El Rillenkarren: un tipus particular de biocarst?: primeres dades
ENDINS, n.O 17-18. 1992. Palma de Mallorca.
EL RILLENKARREN:
UN TlPUS PARTICULAR DE BIOCARST?
Primeres dades
per Lluís FIOL*, Joan FORNÓS** i Angel GINES***
Resumen
Análisis químicos y observaciones microscópicas realizadas a partir de rocas con lapiaz
han permitido demostrar que el arranque de pequeñas partículas calizas es uno de los prin-
cipales procesos que están implicados en el crecimiento de las estrías de lapiaz (Rillenka-
rren). Este tipo de remoción mecánica de partículas calizas se produce a causa del impacto
de las gotas de lluvia, pero su efecto se ve incrementado debido a que previamente numero-
sas células algales han corroido la superficie calcárea debilitando su estructura cristalina. Se-
gún parece, estas frágiles micromoríologías de origen biokárstico son fundamentales en el
desarrollo de las estrías de lapiaz, añadiéndose a los bien conocidos controles físico-quími-
cos que intervienen en la formación de una morfología kárstica de disolución tan caracterís-
tica como lo es el Rillenkarren.
Abstract
Chemical data and microscopy have shown that removal of small limestone particles is
one of the most significant processes involved in the growth of Rillenkarren. This kind of me-
chanical detachment is caused by the impact of rain drops but their effect is greatly increased
when algae cells have previously corroded the surface of the limestone, weakening its crys-
talline structure. These fragile micromorphologies of biokarstic origin are fundamental in the
development of Rillenkarren, contributing to the well-known physico-chemical controls invol-
ved in the formation of karstic dissolutional morphologies as characteristic as those of Rillen-
karren.

Introducció
Encara que els processos que donen origen a les
racterístiques rnorfornetriques (BOGLI, 1960; GLEW,
estries de <<lapiaz,, (Rillenkarren) no són de rnornent
1977; BOGLI, 1980; JENNINGS, 1985; FORD &
del tot coneguts, diversos autors han dernostrat, tarn-
LUNDBERG, 1987; FORD & WILLIAMS, 1989).
.
bé arnb rnetodes experirnentals, la irnportáncia decisi-
Recents observacions ens han perrnes detectar
va que poden arribar a tenir factors corn la intensitat
que part del carbonat calcic que és retirat per I'aigua
de la pluja, el tarnany de la gota, la temperatura i la
que irnpacta sobre el Rillenkarren prové de I'arrosse-
viscositat de I'aigua en el desenvoluparnent de les es-
garnent de petites partícules que són arrencades de la
tries de <<lapiaz,,. Esta arnplarnent assurnit a la literatu-
roca i que apareixen associades a cel.lules algals. En
ra científica que aquesta rnorfologia es genera en el
efecte, a conseqüencia de les analisis d'aigua de pluja
rnornent de I'irnpacte de les gotes de pluja sobre la
i d'escorrentia sobre roques colonitzades per liquens
roca i que en aquestes condicions nornés factors-quí-
endolítics i no colonitzades, que s'han duit a terrne du-
rnics poden explicar el seu creixernent i les seves ca-
rant 30 rnesos (Gener 88 - Juny 90), varern observar
les diferencies entre filtrats de les aigües recollides
*
Dept. Biologia Ambiental (Laboratori de Bothnica).
"
després de les pluges, de tal manera que els proce-
Dept. Ciencies de la Terra.
"'
dents de les roques no colonitzades presentaven sem-
Federació Balear d'Espeleologia; Laboratori d'Ecologia.
Universitat de les llles Balears, carretera de Valldemossa km. 7.5,
pre una coloració rnés obscura (Figura 1).
E-07071 Palma de Mallorca.
Arnb posterioritat cornencarem un rnostreig siste-

matic consistent a fer passar aigua destildada per da-
El metode emprat per a conseguir aigües d'es-
munt les roques esmentades a la fi d'estandaritzar al
correntia a partir d'aigua destiklada ha consistit a si-
maxim el metode per a la recollida de dades, aixi com
mular una pluja amb 500 ml d'aigua destilalada des de
realitzar mesures d'alcalinitat successives de les dife-
40 cm d'altura amb I'ajuda d'una botella de plastic de
rents mostres, ja que observarem viratges repetits en
les utilitzades al laboratori.
conservar-les dins recipients ben tancats, la qual cosa
Les primeres proves es feren a I'exterior, a'íllades
faria suposar la presencia d'una fracció particulada.
de la influencia directa de la pols del sol; ja fos mitjan-
Per aquest fet les observacions de tipus químic es van
Cant I'aigua de la pluja, o amb la utilització d'aigua
complementar amb observacions microscopiques
destil4ada en les primeres 24 h després de plujes suc-
de les citades particules i dels organismes acompa-
cessives. Per evitar la possible contaminació per pols
nyants.
calcaria dels voltants, a partir del mes de maig del 91
Els resultats obtinguts vendrian a confirmar un
es va utilitzar una cambra climatica en condicions con-
possible mecanisme, controlat biologicament pel crei-
trolades (temperatura entre 18-22OC, humitat 90% i 14
xement d'algues microscopiques, mitjan~ant
el qual es
h 30 min de llum diaria). Cada dia es va polvoritzar (15
produirien, per corrosió, partícules calcaries amb una
mlldia) amb .una solució que en cap cas presentava
cohesió menor, que podrien ser disgregades en darre-
una alcalinitat superior de 2 mgll.
ra instancia per I'impacte mecanic de les gotes de
De I'aigua d'escorrentia recollida se n'agafava
pluja.
una mostra de 250 ml a partir de la qual es mesurava
Suposant que I'activitat metabolica de les algues,
el PH, conductivitat i alcalinitat. Apuntat el valor obser-
que creixen en condicions extremes sobre les estries
vat en les valoracions, es guardava la mostra dins
(rills), sigui la responsable de la microcorrosió que de-
d'un recipient tancat amb tap de rosca. Al dia següent,
bilita I'estructura cristal,lina de la calcaria (possibilitant
en cas d'haver-se produi't un canvi de coloració es tor-
el despreniment de les particules), ens trobariem da-
nava a mesurar I'alcalinitat. L'operació es repetia tan-
vant d'un cas particular de biocarst (VILES, 1984;
tes vegades com viratges tenguessin lloc. La resta de
TRUDGILL, 1985), fins i tot en un context que teorica-
la mostra es filtrava utilitzant filtres Whatman GFIC
ment depen de factors físico-químics.
(0.4 pm).
Amb el material depositat en els filtres es van
Metodologia
efectuar observacions i mesures emprant una lupa bi-
nocular, un microscopi optic i un microscopi electronic
d'escandallatge. En alguns casos es van realitzar tin-
La metodologia emprada per tal de resoldre la hi-
cions amb vermell dlAlizarina per tal d'identificar les
potesi plantejada ha estat doble. Per una banda I'es-
particules carbonatades. Tambe es va emprar una mi-
tudi de la part particulada resultant del filtrat de les
crosonda per a efectuar analisis semiquantitatives mi-
aigües del rentat d'una mateixa area de roca calcaria
neralogiques de les particules.
amb Rillenkarren (RK) i de roca calcaria amb una su-
Tambe van ser preparats fragments de les roques
perfície totalment polida (RP). Per altra banda, I'analisi
citades per a observar-ne en detall la superfície aixi
química de les aigües d'escorrentia per tal de quanti-
com les zones de fractura.
ficar els valors de carbonats dissolts i les seves carac-
terístiques fisico-químiques.
Resultats i discussió
Quan es mesuren alcalinitats a I'aigua d'escorren-
tia unicament es valoren els carbonats dissolts. Els vi-
ratges successius que presenten les respectives mos-
tres indiquen la presencia d'una fracció particulada
que no entra en aquesta primera valoració (Figura 1)
i que queda explicitada en la Taula 1 (CP). A la Figura
3 es representen les mesures efectuades de les parti-
cules d'aquesta fracció i que comentarem més tard.
Els respectius viratges tenen lloc a causa de I'acidifi-
caci6 del medi pel metode d'analisi emprat i que supo-
sa la subsaturació d'aquest amb la dissolució posterior
de les diferents particules.
Figura 1: Aspecte que presenten els filtres després del filtratge de
Per tal de rebutjar la possibilitat que els viratges
les mostres de calcaria amb Rillenkarren (RK) i calchria
tenguessin un altre origen (contaminació, etc.), ocasio-
polida (RP).
nalment es va utilitzar I'aigua filtrada per mesurar no-
Figure I : Appearance of filtration from limestone with Rillenkarren
(RK) and when polished (RP).
vament I'alcalinitat seguint el mateix procés ja indicat.

Com ja hem apuntat, els valors d'alcalinitat de
tes cavitats pseudocilíndriques resultat de la seva
I'aigua d'escorrentia a RK els separarn en tres blocs
activitat i que denoten un habitat des d'epiiític a endo-
com a conseqüencia de les diferents condicions en
Iític (Figura 2).
que s'ha duit a terme I'experimentació.
Com apunten POMAR et al. (1975) des del punt
De I'observació dels resultats de RK carbonats
de vista petrografic aquesta acció biologica es carac-
dissolts (CD) (Taula 2) es despren una clara diferencia
teritza per la destrucció de la textura original com a
entre els valors obtinguts a partir de I'aigua de pluja i
conseqüencia de I'acció perforant a causa de I'activitat
la resta dels valors amb I'aigua destilalada. Aquest fet
corrosiva. Aquesta origina la perdua de la cohesió in-
pot explicar-se pel major grau d'agressivitat que pre-
tercristal.lina i dóna lloc a una micritització i rnicroes-
senta I'aigua de pluja corn a conseqüencia de les
paritització intensa.
substancies que du en dissolució i que es fa evident
L'acció d'aquestes algues cianofícies, acompa-
en els seus valors de conductivitat (Taula 1). A partir
iiyada probablement d'altres organismes, facilita el
de la utilització d'aigua destildada es nota, no única-
posterior descalcarnent de les partícules calcaries per
rnent una disminució en els valors de CD (Taula 2)
I'irnpacte de les gotes d'aigua.
sinó tarnbé una estabilització significativa.
L'analisi de la grafica (Figura 3) del tamany de les
Tarnbé són prou remarcables les diferencies
partícules procedents del filtrat, mostra una corba bi-
quant als valors de RK carbonats particulats (CP)
rnodal amb un pic molt pronunciat rnhirn d'ordre <<mi-
obtinguts (Taula 2) que atribuirn al fet d'estandaritzar
crita,, (<5pm) i un altre punt maxim molt menys irnpor-
la intensitat i I'impacte, i afavorir les condicions de
tant (48pm) i que correspon a agregats. Les partícules
creixement de les algues, el que suposa I'increment
situades dins de I'interval (0-20pm) representen la
de la seva activitat corrosiva darnunt la roca, a partir
fracció rnés abundant i corresponen a fragments <+id¡-
de la utilització de la cambra clirnatica.
viduals,, resultat del procés de la micritització dels
L'estudi del material particulat resultat del filtratge
cristalls de calcita. La fracció més gruixada presenta
mostra la presencia de la cianofícea croococal Chroo-
uns intervals més amples (20-75pm) i que corn hern
coccus minutus (Kütz.) Nag. (Figura 2), que queda
dit, corresponen a agregats fortarnent micrititzats i que
confirmada en els raspats efectuats a diferents roques
van acompanyats d'algues (Figura 4).
amb Rillenkarren tant en I'observació al microscopi
La utilització de la roca polida es va fer arnb la in-
optic com en el microscopi electronic d'escandallatge.
tenció de demostrar la importancia decisiva dels mi-
Aquestes algues cianofícies estan associades a peti-
croorganismes en el procés, i contrastar amb I'efecte
Figura 2: a) Observació de les algues cianofícies al microscopi
electronic d'escandallatge on es remarca I'acció corrosiva
damunt la roca. Escales grhfiques: 20vm i 10pm. b) Di-
buix de detall de Chroococcus minutus (Kütz.) Nag.
Figure 2: a) SEM showing corrosive action of blue-green algae on
the rock. Scale bars: 20pm and 10pm. b) Drawing of de-
tails of
Chroococcus minutus (Kütz.) Nag.

2,o -
l0!3
freqüencia
1,s -
1,o -
100 -
0,s -
freqüencia
-
-
-
80 -
.
0,o
1
'
1
~
I
-
l
'
L
'
l
'
. I ' l
O
1 O
2 O
3 O
4 0
5 O
6 O
7 O
8 O
60 -
diametre mitjti (pm)
40 -
20 -
I
'
I
.
l
.' l . - I . I . ' . I . '
O

o
.
.

I

O
1 O
2 O
3 O
40
5 O
6 0
7 0
8 0
ditimetre mitjti (pm)
Figura 3: Grafica de freqüencies de les mesures efectuades sobre
Figure 3: Frequencies of size fractions of filtered particles. Ordinate
les partícules obtingudes en el filtratge. La freqüencia en
values are arithmetic and logarithmic.
ordenades se representa de forma normal i logarítmica.
rnecanic de I'irnpacte de la gota (BRANDT, 1990), per
un valors de CD
rn2/any i de CP de 1.60
tal d'elirninar la idea que tot el procés obeís tan SOIS
g/m2/any i T de 3.1 8 g/rn2/any; rnentre que per a la RP
a processos de tipus físico-quírnic.
resulten valors de CD de 0.36 g/rn2/any, CP de 0.12
Corn s'observa a la Taula 2, els valors de la pri-
g/rn2/any i T de 0.48 g/rn2/any.
mera deterrninació de I'alcalinitat referits a una rnatei-
xa area són significativarnent rnés baixos (en quasi 1
ordre de magnitud) en el cas de la roca polida. La rna-
Conclusions
jor alcalinitat enregistrada en el cas de la RK s'explica
per I'incrernent de superfície (microtopografia rnés po-
Dins del procés de forrnació de la típica rnorfolo-
rosa) originada per I'activitat biologica (Figura 5a),
gia carstica de dissolució que és el Rillenkarren, hi in-
mentre que a la roca polida (Figura 5b), corn a conse-
tervé tarnbé el procés de descalcarnent rnecanic de
qüencia del tractarnent rnecanic, presenta una menor
fragrnents de la roca causat per I'irnpacte de les gotes
superfície de contacte; encara que la petita fracció
de pluja. Aixo ocasiona darnunt la roca carbonatada
particulada que perrnet en la rnajoria dels casos una
una perdua no tan sols d'una fracció dissolta sino tarn-
segona valoració, es deu a I'efecte rnecanic de I'irn-
bé d'una fracció particulada.
pacte de la gota sobre la textura resultant del polit (Fi-
La fracció particulada esdevé rnés irnportant com
gura 5b). S'ha de remarcar que en el cas de RP
a conseqüencia de I'acció dels rnicroorganisrnes, que
aquesta segona o, fins i tot, tercera valoració, no su-
provoquen la rnicritització de la roca, debilitant I'es-
pera en cap cas 1 rng/l, i dóna per tant valors rnolt in-
tructura cristal.lina, i afavoreixen la desintegració rne-
ferior~
als de la RK (Taula 1).
canica per I'irnpacte de les gotes de pluja.
Una primera aproxirnació de la importancia quan-
En les rnostres estudiades de Rillenkarren, I'única
titativa que representa el procés esrnentat, es pot
especie identificada fins ara ha estat la cianofícea
obtenir a partir dels resultats que tenirn fins ara, refe-
Chroococcus minutus (Kütz.) Nag., responsable del
rint els valors tant de carbonats dissolts (CD) i els to-
procés de rnicrocorrosió de la superfície de la roca.
tals (T) a la superfície de les roques que hern emprat.
L'acció biologica, endernés, és la responsable de
Així ens resulta que en el cas de les condicions arn-
la forrnació d'una rnicrotopografia, que origina un fort
bientals (pluja) tenirn un valor de CD de 11.56 g/rn2/
incrernent de superfície i afavoreix un augrnent de la
any, uns valors de CP de 1.13 g/rn2/any que donen un
fracció de carbonats dissolts.
total (T) de 12.69 g/rn2/any. En el cas de les condi-
Les condicions en que s'ha desenvolupat I'expe-
cions controlades (carnbra clirnatica) tenirn per a la RK

Figura 4: a) Imatge 'al microscopi electrbnic d'un dels agregats que
mostra la presencia d'algues cianofícies. Escala grafica:
100pm. b) Dibuix interpretatiu.
Figure 4: a) SEM of an aggregate showing blue-green algae. Scale
bar: 100pm. b) Drawing of the same.
Figura 5: a) Fotografies al microscopi electrbnic on s ' o b s e ~ a
I'in-
Figure 5: a) SEM showing surface afea increase due to biological
crernent de superficie deguda a I'acció biolbgica (RK). Es-
action (RK). Scale bars: 100pm and 2Opm. b) Detail of
cales grafiques: 100pm i 20pm. b) Detall de la superficie
polished surface of sample RP, showing irregulanties
polida a la mostra RP, on S ' O ~ S ~ N ~
una certa irregularitat
which could be the hcipience of a small quantity of carbo-
que pot ser I'origen d'una petita quantitat de carbonats
nated particles. Scale bars: 100pm and IOpm.
particulats. Escales grafiques: 10Opm i 10pm.

Mostra
ALCALlNlTAT (mgll)
PH
CONDUCTIV. (pS)
R K
-
-
R P
H20*
-
R K
E H20
E H20
Data
CD
CP
CD
CP
1
2
3

1
2
(') Els valors entre parentesi ( , ) corresponen a aigua de pluja. Tots els valors d'alcalinitat s'expressen en mgll.
R K - roca
-
carstificada,
- roca polida, H 2 0 - aigua destil.lada, CD - Carbonats dissolts, CP - carbonats particulats (1, 2 i 3 que corresponen a les
S U C C ~ S S ~ V ~ S
valoracions).
Taula 1: Valors de I'analisi d'alcalinitat, pH i conductivitat de les
Table 7: Alkalinity, pH and conductivity of water samples. The hori-
mostres d'aigua. La separació horitzontal de les mostres
zontal distance between samples is a function of the var-
esta en funció de les diferents condicions experimentals. El
ying experimental conditions. The first set corresponds to
primer bloc correspon a aigües de pluja, el segon a aigua
rainwater, the second to distilled water kept outdoors and
destildada a I'exterior i el tercer a aigua destil.lada en carn-
the third to distilled water in a growth cabinet.
bra climatica.
Mostra
ALCALlNlTAT (mgll)
l
RK
-
-
R P
Data
CD'
CP
T
CD
CP
T
050690
24,O
1,5
25,5
151190
9,5
14,O
23,5
f
3
2801 91
7,O
1 ,O
8,O
,
'
Taula 2:
070591
10,O
8,5
18,5
9
t
'
Valors reals de I'analisi d'alcalinitat de les mostres d'aigua.
300591
11,O
12,5
23,5
*
*
La separació horitzontal igual que en el cas de la Taula 1.
130691
6.0
3.0
9,5
1,5
0,5
2,O
O1 0791
7,O
2,5
9,5
2,O
0,O
2,O
160791
8,O
4,3
12,3
1 ,5
0,5
2,O Table 2:
050891
9,2
14,5
23,7
2,o
0,5
2,5 Net values for alkalinity of water samples. Horizontal dis-
tance between samples acin Table 1.
260891
8,5
9,5
18,O
2,O
1,O
3 ,
100991
7,7
10,O
17,7
1,5
1,3
2,8
250991
8,2
11,5
19,7
1,7
1,O
2,7
(*) Valor resultant de la diferencia entre les columnes
CD i H20* de
la Taula 1.
- roca carstificada,
- roca polida, CD - Carbonats
dissolts, CP - C de carbonats particulats (Taula l),-T - total (CD+CP).

Mostra
ALCALINITAT (mgll)
5.e CD
-
RP CP
n
a
x
an
a x
an
% C P ~
n
zx x
an
EX
x an % C P ~
Aigua de pluja
6 190,O 31,7 7,24 18,5 3,l 1,27 8,9
Aigua destil.lada
Carnbra clirnatica
/
54,6 7,8 0,96 55,3 7,9 4,30 50,3
d
14,2 1,8 0,23 4,8 0,6 0.44 25,3
Tots els valors d'alcalinitat s'expressen en rngll.
- roca carstiftada,
- roca polida, CD - Carbonats dissolts, CP - carbonats particulats, T - total (CD+CP).
Taula 3: Valors estadístics globals dels resultats obtinguts i percen-
Table 3: Global statistical values of results and percentatge of partícu-
tatge respecte del total de la part de carbonats particulats.
late carbonates with respect to the total.
carbonats particulats en el procés de formació del Ri-
Bibliografia
Ilenkarren, pot arribar a tenir la mateixa importancia, o
fins i tot superar, el volum de carbonats dissolts.
BOGLI, A. (1960): <gKalklosung und Karrenbildung*. Zeitschrift für
Geomorphologie, N.F. suppl. 2: 4-21. Berlin.
De tot el que s'ha exposat fins ara queda clara la
BOGLI, A. (1980): -Karst Hydrology and Physical Speleologyn.
forta influencia que representa I'activitat dels microor-
Springer-Verlag. 284 phgs. Berlin.
ganismes sobre els processos de carstificació.
BRANDT, C.J. (1990): ~Simulation of the size distribution and erosi-
Amb aquest avanq no es tracta d'extrapolar els
vity of raindrops and throughfall drops,,. Earth Surface Proces-
ses and Landforms,
15: 687-698.
resultats obtinguts al que creim que passa a la natura,
FORD, D.C. & LUNDBERG, J. (1987): <<A
review of dissolutional rills
sinó posar esment a un fenomen encara mal conegut,
in limestone and other soluble rocks,,. Cafena suppl. 8: 119-
pero d'importancia capital per a poder explicar amb
140. Braunschweig.
precisió el procés de dissolució a la superfície del
FORD, D.C. & WILLIAMS, P.W. (1989): aKarst Geomorphology ano
carst.
Hydrology,,. Unwin Hyman Ltd. 601 pags. Londres.
GLEW, J.R. (1977): .Simulation of rillenkarren>>.
Proc. 7th Internatl.
Congress Speleol., Sheffied, 21 8-21 9.
JENNINGS, J.N. (1985): ~Karst
Geomorphology.. Basil Blackwell Ltd.
Agraiments
293 pags. Oxford.
POMAR, L., ESTEBAN, M., LLIMONA, X. i FONTARNAU, R. (1975):
<'Acción de líquenes, algas y hongos en la Telodiagénesis de
El nostre agraiment més sincer per la col.labora-
las rocas carbonatadas de la zona litoral prelitoral catalana.>.
ció del Dr. Ferran Hierro del Servei de Microscopia de
Instituto de Investigaciones Geológicas, 30: 83-1 17.
la U.I.B. en les observacions al microscopi electronic
TRUDGILL, S.T. (1985): ~Lirnestone geomorphology~. Longman.
Londres.
d'escandallatge, a la Dra. Mariona Hernández per la
VILES, H.A. (1 984): <cBiokarst: review and prospect,,. Progress in Phy-
determinació de la cianofícea i a la Sra. Carme Vila i
sical Geography, 8(4): 523-542. Londres.
al Dr. Enric Descals per solucionar els nostres entre-
bancs lingüístics. Al Sr. Enric Massutí per la cessió de
una de les mostres (RP) i a Joan M. Carmona I'ajuda
en les qüestions de infraestructura.