Geologia
Świętokrzyski Park Narodowy i jego otulina należą pod względem budowy i różnorodności geologicznej do jednych z bardziej interesujących miejsc, nie tylko w Polsce, ale całej Europie. To tutaj możemy obserwować utwory geologiczne pochodzące z szeregu rozmaitych epok geologicznych. Odmienność ta występuje na względnie małej powierzchni i przy mniejszym zróżnicowaniu morfologicznym niż w innych polskich górach. Oprócz szeroko reprezentowanej na terenie Parku ery paleozoicznej, występują również utwory pochodzące z ery kenozoicznej (trzeciorzęd oraz czwartorzęd), oraz na małej powierzchni ery mezozoicznej (trias). Niezwykle odporne na wietrzenie utwory paleozoiczne stanowią trzon najwyższych pasm znajdujących się na terenie Parku. Utwory kenozoiczne natomiast, zalegają w głównej mierze na partiach podstokowych oraz w dolinach.
Pasma górskie dzielą doliny: Wilkowska i Dębniańska na północ od Łysogór oraz dolina Bodzentyńska na północ od pasma Klonowskiego. Skały budujące ten obszar to różnowiekowe skały osadowe, przeważnie pochodzenia morskiego (o różnych warunkach sedymentacji). Szczególnym miejscem w ŚPN jest enklawa skarpa „Zapusty”. Różni się od pozostałych elementów morfologicznych, znajdujących się na terenie Parku. Zbudowana jest ona ze skał węglanowych, a nie krzemionkowych, co warunkuje rozwój innych zbiorowisk roślinnych i zwierzęcych.
Pasmo główne (Łysogórskie)
zbudowane jest przede wszystkim z górnokambryjskich, piaskowców kwarcytowych oraz piskowców z przewarstwieniami łupków i mułowców.
Tworzą one rozległe wychodnie przykryte cienką warstwą zwietrzeliny (gleby) w dużej części pokrytej szatą roślinną. W nielicznych miejscach wychodnie piaskowców łysogórskich manifestują się w formie rozsypujących się na bloki skałek a nawet monolitów skalnych. Na przykład szczyt Łysicy, czy wychodnia przed bramą klasztorną. Tutaj mamy możliwość „dotknąć” jednych z najstarszych skał w Polsce, występujących na powierzchni.
To właśnie na tych skałach, w wyniku oddziaływania klimatu peryglacjalnego i silnych procesów wietrzeniowych, powstawały słynne łysogórskie gołoborza. Widoczne są dziś głównie na północnych stokach masywu Łysej Góry i Łysicy.
Pasmo Klonowskie i Pokrzywiańskie zbudowane jest z różnego rodzaju piaskowców dolnodewońskich. Znajdują się one zazwyczaj pod przykryciem gleby porośniętej roślinnością. Na szczycie Bukowej Góry możemy jednak obserwować efektowną wychodnię skalną. Mniej odporne skały ordowiku i syluru (piaskowce, szarogłazy, łupki) z reguły przykryte są warstwami osadów czwartorzędowych – pochodzenia polodowcowego (piaski, gliny), eolicznego (piaski, lessy) bądź rzecznego (piaski, żwiry).
Tworzą one rozległe wychodnie przykryte cienką warstwą zwietrzeliny (gleby) w dużej części pokrytej szatą roślinną. W nielicznych miejscach wychodnie piaskowców łysogórskich manifestują się w formie rozsypujących się na bloki skałek a nawet monolitów skalnych. Na przykład szczyt Łysicy, czy wychodnia przed bramą klasztorną. Tutaj mamy możliwość „dotknąć” jednych z najstarszych skał w Polsce, występujących na powierzchni.
To właśnie na tych skałach, w wyniku oddziaływania klimatu peryglacjalnego i silnych procesów wietrzeniowych, powstawały słynne łysogórskie gołoborza. Widoczne są dziś głównie na północnych stokach masywu Łysej Góry i Łysicy.
Pasmo Klonowskie i Pokrzywiańskie zbudowane jest z różnego rodzaju piaskowców dolnodewońskich. Znajdują się one zazwyczaj pod przykryciem gleby porośniętej roślinnością. Na szczycie Bukowej Góry możemy jednak obserwować efektowną wychodnię skalną. Mniej odporne skały ordowiku i syluru (piaskowce, szarogłazy, łupki) z reguły przykryte są warstwami osadów czwartorzędowych – pochodzenia polodowcowego (piaski, gliny), eolicznego (piaski, lessy) bądź rzecznego (piaski, żwiry).
Klimat
Budowa rusztowa Gór Świętokrzyskich, pasowy układ pasm górskich i dolin, a także znaczne wysokości względne (200 – 350 m.) sprawiają, że klimat jest zdecydowanie różny od klimatu obszarów otaczających Góry Świętokrzyskie.
Po przeanalizowaniu średnich wartości pomiarów meteorologicznych, okazuje się, że klimat wyżej położonych obszarów ŚPN (powyżej 400 m n.p.m.) wykazuje największe podobieństwa do klimatu Beskidu Niskiego i Sądeckiego (600-700 m n.p.m.), a pod pewnymi względami jest podobny do klimatu Suwalszczyzny i Kaszub.
Wzrost wysokości bezwzględnej w Łysogórach niesie za sobą spadek średnich temperatur powietrza. Natomiast wzrost prędkości wiatru i sum opadów (zwłaszcza w postaci stałej), większą ilość dni z zalegającą pokrywą śnieżną oraz krótszym okresem wegetacyjnym. Średnia roczna temperatura powietrza na stacji Św. Krzyż (575 m n.p.m.) wynosi 5,8°C. Najzimniejszy jest styczeń – średnia – 4,6°, a najcieplejszy lipiec 16°C. Średnie temperatury lipca na Św. Krzyżu odpowiadają więc warunkom występującym o tej porze w środkowej Finlandii. O surowych warunkach tych obszarów świadczy również to, że termiczne lato trwa przeciętnie 57 dni, natomiast zima ponad dwukrotnie dłużej (121 dni). Szczytowe partie Łysogór otrzymują zdecydowanie wyższe sumy opadów, niż pozostałe części Parku. Najczęściej suma roczna opadów waha się między 800-850 mm, podczas gdy najniżej położone obszary ŚPN tylko 550-600 mm. W przebiegu rocznym maksimum opadów obserwujemy w lipcu (średnio 113,7 mm) oraz słabiej zaznaczone minimum w marcu (44,9 mm). Bardzo długo, w porównaniu do innych obszarów naszego kraju zalega pokrywa śnieżna (średnio 102 dni w roku). Dłuższy okres z pokrywą śnieżną w Polsce występuje tylko w wyższych partiach Sudetów i Karpat.
Zróżnicowanie klimatyczne (przede wszystkim termiczno-opadowe) warunkowane różną wysokością nad poziom morza, jest przesłanką do wydzielenia trzech pięter klimatycznych w Świętokrzyskim Parku Narodowym. Najniższe piętro reprezentujące warunki dolinne (250-300 m n.p.m.) odznacza się największymi wahaniami temperatury i najniższymi sumami opadów. W efekcie daje to najniższe minima w zimie – inwersja temperatury, oraz najwyższe maksima w lecie. Piętro stokowe uprzywilejowane termicznie, charakteryzuje się najmniejszymi wahaniami temperatury, średnią sumą opadów w ciągu roku. Najwyższe piętro kulminacji wzniesień i pasm górskich charakteryzuje się najniższymi średnimi temperaturami, najwyższymi sumami opadów i najkrótszym okresem wegetacyjnym. Warto odnotować, że niekiedy różnice między wartościami np. temperatury między piętrem dolinnym a górskim może przekraczać 20°C. Wielkości tego rzędu są spotykane w Tatrach.
Wzrost wysokości bezwzględnej w Łysogórach niesie za sobą spadek średnich temperatur powietrza. Natomiast wzrost prędkości wiatru i sum opadów (zwłaszcza w postaci stałej), większą ilość dni z zalegającą pokrywą śnieżną oraz krótszym okresem wegetacyjnym. Średnia roczna temperatura powietrza na stacji Św. Krzyż (575 m n.p.m.) wynosi 5,8°C. Najzimniejszy jest styczeń – średnia – 4,6°, a najcieplejszy lipiec 16°C. Średnie temperatury lipca na Św. Krzyżu odpowiadają więc warunkom występującym o tej porze w środkowej Finlandii. O surowych warunkach tych obszarów świadczy również to, że termiczne lato trwa przeciętnie 57 dni, natomiast zima ponad dwukrotnie dłużej (121 dni). Szczytowe partie Łysogór otrzymują zdecydowanie wyższe sumy opadów, niż pozostałe części Parku. Najczęściej suma roczna opadów waha się między 800-850 mm, podczas gdy najniżej położone obszary ŚPN tylko 550-600 mm. W przebiegu rocznym maksimum opadów obserwujemy w lipcu (średnio 113,7 mm) oraz słabiej zaznaczone minimum w marcu (44,9 mm). Bardzo długo, w porównaniu do innych obszarów naszego kraju zalega pokrywa śnieżna (średnio 102 dni w roku). Dłuższy okres z pokrywą śnieżną w Polsce występuje tylko w wyższych partiach Sudetów i Karpat.
Zróżnicowanie klimatyczne (przede wszystkim termiczno-opadowe) warunkowane różną wysokością nad poziom morza, jest przesłanką do wydzielenia trzech pięter klimatycznych w Świętokrzyskim Parku Narodowym. Najniższe piętro reprezentujące warunki dolinne (250-300 m n.p.m.) odznacza się największymi wahaniami temperatury i najniższymi sumami opadów. W efekcie daje to najniższe minima w zimie – inwersja temperatury, oraz najwyższe maksima w lecie. Piętro stokowe uprzywilejowane termicznie, charakteryzuje się najmniejszymi wahaniami temperatury, średnią sumą opadów w ciągu roku. Najwyższe piętro kulminacji wzniesień i pasm górskich charakteryzuje się najniższymi średnimi temperaturami, najwyższymi sumami opadów i najkrótszym okresem wegetacyjnym. Warto odnotować, że niekiedy różnice między wartościami np. temperatury między piętrem dolinnym a górskim może przekraczać 20°C. Wielkości tego rzędu są spotykane w Tatrach.
Hydrologia
Ze względu na określoną topografię warunkowaną z kolei przez budowę geologiczną, strumienie, rzeki, na terenie Świętokrzyskiego Parku Narodowego są elementem mało widocznym w krajobrazie. Wody zajmują tylko około 1,74 ha powierzchni, co stanowi znikomy ułamek całkowitej powierzchni Parku.
Świętokrzyski Park Narodowy położony jest pod względem hydrograficznym w dorzeczu Wisły, w górnych częściach zlewni (II rzędu) Nidy i Kamiennej. Dział wodny pomiędzy tymi dorzeczami biegnie początkowo pasmem Klonowskim. Następnie w okolicach obszaru ochrony ścisłej Mokry Bór rozgranicza dolinę Wilkowską i Dębniańską oraz warunkuje jego niezwykle cenne siedliska. Po czym dział wkracza na szczyt pasma Łysogórskiego
W rozmieszczeniu źródeł i najbardziej wydajnych wypływów wód podziemnych, w obrębie ŚPN zaznacza się wyraźna strefowość. Pierwsza strefa występuje w paśmie Łysogórskim na wysokości od 350 do 500 m n.p.m. Związana jest ona z utworami kambru. Szczególne ich nasilenie występuje w strefach dyslokacji i zaburzeń tektonicznych.
Następna strefa źródeł zlokalizowanych na stokach Pasma Głównego to źródła rumoszowe. Ich wydajność jest większa i zmienia się w zależności od intensywności zasilania opadami atmosferycznymi w ciągu roku. Mimo to są one nieco bardziej obfite. Często źródła te nie zanikają lecz inicjują stałe cieki wodne. W paśmie Klonowskim możemy obserwować źródła typu szczelinowego, często występujące okresowo. Liczne źródła podstokowe, także wycieki i młaki występują na granicy pokryw rumoszowo – gruzowych i mało przepuszczalnych osadów ilastych. W strefach dolinnych, wypełnionych osadami czwartorzędowymi źródła mają charakter warstwowy (wysiękowy) lub pojawiają się w nacięciach erozyjnych koryt rzecznych.
Większe ilości wód opadowych w strefach szczytowych pasm szybko odpływają, bądź też giną w pokrywach zwietrzelinowych stoków. Powodem tego są niesprzyjające warunki retencyjne (duże nachylenie, szczeliny skalne). Wody te pojawiają się jednak nieco niżej, w formie stałych, bądź okresowych źródeł, które z kolei dają początek strumieniom. Po północnej stronie pasma Łysogórskiego zidentyfikowano 45 strumieni, natomiast po stronie południowej tylko 11. Tak duża dysproporcja w ich liczbie spowodowana jest mniejszą ilością opadów po stronie południowej, mniejszą ilością zwietrzeliny retencjonującej, a co za tym idzie, mniejszą ilością źródeł. Największe ze strumieni po stronie południowej Łysogór zbierane są przez Belniankę oraz Kakoniankę będącą jej dopływem. Wody strumieni stoków północnych zbiera Czarna Woda oraz Pokrzywianka. Stoki wschodnie odwadnia natomiast Słupianka. Wody z południowych stoków pasma Klonowskiego zbiera Lubrzanka, tworząca słynny przełom w okolicach Ameliówki. Natomiast wody z północnych stoków tegoż pasma zabiera Psarka.
Przebieg zmienności wyżej wymienionych rzek wskazuje, że reżim odpływu ma charakter złożony z dwoma maksymami w ciągu roku. Najwyższe przepływy występują w marcu i są wynikiem skumulowanego odpływu roztopowego. Mniejsze maksimum występuje w okresie listopad – grudzień. Ma ono związek z wysokimi opadami późnojesiennymi oraz zmniejszonymi wielkościami parowania. Dość duże zróżnicowanie miesięcznych sum przepływów oraz duże spadki rzek, zwłaszcza w ich początkowych biegach, potwierdzają ich górski charakter.
Niemal wszystkie rzeki płynące na terenie ŚPN i jego otuliny mają I klasę czystości. Niekiedy ich czystość spada do II klasy. Związane jest to z silnie rozwiniętą działalnością ludzką (osadnictwo i rolnictwo) na obszarach dolinnych. Ze względu na niesprzyjającą topografię, obszar ŚPN niemal pozbawiony jest powierzchniowych elementów hydrograficznych (jeziora, stawy, bagna, mokradła). Oprócz niewielkich oczek wodnych, bądź okresowych mokradeł, do najistotniejszych elementów hydrograficznych tego typu na obszarze Parku, należą staw na polanie Bielnik (antropogeniczny) oraz bagno Mokry Bór. Większa ilość obszarów zabagnionych bądź mokradeł spotykano w otulinie Parku, jednak melioracja na potrzeby rolnictwa doprowadziła do osuszenia większości z nich.
Pomimo stosunkowo niewielkiej roli w krajobrazie, elementy hydrograficzne odgrywają ogromną rolę we wzbogacaniu ekosystemów w liczne gatunki flory oraz fauny.
W rozmieszczeniu źródeł i najbardziej wydajnych wypływów wód podziemnych, w obrębie ŚPN zaznacza się wyraźna strefowość. Pierwsza strefa występuje w paśmie Łysogórskim na wysokości od 350 do 500 m n.p.m. Związana jest ona z utworami kambru. Szczególne ich nasilenie występuje w strefach dyslokacji i zaburzeń tektonicznych.
Następna strefa źródeł zlokalizowanych na stokach Pasma Głównego to źródła rumoszowe. Ich wydajność jest większa i zmienia się w zależności od intensywności zasilania opadami atmosferycznymi w ciągu roku. Mimo to są one nieco bardziej obfite. Często źródła te nie zanikają lecz inicjują stałe cieki wodne. W paśmie Klonowskim możemy obserwować źródła typu szczelinowego, często występujące okresowo. Liczne źródła podstokowe, także wycieki i młaki występują na granicy pokryw rumoszowo – gruzowych i mało przepuszczalnych osadów ilastych. W strefach dolinnych, wypełnionych osadami czwartorzędowymi źródła mają charakter warstwowy (wysiękowy) lub pojawiają się w nacięciach erozyjnych koryt rzecznych.
Większe ilości wód opadowych w strefach szczytowych pasm szybko odpływają, bądź też giną w pokrywach zwietrzelinowych stoków. Powodem tego są niesprzyjające warunki retencyjne (duże nachylenie, szczeliny skalne). Wody te pojawiają się jednak nieco niżej, w formie stałych, bądź okresowych źródeł, które z kolei dają początek strumieniom. Po północnej stronie pasma Łysogórskiego zidentyfikowano 45 strumieni, natomiast po stronie południowej tylko 11. Tak duża dysproporcja w ich liczbie spowodowana jest mniejszą ilością opadów po stronie południowej, mniejszą ilością zwietrzeliny retencjonującej, a co za tym idzie, mniejszą ilością źródeł. Największe ze strumieni po stronie południowej Łysogór zbierane są przez Belniankę oraz Kakoniankę będącą jej dopływem. Wody strumieni stoków północnych zbiera Czarna Woda oraz Pokrzywianka. Stoki wschodnie odwadnia natomiast Słupianka. Wody z południowych stoków pasma Klonowskiego zbiera Lubrzanka, tworząca słynny przełom w okolicach Ameliówki. Natomiast wody z północnych stoków tegoż pasma zabiera Psarka.
Przebieg zmienności wyżej wymienionych rzek wskazuje, że reżim odpływu ma charakter złożony z dwoma maksymami w ciągu roku. Najwyższe przepływy występują w marcu i są wynikiem skumulowanego odpływu roztopowego. Mniejsze maksimum występuje w okresie listopad – grudzień. Ma ono związek z wysokimi opadami późnojesiennymi oraz zmniejszonymi wielkościami parowania. Dość duże zróżnicowanie miesięcznych sum przepływów oraz duże spadki rzek, zwłaszcza w ich początkowych biegach, potwierdzają ich górski charakter.
Niemal wszystkie rzeki płynące na terenie ŚPN i jego otuliny mają I klasę czystości. Niekiedy ich czystość spada do II klasy. Związane jest to z silnie rozwiniętą działalnością ludzką (osadnictwo i rolnictwo) na obszarach dolinnych. Ze względu na niesprzyjającą topografię, obszar ŚPN niemal pozbawiony jest powierzchniowych elementów hydrograficznych (jeziora, stawy, bagna, mokradła). Oprócz niewielkich oczek wodnych, bądź okresowych mokradeł, do najistotniejszych elementów hydrograficznych tego typu na obszarze Parku, należą staw na polanie Bielnik (antropogeniczny) oraz bagno Mokry Bór. Większa ilość obszarów zabagnionych bądź mokradeł spotykano w otulinie Parku, jednak melioracja na potrzeby rolnictwa doprowadziła do osuszenia większości z nich.
Pomimo stosunkowo niewielkiej roli w krajobrazie, elementy hydrograficzne odgrywają ogromną rolę we wzbogacaniu ekosystemów w liczne gatunki flory oraz fauny.