UN’IDEA CONTROCORRENTE
Dopo l’erosione inversa… la Piena Inversa…di Marco Restaino (con il contributo di P. Guglia)
Il presente lavoro analizza, sulla base di una prima serie di osservazioni eseguite in alcune grotte, i flussi d’aria causati dalle piene del corso sotterraneo del fiume Timavo. La verifica della sequenza di attivazione di tali flussi (in uscita ed in aspirazione) ha permesso di elaborare alcune ipotesi sul possibile percorso dell’acqua al variare dell’intensità delle singole precipitazioni.
Monitoraggio delle cavità
• l’abisso di Trebiciano, n. 17 VG (TR);
• la dolina del Rekka o dei Sette Nani, cavità dove abbiamo iniziato uno scavo (7N);
• la Luftlock, cavità in scavo nella dolina delle Cloce (LF);
• il pozzo c/o il casello ferroviario di Fernetti, n. 87 VG (PF);
• la grotta Meravigliosa di Lazzaro Jerko, n. 2305 Reg./4737 VG (LJ).
Recentemente sono stati saltuariamente controllati anche i comportamenti delle seguenti grotte poste in territorio sloveno:
• una cavità in corso di scavo presso Orlek da parte del Jamarski Odsek SPDTrst e di altri gruppi sloveni.
Altri punti importanti considerati nel presente studio sono ovviamente:
• la grotta di San Canziano, in territorio sloveno, voragine nella quale il fiume si immerge nel sottosuolo (SC);
• le risorgive di San Giovanni di Duino, dove le acque del fiume ritornano alla luce prima di fluire al mare (RD).
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Inquadramento
geografico - Posizione
indicativa delle cavità citate
nel testo (da sud/est a nord/ovest): Grotte di San Canziano (SC);
abisso di
Trebiciano (TR);
dolina dei Sette Nani (7N);
Luftloch (LF);
Pozzo c/o
il casello
ferroviario di Fernetti (PF);
Grotta Meravigliosa di Lazzaro Jerko
(LJ). Sono
intercettate dal fiume Timavo, anche se non considerate nel presente
studio,
anche: Abisso dei Serpenti - Kačna
Jama (1);
grotta di Kanjaduce (2);
grotta nella dolina di Stršinkni - Orle
(3).
Dopo essere ritornato alla luce in
corrispondenza delle Risorgive di San Giovanni di Duino (RD), il fiume
Timavo
si immette nel mare Adriatico.
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Il “soffio” delle grotte timaviche
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| Fig. 1 – Rappresentazione schematica di una grotta soffiante. Il livello dell’acqua sale nella caverna terminale e mette in pressione la massa d’aria soprastante, che viene forzata nelle fessure fino alla superficie. Indicativamente il volume dell’acqua che si accumula nella caverna corrisponde al volume d’aria che fuoriesce dall’imboccatura. Per ottenere questo fenomeno ci vogliono grossi ambienti in profondità ed un veloce accumulo d’acqua, ovvero il collegamento diretto ai dreni principali del fiume sotterraneo. |
In altre grotte non interessate dai dreni principali, o quando l’acqua si alza lentamente, oppure a causa delle ridotte dimensioni della cavità che viene allagata, non si svilupperanno queste forti correnti d’aria (Fig. 2 e 3).
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Fig. 2 - Se una cavità arriva alle acque del Timavo sotterraneo ma non presenta grandi vani terminali, pur in presenza di acque che salgono velocemen- te (1,5-2 m all’ora) perché collegate a dreni principali, pre- senterà modestissime o nulle fuoriuscite d’aria. |
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Fig. 3 - Se una cavità arriva alle acque di base e presenta grandi vani terminali, con acque che salgono lentamente perché collegate a dreni secondari, presenterà modestissime o nul- le fuoriuscite d’aria. |
Osservazioni
Difatti, le intense fuoriuscite d’aria alla LJ si verificano anticipatamente rispetto a TR; addirittura accade che, quando il soffio della LJ decresce, aumenta nettamente a TR.
Altre volte LJ e LF soffiano, mentre 7N e TR sono in equilibrio (nessun movimento d’aria). Abbiamo notato un comportamento più simile tra PF, LJ e LF che tra LF, 7N e TR, nonostante la maggior vicinanza riscontrabile fra queste ultime tre grotte.
Le ripetute irregolarità delle onde di piena verificabili direttamente dalle forti correnti d’aria fuoriuscenti dalle cavità timaviche - originate dall’aumentare o dal discendere dell’acqua - ci hanno portato a ripensare il comportamento delle acque sotterranee del Timavo.
Il fiume Timavo scorre da SC sino alla zona di Monrupino, attraversando numerose caverne di notevoli dimensioni, alcune visitabili dall’uomo, altre che attendono ancora di essere esplorate.
Di queste ultime, pur se non ancora accessibili, l’esistenza è inconfutabilmente provata dalle sopra descritte fortissime correnti d’aria riscontrabili in alcune giornate (vedi 7N e LF).
Superata la zona di Monrupino, il Timavo sotterraneo sembrerebbe scorrere senza attraversare ulteriori grandi vani, o più probabilmente percorrendo delle cavità totalmente e perennemente allagate, poste al di sotto del livello del mare.
A conferma di questo basta constatare l’assenza di luftlocher segnalati a valle della grotta LJ e le considerevoli profondità raggiunte dagli speleosub (-82 m) nelle gallerie sommerse alle risorgive del Timavo (RD) (Fig. 4).
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| Fig. 4 - Il fiume Timavo, dopo il
suo percorso in
superficie, si immerge nel sottosuolo in corrispondenza delle Grotte di
San
Canziano (SC).
Nel suo corso sotterraneo intercetta alcune cavità, come
l’Abisso di Trebiciano (TR)
e la Grotta di Lazzaro Jerko (LJ).
Il fiume
passa
sicuramente anche in corrispondenza di alcune fessure soffianti, come
la dolina
dei Sette Nani (7N),
la Luftloch (LF)
e il Pozzo c/o il casello
ferroviario di
Fernetti - 87 VG (PF).
In territorio
sloveno il fiume intercetta, inoltre, l’Abisso dei Serpenti - Kačna
Jama (1); la
grotta di Kanjaduce
(2) e
la grotta
nella dolina di Stršinkni - Orle
(3). Il
fiume
ritorna alla luce in corrispondenza delle Risorgive di San Giovanni di
Duino
(RD). |
La zona oggetto delle nostre verifiche è stata quindi quella compresa tra l’area di Orle e Monrupino.
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Fig.
5
- La zona oggetto delle indagini è quella
compresa fra l’Abisso di Trebiciano (TR),
a monte, e la Grotta di
Lazzaro Jerko
(LJ), a
valle. In posizione intermedia sono rintracciabili le fessure
soffianti
della dolina dei Sette Nani (7N),
della Luftloch (LF)
e del Pozzo c/o
il casello
ferr. di Fernetti - 87 VG (PF).
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Dopo un lungo periodo di osservazioni, la prima ipotesi che abbiamo formulato ha riguardato l’innalzamento del livello dell’acqua in queste caverne, che non avviene solo in quanto è maggiore l’apporto idrico in entrata rispetto a quello in uscita in ogni singola cavità, ma che è determinato principalmente da un maggior apporto di acqua in un “sistema complesso di caverne”, rispetto alla quantità che normalmente le condotte di scarico, a valle, riescono a smaltire.
Un sistema di caverne, ad esempio, potrebbe essere identificabile nel tratto che va da TR a LJ (Fig. 5).
Dalla cavità LJ verso le foci, con il manifestarsi di una piena, le condotte di scarico non riescono ad attivarsi velocemente e smaltire l’acqua in eccesso - questa parte del corso sotterraneo è completamente allagata e senza vani dove l’acqua possa scorrere a pelo libero - e quindi costituisce un vero e proprio “muro d’acqua” per le masse idriche che stanno sopraggiungendo (Fig. 6 e 7).
Inoltre, alle risorgive di San Giovanni di Duino (RD), fuoriescono al massimo circa 150 mc/s di acqua, quando a SK si arriva a valori anche di 300 mc/s (non bisogna dimenticare, comunque, le altre perdite minori, come le Sorgenti di Aurisina).
Se con piccole precipitazioni sono verificabili innalzamenti di livello modesti a causa dei lunghi tempi che intercorrono per il normale rallentamento di flusso dovuto ai chilometri di distanza tra LJ e RD, per grandi precipitazioni si osservano grossi innalzamenti, dovuti oltre all’effetto muro anche alla materiale impossibilità di smaltimento da parte delle risorgive.
Per quanto riguarda PF, sono presenti delle anomalie (che analizzeremo meglio più avanti), in quanto i tempi di inizio piena seguono le dinamiche individuate, ma la durata di tali eventi risultano nettamente inferiori.
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Fig.
6
- In situazione normale, la quantità
d’acqua che scorre all’interno del “sistema di caverne” riesce a fluire
regolarmente nella parte a valle delle condotte di drenaggio.
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| Fig. 7 - In situazione di piena, la quantità d’acqua che scorre all’interno del “sistema di caverne” non riesce più a fluire completamente nella parte a valle delle condotte di drenaggio. |
Per cercare di spiegare meglio come si comporta il flusso dell’acqua (e conseguentemente quello dell’aria nelle varie grotte) durante le piene, esemplificheremo gli schemi sopra proposti limitandoci - per il momento - a considerare i due luftlocher più distanti fra di loro (circa 3 chilometri) nell’area di studio, ovvero TR e LJ. Per quanto riguarda i luftlocher intermedi, non si possiedono ancora dati a sufficienza, non essendo stato ancora possibile raggiungere direttamente il livello dell’acqua del fiume in PF, in LF, né tantomeno nella dolina 7N.
Dalle verifiche preliminari risulta, comunque, come sia LF che 7N si comportino in maniera intermedia rispetto alle due cavità poste agli estremi della zona di studio.
• le caverne Polley/Medeot nella grotta meravigliosa di Lazzaro Jerko (LJ) hanno una larghezza di 30 m, una lunghezza di 350 m, un altezza media di 30 m, mentre la quota media del fiume varia dai 4 ai 6 m s.l.m. La grotta è stata scavata ed esplorata dalla Commissione Grotte Eugenio Boegan della Società Alpina delle Giulie nell’anno 1999.
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Fig.
8
- Rappresentazione schematica dei rilievi
delle due principali cavità considerate nel presente contributo: la
Grotta Meravigliosa
di Lazzaro Jerko (LJ)
e l’Abisso di Trebiciano (TR).
Le viste
normalmente
utilizzate per descrivere le due cavità non evidenziano al meglio le
dimensioni
delle caverne finali, in particolar modo quella dell’Abisso di
Trebiciano che
in realtà risulta di dimensioni molto maggiori rispetto a quelle della
Grotta
Meravigliosa di Lazzaro Jerko.
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Quando, a causa di una piena, sopraggiunge una quantità eccessiva di acqua nel “sistema TR-LJ”, non si determina un innalzamento del livello prima a monte (TR) ed in seguito a valle (LJ), ma al contrario l’acqua scorre all’interno di un sistema che potrebbe essere paragonato a degli enormi vasi comunicanti, riempendo prima i vuoti posti a quota più bassa, cioè in LJ.
Ciò non vuol dire che a TR non ci sia alcun aumento di livello, ma inizialmente questo è minimo, interessa poca superficie d’acqua e comporta quindi correnti d’aria ridotte (Fig. 9). L’acqua salendo riempie quasi totalmente i 30 m di altezza della LJ.
A questo punto, però, TR inizia a soffiare, in quanto l’innalzamento dell’acqua coinvolge sezioni via via maggiori della caverna (Fig. 10).
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Fig.
9
- Nella fase iniziale, l’acqua sale allagando
le caverne Polley/Medeot della Grotta Meravigliosa di Lazzaro Jerko
(LJ) che
inizia a soffiare intensamente. Viste le quote, all’Abisso di
Trebiciano (TR)
non c’è ancora alcuna attività (innalzamento minimo dell’acqua e minima
corrente d’aria).
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| Fig. 10 - Nella fase intermedia le caverne Polley/Medeot della Grotta di Lazzaro Jerko (LJ) si sono quasi completamente riempite e quindi la cavità smette di soffiare. All’Abisso di Trebiciano (TR) la caverna Lindner inizia a riempirsi e comincia a formarsi la relativa corrente d’aria all’ingresso. |
L’acqua riempie completamente la caverna posta alla fine della LJ, il flusso d’aria quindi si interrompe. L’uscita dell’acqua da TR rallenta ulteriormente in quanto a valle non ci sono quasi più vuoti da colmare.
Tutti i maggiori arrivi d’acqua che giungono da monte vengono ora assorbiti quasi solamente da TR in conseguenza del fatto che, in questa grotta, più si alza il livello più aumenta la superficie libera disponibile (e quindi il volume utile da riempire). L’acqua che prima provocava l’innalzamento del livello nelle altre caverne, ora completamente riempite, si accumula solamente in TR (e parzialmente nella zona intermedia 7N-TR).
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Fig.
11
- Nella fase finale della piena, la Grotta
di Lazzaro Jerko (LJ)
non soffia più, mentre il riempimento dei grandi
vani
della caverna Lindner porta a violenti uscite d’aria dall’ingresso
dell’Abisso
di Trebiciano (TR).
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L’aria, in questa fase, fuoriesce dalla botola di TR ad una velocità ben al di sopra dei 100 km/h e la quota raggiunta dal livello dell’acqua può superare anche i 100 m slm (Fig. 11).
Il ragionamento sopra riportato è puramente indicativo e schematico. Bisogna inoltre interpretarlo di volta in volta poiché ogni piena ha un proprio andamento specifico. Solo per fornire dei valori di puro riferimento, nella fase finale della piena risulta che per ogni 10 mm di pioggia scesa nell’area dell’alto Timavo, corrispondono all’incirca 10 m di innalzamento dell’acqua nella caverna Lindner dell’abisso di Trebiciano.
Vediamo ora di analizzare alcuni episodi nello specifico, per tentare di rispondere ad alcune domande che da anni hanno tormentato gli speleologi locali interessati a questi straordinari fenomeni naturali.
E’ relativamente facile, dopo l’analisi di quanto abbiamo sopra riportato, capire perché soffia prima LJ e dopo TR (un fenomeno che abbiamo definito di “controcorrente”) o perché, in alcuni specifici casi, vi sia fuoriuscita d’aria solo nell’una o nell’altra grotta. Il soffio contemporaneo è riscontrabile solamente per un breve periodo di tempo (massimo qualche ora e dipende dalle tipologia della singola piena). Quasi sempre, prima sarà LJ a soffiare forte e TR poco; poi TR “scoppierà”, mentre LJ diventerà quasi inattiva.
A comprova di quanto sopra affermato, è possibile osservare come i luftlocher a valle (LJ e LF) siano più sensibili dopo modesti eventi piovosi, quindi se non piove tanto da riempire tutte le caverne, LJ soffierà notevolmente, LF mediamente e 7N-TR poco o nulla.
Per i luftlocher interposti fra LJ e TR valgono le stesse leggi, che rappresentiamo in Fig. 12 (attenzione, le indicazioni sono da considerarsi qualitative e non quantitative):
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Fig.
12
- Lo schema evidenzia il comportamento
delle varie grotte soffianti nella zona d’indagine (da LJ a TR) in
presenza
di una piena del fiume Timavo di media/grande intensità. Emerge come le
cavità
seguano il comportamento previsto, meno il pozzo c/o il casello
ferroviario di
Fernetti, n. 87 VG (PF)
che rappresenta (come indicato) un’evidente
anomalia
rispetto alla teoria complessiva. Dopo il momento di equilibrio
indicato al
punto 6, inizia il calo della piena e si ripropone la stessa sequenza
di
attivazione solo al contrario rispetto alla fase “di monta” della piena
stessa.
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Relativamente alla sequenza ed all’intensità dei flussi in aspirazione (piena in calo), sono ovviamente riscontrabili comportamenti invertiti rispetto alle piene in crescita: come TR soffia maggiormente quando a valle tutte le caverne a pelo libero sono state riempite, TR entrerà in aspirazione per primo e, scesa l’acqua nella caverna Lindner fino alla quota di 30-40 m s.l.m., inizieranno ad aspirare progressivamente tutte le altre cavità poste più a valle (rispettivamente LF ed infine LJ).
Seguendo questa logica è possibile azzardare anche l’ipotetica altezza (ed ampiezza) delle caverne presenti alla base delle grotte ancora da esplorare.
Molto probabilmente, la quota media dell’acqua in LF, facendo una media tra LJ (6 m s.l.m.) e TR (12 m s.l.m.), e considerando la maggiora vicinanza a TR, si aggira tra i 9-10 m s.l.m. (Fig. 13)
Difatti la cavità inizia a soffiare leggermente dopo la LJ ed in anticipo rispetto a TR.
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Fig.
13
– Rappresentazione schematica della Grotta
Meravigliosa di Lazzaro Jerko (LJ),
della Luftloch - ancora in fase di
scavo (LF)
e dell’Abisso di Trebiciano (TR).
Le quote medie in cui scorrono le
acque
sotterranee sono 6 m s.l.m. alla LJ
e 12 m s.l.m. alla TR.
La quota
relativa
alla LF,
vista la sua posizione rispetto alle altre due cavità,
dovrebbe essere
di circa 10 m s.l.m. A parità di innalzamento del livello dell’acqua,
il volume
dell’aria in uscita sarà proporzionale alla superficie a pelo libero
dell’acqua
nelle rispettive caverne terminali.
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Applicando ulteriormente questo ragionamento, ipotizzando in LJ un innalzamento dell’acqua di 10 m, di 5 m in LF e nessun aumento di livello in TR, se LF soffierà tanto potremo dedurre che la superficie libera ed il volume disponibile della sua caverna terminale sarà di una certa entità; viceversa se LF soffierà poco è probabile che le cubature siano invece alquanto ridotte.
Le stesse deduzioni possono essere applicate anche nel caso di un innalzamento dell’acqua di 20 m in LJ, di 15 m in LF e di 10 m in TR, oppure di 30 m in LJ, 25 m in LF e di 20 m in TR. Se invece LJ non soffia più, mentre sia LF che TR ancora, significa che LF ha spazio libero da riempire sopra i 30 m di livello (corrispondente ad una quota di almeno 40 m s.l.m.) (Fig. 14).
Quando si bloccherà il flusso d’aria in LF, quindi, l’altezza dell’acqua in TR corrisponde circa all’altezza della stessa nella caverna di LF; dalle nostre osservazioni possiamo quindi dedurre che la caverna terminale della Luftloch dovrebbe possedere un’ altezza di circa 40 m rispetto al livello medio dell’acqua del fiume. Tale ipotesi verrà presto confermata, o meno, con il progredire delle esplorazioni all’interno di questa cavità (Fig. 15).
Nel momento che LF non soffia più, i flussi non si interrompono in 7N e TR. Le caverne presenti in 7N e TR devono quindi avere altezze simili, anche se 7N interrompe prima il suo flusso d’aria in uscita (quindi l’altezza dell’ipotetica caverna in 7N dovrebbe corrispondere circa alla quota di 80-90 m s.l.m.).
In base a queste deduzioni si può spiegare anche l’anomalia rispetto agli altri sfiatatoi di PT. Il suo flusso d’aria si interrompe prima della LJ, quindi è da supporre l’esistenza di una caverna con altezza minore della LJ. Anche l’entità del flusso d’aria espulso nelle ore di piena ci fa immaginare un’estensione della caverna sotterranea inferiore agli altri luftlocher già esplorati.
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Fig.
14
– Quando la grotta LJ
smette di soffiare,
vuol dire che l’acqua ha completamente riempito le caverne terminali,
con un
aumento del livello dell’acqua pari a circa 30 m. La LF continua ancora
a
soffiare, in quanto non è stato ancora riempita completamente la sua
caverna. Anche
TR
continua a soffiare.
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| Fig. 15 – Ad un certo punto sia LJ che LF non soffiano più. Questo significa che sono state riempite completamente le loro caverne terminali. Questo non accade per TR, in cui rimane da colmare ancora un considerevole volume. Sulla base di queste considerazioni è possibile affermare che la caverna posta alla fine della LF dovrebbe avere un’altezza rispetto al livello medio dell’acqua pari a circa 40 m. |
Deducendo l’altezza, considerando i flussi di aria più o meno intensi nell’evento di piena e in base al calcolo della cubatura dell’aria in uscita dalla grotta, ci si può fare un’idea abbastanza precisa di ciò che si ha sotto i piedi. La cubatura d’aria si può calcolare misurando dall’inizio della piena alla fine la velocità (km/h trasformabili in m/s) dell’aria da una sezione costante (ad esempio 10 x 10 cm). Considerando le perdite d’aria e facendo magari i calcoli per difetto (per non farsi false aspettative) si estrapola la cubatura totale. Così per ogni luftloch non ancora aperto possiamo ipotizzare la cubatura della caverna terminale, la sua altezza complessiva e (dal confronto con le grotte conosciute) la superficie libera dell’acqua alle varie altezze.
Considerazioni
Riassumendo: nel caso di elevate precipitazioni, il Timavo Superiore (Reka) s’ingrossa e porta nel sottosuolo più acqua di quanta riesca ad essere smaltita dai passaggi compresi fra LJ e RD. L’acqua attraversa la caverna Lindner in TR, producendo però, in questa fase, solo un modesto innalzamento del livello. L’acqua arriva quindi in zona LJ dove incontra il sopra citato “muro d’acqua” ed inizia ad accumularsi originando - proprio in corrispondenza delle caverne in LJ - un primo consistente fenomeno di innalzamento del livello. Con l’aumentare di tale livello, nel corso delle prime ore, è solo LJ a soffiare considerevolmente.Dopo un certo innalzamento del livello in LJ, iniziano ad attivarsi in modo significativo i luftlocher intermedi, partendo da valle verso monte. In seguito, quando alla LJ si è verificato un innalzamento che ha portato l’acqua allo stesso livello di TR, inizia ad aumentare anche l’acqua in TR. L’iniziale innalzamento in TR non corrisponde ad un immediata ed intensa fuoriuscita di aria dal suo ingresso, in quanto la parte bassa della caverna non presenta ancora cubatura molto elevate.
Non appena nell’abisso di Trebiciano l’acqua arriva a circa 50 m di livello (corrispondenti a circa 62-65 m s.l.m.), LJ smetterà di soffiare e solo TR e le cavità con caverne più alte di LJ continueranno a soffiare, e più tali caverne si satureranno, più l’acqua si accumulerà in TR, intensificandone il soffio.
Ulteriori considerazioni
E’ possibile che, durante le forti precipitazioni, si attivino ulteriori sistemi di canalizzazioni che in periodi di morbida sono poco utilizzati, sistemi di cui fanno parte anche le gallerie e le caverne a pelo libero che si trovano al termine delle grotte timaviche, posti a livelli più alti rispetto ad altri dreni molto più profondi e diretti (modello tridimensionale che presenta flussi idrici differenziati non solo in una visione planimetrica, ma posti anche a quote diverse).Su questo argomento ci sono precisi indizi a riguardo: il primo è la presenza di maggiori depositi organici a TR (resti vegetali) trasportati dopo forti piene.
Il secondo è la presenza a TR dello Pterostichus, insetto carabide che, proveniente dalla valle del Timavo Superiore (Reka), non riuscirebbe a vivere senza aria attraversando per chilometri delle gallerie sommerse, ma che invece potrebbe resistere a brevi periodi immerso nell’acqua e quindi arrivare a TR tramite grosse condotte allagate solo in casi eccezionali ed attive con grandi piene. Difatti lo Pterostichus non è stato segnalato alla LJ, forse per il limitato numero di esemplari che riesce a raggiungere questa caverna ed impedisce la formazione di una nuova colonia, o forse perché da TR alla LJ non esistono canalizzazioni dirette che si attivano con grosse piene e che permetterebbero la sopravvivenza dell’insetto, ma solo passaggi più profondi sempre e totalmente allagati.
Con le piene medio/basse o in periodi di morbida i tratti totalmente allagati sarebbero quindi troppo lunghi da consentire la sopravvivenza nell’acqua di questi insetti. Al contrario, con forti piene si attiverebbero canalizzazioni temporanee a quote superiori (da SK fino a TR) con flussi d’acqua rapidi che porterebbero l’insetto, come i vari resti organici, a raggiungere TR senza grossi “filtri” o tratti sifonanti troppo lunghi.
| L'articolo sopra
riportato rappresenta l'evoluzione di alcune teorie
nate in base a recenti osservazioni, sulle quali stiamo lavorando
negli ultimi anni. Per gli interessati, è possibile anche scaricare l'intera relazione in formato PDF. |
















