Gemeinsam ist ihnen allen, dass kaum Sonnenlicht von außen eindringt. Deshalb ist es hier im Erdinneren kühl und dunkel. Damit sie als Höhlen gelten, müssen sie mindestens so groß sein, dass Menschen sie betreten können und außerdem auf natürlichem Weg entstanden sein. Wie das geschieht, ist allerdings unterschiedlich.

Viele Höhlen bilden sich dort, wo Wasser lösliches Gestein auswäscht. Steinsalz und Gips gehören dabei zu den Gesteinen, die schon in reinem Wasser gelöst werden. Kalkstein dagegen ist erst in saurem Wasser löslich. Die Lösung wird weggeschwemmt; manchmal fließen ganze Bäche oder sogar Flüsse durch das Erdinnere. Zurück bleiben unterirdische Hohlräume, die mit der Zeit immer größer werden. Ein ganzes Labyrinth aus Gängen kann sich hier bilden. Man spricht bei diesen Vorgängen auch von Karst.

Manche Höhlen entstehen nicht erst nach, sondern zur gleichen Zeit wie das Gestein. Nach einem Vulkanausbruch ist so etwas möglich. Wenn dünnflüssige Lava an der Oberfläche abkühlt und fest wird, kann unter dieser Schicht noch immer heiße Lava fließen. Ist dieser Lavastrom schließlich abgeflossen, bleiben im erstarrten Gestein Tunnel übrig, die Hunderte von Metern lang sein können. Solche Lavahöhlen gibt es zum Beispiel auf Hawaii.

Weil in die natürlichen Hohlräume wenig Licht eindringt, sind hier nur wenige Lebewesen zu Hause. Gut angepasst an die eher lebensfeindlichen Verhältnisse sind winzige Tierchen wie der Grottenolm oder der Höhlenflohkrebs. Menschen hingegen suchten Höhlen nur zeitweise auf – als Unterschlupf, um sich vor Wind und Wetter zu schützen.

Der Grund dafür ist, dass das Gestein der Schwäbischen Alb aus Kalk besteht. Dieses Kalkgestein ist in saurem Wasser löslich. Regenwasser besitzt die notwendige Säure in Form von Kohlensäure: Sie ist aus der Reaktion des Wassers mit dem Gas Kohlendioxid aus der Luft entstanden. Das Kalkgestein der Schwäbischen Alb löst sich also im versickernden sauren Regenwasser allmählich auf, ähnlich wie Brausepulver in einem Glas Wasser.

Die Verwitterung des Kalkgesteins beginnt schon an der Erdoberfläche. Der saure Regen gräbt Rinnen und Klüfte hinein und formt zerklüftete Buckel, die immer steiler werden. Durch Ritzen und Fugen dringt das Wasser ins Erdinnere bis es auf eine wasserundurchlässige Schicht wie Lehm stößt. Bis dahin löst es das kalkhaltige Gestein: Kleine Löcher werden zu großen Hohlräumen, feine Rinnen zu weiten Gräben. Ein weit verzweigtes Netz unterirdischer Flüsse, Täler und Höhlen entsteht.

Im abfließenden Wasser ist viel Kalk enthalten. Wenn dieses kalkhaltige Wasser verdunstet, bleibt der gelöste Kalk zurück und lagert sich wieder ab. An solchen Stellen wachsen Tropfsteine. Manchmal sinken oder stürzen die Hohlräume auch unter dem Gewicht der Gesteinsdecke ein. An diesen Stellen sind an der Erdoberfläche Mulden zu sehen, die Dolinen genannt werden.

Solche Höhlenlandschaften aus verwittertem Kalkstein sind nicht nur auf der Schwäbischen Alb zu finden. Es gibt sie auch an vielen anderen Stellen der Erde, zum Beispiel in Slowenien. Von dort stammt auch der Name für diese Landschaftsform, die bei uns Karst heißt. Der slowenische Ausdruck dafür lautet so ähnlich, nämlich Kras.

Erzeugt wird das „Streifendesign“ schon bei der Bildung des Gesteins. Ausgangsmaterial ist Verwitterungsschutt, der von Wasser oder vom Wind davongetragen wird. Flüsse, Gletscher und Staubstürme verlieren irgendwann an Kraft: Flussläufe werden zur Mündung hin immer langsamer und strömen schließlich ins Meer oder einen See. Gletscher dringen in wärmere Regionen vor und schmelzen ab. Auch Staubstürme lassen irgendwann nach. Dann können sie Staub, Sand und Geröll nicht mehr weiter befördern. Das mitgeschleppte zermahlene Gestein setzt sich ab. Mit der Zeit bildet das abgelagerte Material eine immer höhere Schicht – das Sediment. Besonders auf dem Meeresboden und auf dem Grund von Seen, wo Flüsse viel Material anschwemmen, sammeln sich solche Sedimente, darunter auch Reste von toten Tieren oder Kalkschalen.

Nach und nach schichten sich verschiedene Sedimente übereinander. Eine Schicht kann zum Beispiel aus Sandstein bestehen: Zu Trockenzeiten hat hier der Wind Wüstensand angeweht. Steigt der Meeresspiegel wieder an, wird diese Schicht von Wasser bedeckt: Kalkschalen von Meerestieren sinken auf den Meeresgrund und lagern über dem Sand eine weitere Schicht an. Über Jahrmillionen veränderte sich das Klima immer wieder und sorgte dafür, dass der Meeresspiegel schwankte. Dadurch konnten sich verschiedene Schichten ablagern.

Im Laufe der Zeit wird die Sedimentdecke immer dicker. Unter der Last des eigenen Gewichts werden die anfangs lockeren Sedimente immer stärker zusammengepresst, kleine Hohlräume verschwinden, die Masse verdichtet sich. Weitere Schichten lagern sich darüber, das Sediment wird immer fester und schließlich unter Druck zu Sedimentgestein. Dieser Vorgang heißt in der Geologie auch Diagenese. Werden dabei zum Beispiel Schalen winziger Meerestiere zu Stein gepresst, entsteht Kalkstein. Feine Sandkörner aus Quarz verkitten sich unter dem hohen Druck zu Sandstein.

Neben Geröll setzten sich auch tote Tiere ab, zum Beispiel Fische auf dem Meeresgrund. Luftdicht abgeschlossen blieben ihre Knochen und Schuppen erhalten und versteinerten. Solche Fossilien haben sich im Stein verewigt. Sie verraten noch nach Jahrmillionen vieles über die Zeit, in der sich das Sediment gebildet hat. Daher können Geologen in den Gesteinsschichten lesen wie in einem Geschichtsbuch.

Normalerweise ist für uns nur die oberste Schicht sichtbar. Wenn sich jedoch ein Fluss durch das Sedimentgestein gräbt, es bei der Gebirgsbildung angehoben oder in einem Steinbruch frei gesprengt wird, erhalten wir einen Blick auf den Querschnitt. Die einzelnen Sedimentschichten sind dann als „Streifen“ oder Bänder im Gestein gut zu erkennen.

Der Grund für diese Verwandlung: Das Gestein an der Erdoberfläche ist ständig Wind und Wetter ausgesetzt. Dringt zum Beispiel Wasser in Gesteinsritzen ein und gefriert, sprengt es den Stein auseinander. Diesen Vorgang nennt man Frostsprengung. Auch durch Temperaturwechsel zwischen Tag und Nacht und durch die Kraft von Wasser und Wind wird das Gestein mürbe. Mit anderen Worten: Es verwittert. Dieser Vorgang lässt sich auch an Gebäuden oder an Steinfiguren beobachten. Bei der Verwitterung zerfällt das Gestein in immer kleinere Bestandteile bis hin zu feinen Sand- und Staubkörnern. Verschiedene Gesteine verwittern unterschiedlich schnell: Granit ist zum Beispiel viel beständiger als der vergleichsweise lose Sandstein.

Manche Gesteinsarten lösen sich sogar vollständig auf, wenn sie mit Wasser in Berührung kommen, zum Beispiel Steinsalz und Kalk. Steinsalz ist chemisch das Gleiche wie Kochsalz – und das löst sich ja bereits in gewöhnlichem Wasser auf. Kalk ist etwas beständiger, aber in säurehaltigem Wasser löst sich auch Kalkgestein auf. Säure entsteht zum Beispiel, wenn Regenwasser in der Luft mit dem Gas Kohlendioxid reagiert. Dieser „saure Regen“ greift das Kalkgestein an und löst es im Laufe der Zeit auf. An der Erdoberfläche hinterlässt die Verwitterung zerklüftete Kalkstein-Landschaften, unter der Erde entstehen Höhlen.

Doch nicht nur Lösungsverwitterung, auch Hitze und Druck zermürben und zerbröseln Gestein unter der Erdoberfläche. Wo Pflanzen wachsen, da graben sich Wurzeln ein, sprengen das Gestein stückchenweise auseinander und sorgen ebenfalls dafür, dass es Millimeter für Millimeter abgetragen wird.

Die Verwitterung bearbeitet auf diese Weise nicht nur einzelne Felsen, sie nagt an ganzen Gebirgsketten. Bis der Schwarzwald so flach ist wie der Norden Kanadas dauert es aber noch ein paar Millionen Jahre.

Die Antwort darauf verrät schon ihr Name: Tropfsteine entstehen durch das Tropfen von Wasser. Entscheidend ist dabei, dass es sich nicht um reines Wasser handelt. Die Wassertropfen enthalten Kalk, der sich aus dem Kalkstein der Umgebung gelöst hat. Wenn das mit Kalk gesättigte Wasser verdunstet, bleiben Kalkreste zurück. Ähnliche Kalkspuren kennen wir aus Gebieten, in denen „hartes Wasser“, also Wasser mit hohem Kalkgehalt, aus dem Hahn fließt. Dort setzen sich am Spülbecken oder am Boden eines Wasserkochers Kalkreste ab. Doch was dort häßliche Flecken verursacht, schafft in den Höhlen fantastische Formen: Ganz langsam und allmählich wachsen die Kalkablagerungen als feucht glänzende Zapfen von der Decke herab: die Tropfsteine oder Stalaktiten.

Wenn von den Stalaktiten kalkhaltiges Wasser herabtropft, bilden sich direkt unter ihnen wie in einem Spiegelbild ebenfalls Tropfsteine: die Stalagmiten. Sind Stalaktiten und Stalagmiten groß genug, wachsen sie zusammen und bilden eine Säule. Neben den Tropfsteinen gibt es noch andere interessante Gebilde in einer solchen Höhle. Dort, wo Wasser an der Decke entlang rinnt, bleiben Kalkspuren zurück, die so ähnlich aussehen wie Vorhänge. Man nennt sie deshalb auch „steinerne Gardinen“.

Im Durchschnitt wachsen Tropfsteine etwa einen Millimeter in zehn Jahren. Wie schnell es tatsächlich geht, hängt von der Menge des herabtropfenden Wassers ab und davon, wie viel Kalk darin gelöst ist. Auch die Temperatur in der Höhle spielt eine Rolle: Je wärmer es ist, desto mehr Wasser verdunstet. Dadurch bleibt mehr Kalk zurück und die Tropfsteine wachsen schneller.

Wer eine Tropfsteinhöhle besuchen will, kann auf die Schwäbische Alb fahren: In diesem Karstgebiet gibt es sehr viele davon. Aber auch in anderen Gegenden Deutschlands sind Tropfsteinhöhlen zu finden, zum Beispiel die Atta-Höhle im Sauerland oder die Iberger Tropfsteinhöhle im Harz.

Auch Tsunamis können durch Vulkanausbrüche entstehen: Die Explosion der Vulkaninsel Krakatau im Jahr 1883 verursachte eine Flutwelle, die noch Tausende von Kilometern entfernte Regionen überschwemmte. Sogar Erdbeben folgen manchmal auf solch einen explosiven Vulkanausbruch. Bei diesen Beben entladen sich aufgebaute Spannungen in der Erde.

In Island löste der Ausbruch von über hundert Vulkanen in der Laki-Spalte im Jahr 1783 eine Hungersnot aus. Durch den Ausbruch gelangten giftige Gase in die Luft. Das Gift setzte sich ab und verseuchte die Schafweiden. Die Tiere starben am vergifteten Futter, geschätzte zehntausend Menschen wegen der folgenden Hungersnöte.

Den „Laki-Feuern“ auf Island folgte eine Abkühlung, die noch weit entfernt zu spüren war. Die aufsteigende Aschewolke verdunkelte den Himmel, starke Winde kamen auf und die Temperatur sank. Ganz Nordeuropa erlebte danach einen ungewöhnlich kalten Winter. Tatsächlich verändern Vulkanausbrüche das Klima. Schuld daran sind vor allem die ausgestoßenen Schwefelgase, die in der Luft feine Schwefelsäuretröpfchen bilden, die lange in der Atmosphäre schweben. Das Sonnenlicht wird von den Tröpfchen gestreut und zum Teil zurückreflektiert. Dadurch kann die Durchschnittstemperatur auf der ganzen Erde sinken.