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山克強

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

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

天坑作為一種巖溶地貌形態，其實早有所記載。在重慶奉節，當地人將之稱之為天坑。此外還有石圍、石院、龍缸、巖灣等名稱。由于以往發現的數量稀少，這種特殊的巖溶地貌形態往往被當做大型塌陷漏斗的一種特例來加以研究。而隨著天坑在我國西南地區發現的越來越多，這種特殊的巖溶地貌形態也逐漸具有了普遍意義。2003年，巖溶地質學家朱學穩教授，在《廣西樂業大石圍天坑群 發現 探索 定義與研究》一書中，構建了完整的天坑理論體系，將天坑作為一種典型的巖溶地貌形態從大型塌陷漏斗中獨立了出來

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

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

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

而隨著天空開口增大光線增強，溫度升高，蕨類植物開始出現并取代苔蘚植物。

而苔蘚植物則向天坑內部陰暗的地方遷移。隨著蕨類植物的大量出現，天坑底部土壤腐殖質含量增加，厚度增大，菌類植物群落中開始出現樓梯草，通脫木也多活。很喜歡濕熱環境的因生被子植物，合抱之木起于毫末。早期進入天坑的大型植物，由于陽光土壤的性質難以成活。經過千百年乃至千萬年的演化，天坑坑口進一步擴大，坑口面積逐漸了接近坑底面積。天坑演變為水桶狀的心態，而天坑也進入了演化的中期階段。

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

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

而隨著天坑坑口的進一步擴大，環繞天坑的陡崖不斷坍塌，坑底被崩落的巖塊不斷的墊高同時堵塞了地部的地下河，坑口面積超過坑底面積，演變為漏斗狀的形態。天坑開始退化，進入演化的后期。周圓峭壁阻擋冬季寒風的能力逐漸減弱，內部環境變得干冷，逐漸失去了濕熱小環境的特征。很多熱帶植物被一些適應寒冷環境的落葉植物樹種所替代。

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

審核：陶寧 中國科學院生物物理研究所 副研究員

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