crescem em direção ao chão, com 2 a 9 mm de diâmetro interno e paredes com aproximadamente 0,5 mm de espessura. Em geral, as estalactites se tornam cônicas pelo escorrimento da água pela parte externa de suas paredes. Esses escorrimentos podem originar estalactites com formatos especiais, como espirais (espirocones), bolas, lanternas, cebolas e diversas outras. Elas também podem se juntar em conjuntos maciços de grandes dimensões.
• Estalagmites - A água que goteja no solo ainda carrega mineral dissolvido que continua a precipitar. O lento acúmulo provocado pela sequência de gotas provoca o surgimento de estalagmites, formações que crescem verticalmente em direção ao teto. Podem ter diversos formatos e atingir grandes larguras. Em geral são aproximadamente cilíndricas e costumam ter a ponta arredondada. Também podem ser cônicas, em espiral ou com discos, como uma pilha de pratos. Podem ter mais de um metro de diâmetro e vários metros de comprimento. Na maior parte dos casos, há uma estalagmite para cada estalactite, mas grandes estalagmites podem ser formadas por vários gotejamentos diferentes. Elas também podem se juntar em maciços estalagmíticos.
• Colunas - Quando uma estalactite e uma estalagmite se encontram no meio do caminho entre o teto e o chão, são formadas colunas que podem se alargar através de escorrimentos por suas laterais.
• Escorrimentos - Formações variadas ao longo de paredes, colunas, estalactites e estalagmites. Podem atingir grandes volumes e diversos formatos, tais como órgãos, candelabros, pingentes, discos, folhas e cascatas rochosas. Quando ocorrem no chão, podem criar grossas camadas muito resistentes. Em alguns casos a cristalização tem brilho vítreo e se houver minerais diferentes em sua constituição, podem criar milhares de reflexos de toda luz que incide sobre ele, uma formação chamada chão de estrelas.
• Cortinas - figuras formadas em tetos inclinados, em que a água não goteja, mas ao escorrer sempre pelo mesmo caminho ao longo do teto, cria finas paredes de rocha que aos poucos engrossam em forma de cortinas cheias de ondulações e drapeados. Após tempo suficiente, essas cortinas podem atingir o chão e se tornam muito espessas e resistentes.
• Helictites e heligmites - figuras que se formam em tetos, paredes, chão e mesmo sobre outros espeleotemas e não seguem um caminho de crescimento vertical. Por mecanismos de cristalização não inteiramente conhecidos, essas formas criam espirais, fitas e curvas em diversas direções. Por vezes lembram as raízes de uma árvore.

Raríssima formação na Caverna da Torrinha, Chapada Diamantina, Bahia, Brasil. Embora flores de aragonita e bolhas não sejam incomuns individualmente, a formação de uma flor dentro da bolha é muito rara.

• Flores - Cristalizações de aragonita, calcita ou gipsita, que se irradiam a partir de um ponto central ou de um eixo em todas as direções. Algumas são esféricas como um dente-de-leão, outras lembram cachos de flores ou flocos de algodão.
• Represas de travertino - Represamentos com paredes de travertino, uma forma muito resistente de rocha calcária, que podem variar de pequenas cavidades próximas ao chão a grandes barragens que podem atingir muitos metros de altura. Em muitos casos podem ter vários níveis, em degraus. Suas paredes externas costumam possuir caneluras ou escorrimentos e em seu interior uma grande diversidade de formações de sedimentação podem ocorrer, tais como jangadas e plataformas (precipitações que flutuam na superfície da água), pérolas (formas esféricas ou ovoides criadas por sedimentação) e vulcões, criados pela lenta deposição de anéis de sedimentos em um represamento.

Diversas outras formações são possíveis. Na verdade não há dois espeleotemas iguais em nenhuma caverna. Além dos espeleotemas, há uma grande variedade de testemunhos da ação da água em galerias inundadas, tais como canais de erosão, fendas e cavidades produzidas por rodamoinhos e diversos desenhos formados pela calcificação e deposição de minerais nas superfícies rochosas.

Outros tipos de formações podem ser criados pela ação de organismos vivos. Chamados de biotemas ou espeleogens, essas formações são criadas por colônias de bactérias que modificam a composição da rocha que lhes serve de substrato. O biotema mais conhecido é o leite-de-lua, depósitos brancos de consistência pastosa ou porosa que se depositam sobre outras formações.

Fauna e flora

Morcego da espécie Desmodus rotundus, um dos mais conhecidos habitantes das cavernas.

O habitat no interior das cavernas é conhecido por cavernícola ou hipógeo (subterrâneo), em oposição ao meio epígeo (o meio externo). O meio hipógeo é, na maior parte das vezes, totalmente desprovido de iluminação natural. Alguns trechos das cavernas podem, no entanto, ser iluminados nas proximidades das entradas, janelas e claraboias, aberturas naturais causadas por desmoronamento ou pelo caminho da água. Além da iluminação há uma série de outros fatores que tornam esse ambiente muito diferente do exterior, como a pequena variação de temperatura, a umidade que ocorre em certos trechos e a presença de gases em concentrações diferentes do exterior.

A ausência de luz impede o crescimento de vegetação fotossintetizante. Pode ocorrer a presença de alguns fungos, além de folhas, frutos e sementes trazidos pela água ou animais maiores, mas de forma geral pode-se considerar que a flora é praticamente inexistente.

Os animais podem usar as cavernas como abrigo ou habitá-la durante toda a sua vida. De acordo com seus hábitos esses animais são divididos em três grupos:

• Trogloxenos. Animais que utilizam a caverna apenas para abrigo, reprodução ou alimentação, mas saem para realizar outras etapas de suas vidas. Todos os mamíferos cavernícolas podem ser classificados nesse grupo. Os principais trogloxenos são os morcegos. As espécies frutíferas também exercem um papel importante na alimentação das demais espécies, ao trazerem sementes e fragmentos de folhas em suas fezes (guano).
• Troglófilos. Animais que podem viver tanto dentro como fora da caverna, embora não possuam órgãos especializados. Essas espécies são suficientemente adaptadas para viver toda a sua vida dentro das cavernas, mas nada impede que vivam igualmente bem fora dela. Entre eles estão alguns crustáceos, aracnídeos e insetos.
• Troglóbios. Animais que se especializaram para a vida dentro das cavernas. A maioria não possui pigmentação e pode ter os olhos atrofiados ou mesmo ausentes. Ao invés disso possuem longas e numerosas antenas ou órgãos olfativos muito sensíveis. Entre esses há diversos tipos de peixes, como o bagre-cego, insetos, crustáceos, anelídeos e aracnídeos.

Embora não haja plantas na maior parte das cavernas, elas podem se desenvolver próximas às entradas e outras aberturas. A água e animais trogloxenos e troglófilos podem trazer fragmentos usados para a alimentação dos animais vegetarianos da caverna. Também há espécies carnívoras, que se alimentam dos animais menores. Algumas bactérias e fungos vivem no guano de morcego, podendo servir de alimento para alguns dos insetos.

Algumas cavernas podem ser iluminadas artificialmente para facilitar a visitação. Ao longo do tempo, isso pode ter o efeito de permitir o crescimento de plantas superiores, o que pode alterar diversas condições climáticas, químicas e biológicas das cavernas (ver Impacto ambiental).

Distribuição

Cavernas são encontradas em todas as partes do mundo, mas apenas uma pequena parte delas já foi explorada, catalogada e mapeada por espeleólogos. Os sistemas de cavernas documentados são muito mais frequentes nos países onde a espeleologia e a exploração turística ou esportiva são mais populares há muito tempo (como os Estados Unidos, França, Itália e o Reino Unido). Como resultado, cavernas exploradas são frequentes na Europa, Ásia, América do Norte e Oceania. Cavernas mapeadas são menos comuns na América do Sul, África e Antártida. Esta é apenas uma generalização, uma vez que existem ainda grandes áreas da América do Norte e Ásia com poucas cavernas conhecidas enquanto, por outro lado, há regiões da América do Sul e África com muitas cavernas conhecidas, como as 4273 cavernas cadastradas no Brasil e uma grande quantidade em Madagascar. A distribuição conhecida de cavernas tende a mudar muito, à medida que a exploração de áreas cársticas por espeleólogos evolui. A China, por exemplo, embora possua aproximadamente metade de todas as rochas calcárias expostas - mais de 1 milhão de km² - tem muito poucas cavernas documentadas.

Recordes

O conjunto com maior comprimento total é o sistema Mammoth em Kentucky, EUA, com 579 km mapeados. Dificilmente esse recorde será superado em um futuro próximo, uma vez que o segundo maior conjunto conhecido é o sistema Optymistychna na Ucrânia, com 214 km.

A mais longa caverna submersa conhecida é o Sistema Sac Actun, em Quintana Roo, México. Após a descoberta, em janeiro de 2007, da interligação com o sistema Nohoc Nah Chich, a extensão total do conjunto alagado foi estendida a 152,975 m, além de 1808 m secos. O segundo maior conjunto alagado, também no México, é o Sistema Ox Bel Ha, com 146,761 m.

A mais longa caverna do Brasil é a Toca da Boa Vista, com 102 km mapeados. Esta é a 13ª mais longa caverna do mundo. A mais longa caverna de Portugal é a gruta de Almonda, com 14 km conhecidos.

Até 2005, a caverna com maior desnível (medido de sua entrada mais alta até o ponto mais profundo) é a caverna Krubera-Voronya, na região da Abecásia, Geórgia, com desnível de 2 196 m. Esta foi também a primeira caverna a ser explorada até uma profundidade superior a 2 km (a primeira a ter descida superior a 1 km foi a famosa Gouffre Berger na França). A Gouffre Mirolda - caverna Lucien Bouclier na França (1733 m) e a Lamprechtsofen Vogelschacht na Áustria (1632 m) são as cavernas que ocupam atualmente a segunda e terceira colocação em desnível. Este recorde já mudou diversas vezes nos últimos anos. O maior desnível no Brasil, com 670 m, é o Abismo Guy Collet, em Barcelos, Amazonas. O segundo maior desnível (481 m) fica na Gruta do Centenário em Mariana, Minas Gerais.

O mais fundo abismo (galeria vertical) dentro de uma caverna tem 603 m e fica na caverna Vrtoglavica na Eslovênia, seguida pela Patkov Gušt (553 m) na montanha Velebit, Croácia.

O maior salão individual é a Sarawak Chamber, no Parque Nacional Sarawak, em Bornéu, Malásia, um salão com aproximadamente 600 m por 400 m e altura de 80 m.

O mais alto pórtico de entrada conhecido tem 230 m de altura e dá acesso à gruta Casa de Pedra, no PETAR, entre os municípios de Apiaí e Iporanga em São Paulo, Brasil.

Exploração

Rapel realizado na entrada de uma caverna

A exploração das cavernas é feita atualmente com interesse científico ou turístico. O desenvolvimento de equipamentos e técnicas de escalada, mergulho e exploração tornaram essa atividade mais segura. Nunca na história da humanidade as cavernas foram tão conhecidas. Pela mesma razão elas nunca estiveram mais ameaçadas.

Espeleologia

Ver artigo principal: espeleologia

Segundo o espeleólogo francês Bernard Gèze, "espeleologia é a disciplina consagrada ao estudo das cavernas, sua gênese e evolução, do meio físico que elas representam, de seu povoamento biológico atual ou passado, bem como dos meios ou técnicas que são próprios ao seu estudo" O termo espeleologia deriva das raízes gregas spelaion (caverna) e logos (estudo). Criada na França no século XIX por Edouard Alfred Martel (1859 - 1938) esta ciência multidisciplinar dedica-se ao estudo e exploração das cavernas e relevos cársticos com diversos objetivos.

A hidrologia cárstica ou carstologia dedica-se ao estudo dos sistemas cársticos, da formação de cavernas, da mineralogia cárstica e da hidrologia e climatologia subterrâneas. Este ramo da espeleologia é de maior interesse a geólogos. A bioespeleologia, realizada por espeleólogos com formação em biologia, dedica-se ao estudo da flora e fauna cavernícola, bem como à observação dos animais troglóbios, troglófilos e trogloxenos em seu habitat natural.

O estudo dos testemunhos pré-históricos, artefa(c)tos e fósseis é realizado por arqueólogos, antropólogos e climatólogos. As áreas de estudo relacionadas a esses testemunhos são a espeleoarqueologia, a espeleopaleontologia, a paleoclimatologia e a espeleoantropologia. Esta última também estuda as relações dos grupos humanos com as cavernas, tais como sua utilização como abrigo, mitologia, histórias e artefatos relacionados a cavernas.

Alguns estudos de psicologia e medicina já foram realizados em cavernas, normalmente relacionados a longos tempos de permanência no ambiente subterrâneo. Entre os objetivos, há estudos de alterações de ânimo causadas pela ausência de luz ou estudos de cronobiologia. Alguns estudos de longa permanência em cavernas já puderam demonstrar que, longe da influência da luz do dia, o ciclo de sono e vigília (ritmo circadiano) dura cerca de 25 horas.

Equipamentos e técnicas

Para explorar com segurança os ambientes subterrâneos, os espeleólogos utilizam técnicas de caminhada em terrenos inundados e travessia de rios, técnicas de águas brancas (natação equipada e rapel em cachoeiras), técnicas verticais (escaladas, ascensões e descidas em cordas) e mergulho. Além disso são necessários conhecimentos de técnicas de navegação e topografia. Entre os equipamentos utilizados na exploração de cavernas os mais importantes são listados a seguir:

• Roupas - Em geral um macacão (fato-macaco, em Portugal) com reforços em couro, lona ou outros tecidos de alta resistência à abrasão nos joelhos e na parte traseira, destinado a proteger todo o corpo do atrito com as rochas.
• Calçados - Botas ou calçados especiais para terrenos inundados e com solado que permita caminhas sem escorregar na lama, rocha e terrenos argilosos.
• Capacete - Fundamental para a passagem em trechos baixos e para evitar ferimentos ocasionados por quedas de pedras soltas.
• Equipamento de iluminação - Lanternas elétricas, ou a acetileno, em geral fixadas ao capacete. As lanternas elétricas devem ser impermeáveis e ter autonomia de várias horas. Lanternas de acetileno exigem um reator destinado a produzir o gás a partir de pedras de carbureto de cálcio (CaC₂), que liberam o gás acetileno em contato com a água. Por ser fundamental à sobrevivência, o equipamento de iluminação deve ser levado sempre em duplicidade. Pilhas e pedras de carbureto devem ser protegidas da umidade e levadas em quantidades suficientes para exceder o tempo de permanência previsto nas áreas escuras.
• Mochilas - Modelos de ataque (pequenas e resistentes) que podem ser amarradas umas às outras, içadas através de cordas ou lançadas de um explorador a outro.
• Recipientes impermeáveis - Em geral, recipientes plásticos com tampa rosqueável para carregar baterias, carbureto, roupas secas, equipamentos eletrônicos e alimentos.
• Equipamentos de escalada - Cordas, arnês, mosquetões, descensores e ascensores, grampos, nuts, costuras e todos os equipamentos que possam ser necessários à progressão através de abismos, cachoeiras e paredes internas.
• Equipamentos de mergulho - Equipamento autônomo de mergulho (SCUBA), em configuração adequada para mergulho técnico em cavernas, com reservas suficientes de ar, nitrox ou trimix, lanternas e cordas de guia.
• Instrumentos topográficos - Recetor GNSS para demarcar as coordenadas geográficas das entradas, trena de fita ou eletrônica, bússola e quaisquer outros equipamentos necessários à medição e mapeamento das cavernas.
• Ferramentas de escavação - Em alguns casos, para encontrar novas galerias ou salões, é necessário remover detritos que podem obstruir passagens. Isso deve ser feito manualmente com pás e picaretas. Podem ser necessárias outras ferramentas para a escavação com fins arqueológicos.

Caving ou exploração esportiva

Muitos espeleólogos dedicam-se à exploração, topografia e mapeamento. Estes pesquisadores normalmente utilizam equipamentos e técnicas de escalada, trekking e mergulho para explorar galerias e salões desconhecidos, bem como mapear todo o relevo subterrâneo de determinados sistemas de cavernas. Uma vez mapeadas e conhecidas, as cavernas podem ser exploradas para a realização de esportes de aventura e turismo. Os espeleólogos podem auxiliar na administração e manejo das cavernas para essas finalidades.

A exploração esportiva ou recreativa de cavernas também é chamada caving. Em geral, consiste de atividades de exploração em equipe, com utilização de técnicas e equipamentos próprios da espeleologia, mas com objetivos esportivos, como o descobrimento de novas galerias, conquista de vias de escalada, travessias de resistência e velocidade, entre outros. Caving é um esporte colaborativo, realizado com equipamentos de segurança individual e coletiva. Pessoas que possuam treinamento e condicionamento físico adequado podem utilizar o ambiente hostil da caverna para realizar escaladas, mergulhos e travessias, muitas vezes de diversos quilômetros. A descida em abismos ou cachoeiras internas pode exigir a realização de rapel e, em muitos casos é necessário fazer a ascensão pela mesma corda utilizada para descer.

Mergulho em cavernas

O mergulho em cavernas, ou Espeleologia Subaquática, é uma modalidade avançada do mergulho. É considerado por muitos como um dos esportes mais perigosos, devido ao grande número de mortes de mergulhadores que já foram registradas nesse ambiente.

O mergulho em cavernas pode ser realizado em qualquer tipo de caverna inundada, no oceano ou em água doce. Muitas cavernas podem ser exploradas horizontalmente e não apresentam profundidades elevadas. Nestes casos a principal dificuldade decorre da exploração de um ambiente com teto, onde é impossível a saída rápida em caso de emergências.

Em outros casos, podem ser explorados abismos com grandes profundidades, que exigem a utilização de várias misturas gasosas e tempos de descompressão elevados. Neste caso, mesmo que não exista um teto, a subida rápida também não é possível devido aos riscos de embolia gasosa ou doença descompressiva, o chamado teto fisiológico.

Em qualquer dos casos, o mergulhador deve planejar detalhadamente seu mergulho e seguir todas as regras de segurança para mergulho técnico ou descompressivo. As reservas gasosas e as baterias de lanternas devem ser suficientes para exceder em um terço o tempo planejado de mergulho. Além disso devem ser utilizadas lanternas e outros equipamentos em duplicidade. Para evitar se perder em um sistema de labirintos, é obrigatório o uso de um cabo guia (fio de Ariadne) que deve ser desenrolado durante a incursão pela caverna e recolhido no retorno. Além disso, como em qualquer modalidade desse esporte, o mergulho em dupla é indispensável.

Turismo em cavernas

Com o desenvolvimento da espeleologia e o mapeamento das cavernas, muitas delas se tornaram atrações turísticas, devido à beleza dos espeleotemas e ao ambiente inusitado. As cavernas visitáveis são geralmente administradas pelas municipalidades (no caso de parques) ou proprietários das terras onde se localizam suas entradas. Para garantir a segurança dos visitantes e a preservação do patrimônio natural, a maior parte das cavernas possui taxa de ingresso e é obrigatória a presença de guias especializados. Em muitos casos, a quantidade de pessoas em um determinado período é limitada. Cavernas muito grandes, com formações raras ou ecossistemas frágeis, costumam ter limitações da área visitável ou do tempo de permanência, sendo necessária autorização especial para contornar essas limitações. Casos especiais podem incluir o acampamento e pernoite dentro da caverna.

Cavernas turísticas podem ser visitadas em seu estado natural ou com adaptações. No primeiro caso, os turistas devem utilizar equipamentos semelhantes aos utilizados pelos espeleólogos. No mínimo as roupas, calçados, capacete e equipamentos de iluminação devem ser utilizados por todas as pessoas que se aventurem em uma caverna sem adaptações. Outras cavernas podem sofrer adaptações para receber turistas em toda a sua extensão ou ao menos em pequenos trechos visitáveis. Entre essas alterações, as mais comuns são passarelas, rampas, escadas de acesso, cordas e guarda-corpos, que facilitam o acesso mesmo para visitantes com mobilidade reduzida ou baixo preparo físico. Outras cavernas recebem iluminação artificial para facilitar o deslocamento e também para destacar os espeleotemas.

Riscos da exploração

Atualmente, com o desenvolvimento de técnicas e equipamentos e aumento da preparação dos espeleólogos e guias, a exploração e turismo em cavernas são atividades relativamente seguras, mas o risco de acidentes, envenenamento ou doenças é grande. Em geral estes riscos estão associados a pouco planejamento ou a negligência, por isso é importante conhecê-los antes de qualquer incursão em grutas ou terrenos cársticos. Também é fundamental que a exploração nunca seja feita por pessoas desacompanhadas. É recomendável que as pessoas conheçam primeiros socorros. Como medida adicional, a administração do parque, proprietários das terras ou autoridades, como bombeiros ou policiais florestais devem sempre ser avisados do destino da equipe, número de membros, planejamento e prazo de retorno.

Por sua própria natureza as cavernas se localizam em terrenos acidentados, com vegetação cerrada e presença de rios. Como as cavernas costumam ficar no interior de parques ou fazendas, elas costumam estar distantes de estradas. Nestas condições o resgate dos exploradores e turistas pode ser difícil e demorado, por isso um bom planejamento e utilização de equipamentos e técnicas adequadas pode evitar que situações complicadas ou fatais aconteçam. Os principais riscos são listados a seguir:

• Quedas - O relevo do carste, galerias e formações no interior de cavernas exigem cuidados na caminhada. Em qualquer das atividades dentro e fora da caverna, bem como nos trajetos de entrada e retorno, há possibilidade de quedas que podem causar lesões musculares, fraturas, traumatismos e até a morte. Sempre que haja risco associado a altura, cordas e técnicas verticais devem ser utilizadas para evitar quedas perigosas.
• Envenenamento - Nas proximidades e interior de algumas cavernas é possível encontrar animais peçonhentos como cobras, escorpiões e aranhas. O uso de botas e roupas que protejam pernas e braços minimiza o risco de envenenamento. Caso algum membro do grupo tenha sido atacado, deve-se procurar imediatamente o hospital mais próximo. Se possível, o animal deve ser levado para facilitar a identificação da espécie e o soro mais adequado.
• Doenças - Uma das doenças que pode ser adquirida em cavernas é a hidrofobia (raiva), transmitida por morcegos. Embora eles não costumem atacar diretamente as pessoas, é possível o contato acidental com unhas e dentes dos morcegos quando eles voam ao entrar e sair das grutas . Outra doença possível é a histoplasmose, doença adquirida pela inalação dos esporos do fungo Histoplasma capsulatum presente no guano de morcegos. É uma doença oportunista que só ataca pessoas com baixa resistência, por isso é recomendável evitar a visitação de cavernas quando estiver com alguma doença que provoque queda imunológica. Por tratar-se de uma doença de transmissão respiratória, recomenda-se a utilização de máscaras em áreas propícias à presença do fungo.
• Hipotermia - A permanência prolongada em ambientes inundados ou com baixas temperaturas, associada ao cansaço, pode levar à hipotermia, condição perigosa que se não tiver os cuidados adequados pode provocar choque circulatório, inconsciência e até a morte A hipotermia não tratada a tempo pode provocar lesões e sequelas neurológicas por insuficiência circulatória. Para evitá-la, os exploradores devem levar roupas impermeáveis, de secamento rápido, agasalhos e roupas secas. O aquecimento com cobertores ou banhos quentes e o uso de bebidas quentes é a forma mais eficiente de tratamento precoce. Ao contrário da crença popular, o uso de bebidas alcoólicas é desaconselhado e pode até piorar o quadro.
• Afogamento - Risco em cavernas inundadas, travessias de rios subterrâneos ou superficiais ou durante a prática de mergulho. O uso de coletes salva-vidas por pessoas que não saibam nadar é recomendável.

Impacto ambiental

Algumas cavernas possuem iluminação cenográfica e passarelas que podem prejudicar o delicado ecossistema cavernícola.

A exploração de cavernas com qualquer finalidade sempre causa impacto ao delicado ambiente cavernícola. Uma vez que as cavernas fazem parte dos sistemas hidrogeológicos, qualquer poluição das águas em cavernas pode contaminar fontes de águas potáveis, rios e poços. Além disso, esses contaminantes podem matar os animais que vivem na caverna. Entre as fontes de poluição, estão os despejos de lixo, que podem incluir baterias usadas, restos de alimentos e mesmo excrementos humanos.

Muitos espeleotemas são muito delicados e todos eles demoraram milhares de anos para atingir os tamanhos e formatos atuais. Em muitos casos, tocá-los pode destruí-los de maneira irremediável. Em outros casos, eles podem ser queimados pelas chamas ou sujos pela fuligem de lanternas de acetileno. Alguns espeleotemas raros são tão delicados que mesmo a utilização de flash fotográfico pode provocar danos. Para evitar a destruição de espeleotemas delicados, algumas cavernas possuem salões ou galerias fechados ao público.

A própria adaptação de cavernas para o turismo pode provocar danos. Passarelas e escadas têm que ser fixadas ao chão, muitas vezes sobre espeleotemas ou em posições que podem impedir seu crescimento. A iluminação artificial pode levar ao crescimento de vegetação no interior das grutas. Isso pode modificar totalmente seu sistema climático e prejudicar o equilíbrio de seu ecossistema.

Para minimizar os efeitos causados pela exposição turística, muitas cavernas têm período de visitação limitado. As luzes não permanecem ligadas todo o tempo e iluminação cenográfica colorida pode ser utilizada para reduzir a probabilidade de desenvolvimento de vegetação.

Importância arqueológica e contemporânea

Desde a Pré-História os homens utilizam cavernas para se abrigar e como local de sepultamento e também para rituais religiosos. As cavernas apresentam condições ideais para a preservação de vestígios deixados pelo homem primitivo.

Um dos ramos da espeleologia é a espeleoarqueologia, que estuda os testemunhos da evolução humana encontrados nas cavernas, sobretudo ossos, artefatos, restos de fogueiras e comida, além da arte rupestre, presente em cavernas de todo o mundo.

As Cavernas como parte de uma paisagem bem diversificada, que chamamos de Carste, é fascinante e rico em recursos. Nele estão incluídos as maiores nascentes e águas subterrâneas mais produtivas na Terra. Na extração mineral vemos um total de 175 diferentes minerais que ocorrem em cavernas de calcário, alguns dos quais só podem ser encontrados nas cavernas (Moore e Sullivan 1997). Cavernas e carste fornecem um habitat único para espécies de animais raros. Ao longo da história as pessoas têm usado cavernas para muitas finalidades: a partir da mineração  de guano, mineração de Calcita, Cal, Cimento e   até para o turismo. O potencial das cavernas como laboratórios naturais pode ser a sua futura utilização mais significativa de toda a historia da humanidade.

Ver também

• Geologia
• Geomorfologia
• Hidrogeologia
• Água subterrânea
• Sociedade Brasileira de Espeleologia
• Extremos da Terra
• Mito da Caverna

Referências bibliográficas

Livros

• KARMANN, Ivo. Ciclo da Água, Água subterrânea e sua ação geológica. In TEIXEIRA, Wilson et Alli. Decifrando a Terra (pg. 114-136). São Paulo: Oficina de Textos, 2000 ISBN 85-86238-14-7
• TEIXEIRA, Wilson - LINSKER, Roberto. (Coord.) Chapada Diamantina: Águas no sertão. São Paulo: Terra Virgem, 2005 (Coleção Tempos do Brasil). ISBN 85-85981-39-3

Outras publicações

• BICALHO, Cristina C. Noções básicas de espeleologia. Apostila do Curso básico de espeleologia do Espeleo Grupo de Brasília. 2003. Disponível para download em [1]. (Consultada versão de 29 de abril de 2003)
• FERNANDES, Regina Maria França. (abr-jun/2006) O sono normal Revista do Hospital das Clínicas e da Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto. Universidade de São Paulo - Brasil 39 (2), 157-168.

Websites

• SBE Sociedade Espeleologica Brasileira ( http://www.sbe.com.br )
• Web site do Grupo Espeleológico Espírito da Terra (http://www.espiritodaterra.com.br/). Consultado em 14 de outubro de 2006
• NAE Núcleo de Atividades Espeleógicas ( http://www.sbe.com.br/nae.asp )

Referências