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卫星地图都可见的“白蚁文明”,2亿座蚁丘面积与英国相当,历史比商朝更久远

2019-11-24  木头1018

    在人类社会中总是存在着许多“不怀好意”的害虫,其中白蚁算一种。它们聪明地啃食人们的木质家具,却几乎从不把表面蛀透。中空的木质家具变得脆弱不堪,直到最终发现白蚁侵蚀的痕迹已经为时已晚。

    人类警惕白蚁引发恶果,使自身的切身利益蒙受损失,于是对白蚁怒不可遏并且赶尽杀绝。但就是这样一种“害虫”,却是动物界天生的超级建筑师。最让人惊奇的是,在巴西东北部,现在就有一块面积和英国相当大的白蚁王国。

    在大约4000年前,当古埃及人正在建造金字塔时,巴西的白蚁们就以不断建造白蚁丘的形式开拓这一片领土。直到如今,它们已经建造了两亿座白蚁丘。

    白蚁一代接一代打造出从太空上都能看见的白蚁王国,这是就连人类也难以企及的,持续几千年的浩瀚工程。

    卫星地图上成片白蚁丘,坐标:-13.350943, -40.638336

    01

    这个惊人的白蚁王国坐落在巴西东北部的卡廷加群落,这里曾经是一片灌木丛,而一个个白蚁丘就隐藏在灌木丛下。直到近年,这片灌木丛被清除改建为牧场,人们才揭开白蚁4000年来的伟大建筑工程。

    清除灌木丛后,人们逐渐发现了许多高耸的土丘。这些土丘通常有8~10米高,底座宽约15米,大致呈现圆锥形。仔细观察还会发现,土丘圆锥面上密密麻麻地分布着许多小孔。

    而且,人们惊讶地发现,这样的土丘并不在少数,大约20万平方公里的土地上有两亿座土丘绵延不绝!这几乎相当于整个英国的国土面积*大小了。

    *注:英国国土面积约24.4万平方公里。

    比部分树还高的白蚁丘

    而这一堆堆奇特的土丘建筑分布也相当讲究,土丘之间呈现出非常整齐的六边形结构间隔,就像是间隔分布合理的人类居民楼。以至于昆虫学家和当地人原本不敢相信,白蚁竟能建造出如此宏伟的两亿座白蚁丘,于是他们原以为这是湖泊的沉积物,或者是某种地质景观。

    但他们随后发现,成群的白蚁陆续出入在土丘上的小孔中,这才确定土丘的主人就是白蚁,这是它们群策群力一手打造的白蚁王国。科学家随机抽取其中11个白蚁丘进行放射性测年发现,其中最年轻的白蚁丘距今也有690年,而最古老的已有3820年。

    也就是说,在古埃及人开始建造金字塔时,远在巴西的动物建筑师——白蚁,几乎在同期开展了这场工程。而且在至少长达3000年里,这片区域的白蚁把这项工程传承延续下去,它们建设起连人类也望洋兴叹的伟大建筑群。

    在白蚁丘洞口的白蚁

    在人类社会,尚且没有出现延续3000多年的建筑工程,光是这一点,人类就不得不对家居害虫白蚁改观。而最令人类惊讶的,还是一项人类都无法实现的建造技术:在最高温达到40°C以上的土地上,奇特的白蚁丘却像装了一个自然通风的天然空调,室内只有27°C。

    打造天然空调的秘诀,就在于设计巧妙的内部结构。白蚁虽然建造出拔地而起的高耸土丘,但它们并不常居住在高出地面的部分,而是生活在地下的巢穴中。

    那么它们为什么要花费几年时间和蚁力,追求高度上的建造?这外表遍布小孔的地上土丘结构,除了作为白蚁出入的隧道之外,还是天然空调的通风管道。

    高温空气从四通八达的小孔吹入土丘,就是经由这奇特的结构,才得以降温流通,营造冬暖夏凉、自动换气的室内效果。

    就连人类也没能打造出具有天然空调作用的建筑,难道白蚁的建筑文明,还在人类之上?

    内部结构复杂的白蚁丘,从上往下的标注分别为烟囱、菌圃和巢穴

    02

    当高温热空气以迅猛之势从小孔吹入土丘,却一头扎进了管道内置的物理陷阱中。原来这并不是一路畅通无阻的笔直管道,反而建造成具有许多转角的极其弯曲管道。

    这恰好大大挫伤了热空气的势力,闯入土丘的空气在每一次弯道“撞车”后都减慢速度。于是弯曲的管道使来势汹汹的空气流速变慢,同时高耸的土丘也阻挡了太阳直射,造成最直接的结果就是空气温度下降。

    所以当室外温度高达40°C时,白蚁蚁后的寝宫内可能只有舒适的27°C。

    白蚁丘其中一个小洞口

    除了降温之外,四散涌入的新鲜空气流通整个白蚁丘,原本的污浊空气被取代,再从顶部开口的烟囱排出,实现自动换气的效果。

    科学家实时监测白蚁丘的温度、气流和二氧化碳含量发现,在一天时间内,三者有着明显的周期性波动现象。这说明,昼夜温度的更替也可以驱动白蚁丘内部的气体循环。

    而在热空气降温的同时,气体中的水分顺势渗透到土壤中,给白蚁带来充沛的水分。于是,生态学家在沙漠里发现了白蚁丘的惊人效用。

    它们内部储存着大量的营养物质和水分,竟有助于减缓沙漠化和土壤干旱的现象。在白蚁丘附近生存的植物,因此拥有了潮湿的避难所。

    白蚁亟需维持住所恒定的温度,动力来源不仅是自身生活的需要,更是源自其食物生长的需求。科学家发现,在每个白蚁丘中同时存在着一种特有的真菌,而白蚁和真菌之间是一种互惠互利的共生关系。

    这种真菌是白蚁的食物,它还是为建造白蚁丘提供了重要的建筑材料。被食用后的真菌进入白蚁体内继续生存,帮助白蚁将木浆分解成纤维,并与唾液、泥土和粪便混合,形成修建白蚁丘的坚固材料。

    被消化分解的木浆重新成为建筑材料,这不禁让人怀疑,在人类社会啃食木质家具的白蚁,难道是在为自己的建筑搬运材料?

    建筑材料的问题解决了,接下来就是发动白蚁群落进行集体施工了。依靠强大的自我组织能力,白蚁会抓住一个土壤颗粒,将其与水和唾液混合,并固定在适当的位置。

    然后,下一个白蚁将重复的工作成果与前一个白蚁相邻。这种建造过程会一直持续到最终建造起一堵墙为止,而一个完整的白蚁丘,大约需要几年的时间才能建造完成。

    科学家还发现,白蚁对于水分似乎有着遗传上根深蒂固的敏感性。例如,白蚁会把土壤颗粒放在一个含水量非常特定的土壤旁边,于是建造工序得以有序进行。

    但是,分布如此有规律两亿座宏伟丘陵又是怎么规划形成的?白蚁之间是如何释放信息素,来帮助它们有序组织建造?人类对于其中的许多细节仍然不甚了解。

    03

    白蚁丘的建造让人类见识到了其从未达到的建筑效能,它们创造了一种不需要白蚁自身输出能量的发动机。而相比人类建筑中的办公大楼、商场、住宅等大型内部环境,根本无法依靠自然供能实现温控和风控,还需要使用动力风扇等通风系统,来维护内部环境。

    白蚁是具有何等的智慧才创造出如此庞大而智能的白蚁丘,以至于人类惊叹于白蚁丘内部设计,并打算在人类建筑中借鉴思路使用。如果我们的建筑物也能无需额外供能,实现天然空调的效果,每个月节约高昂的空调电费就是最直观的好处。最重要的是,这能极大程度地缓目前的能源问题。

    1992年,津巴布韦首都哈拉雷开始设计建造一套商业办公综合体建筑,东门中心。这套建筑的独特之处,就在于它是以白蚁丘为仿生蓝本的建筑。

    津巴布韦处于热带草原气候地区,夏季温度较高,而一天的昼夜温差常常高达10°C。而为了降低成本,开发商决定不使用昂贵的进口空调设备。在严酷的自然环境和经济技术条件下,建筑师从白蚁丘中找到设计灵感,建造出了人类建筑中的“白蚁丘”。

    内外结构粗糙的仿生建筑

    东门中心由两栋平行板楼,以及之间的中庭连接而成。板楼中央仿照白蚁丘的烟囱设计,设有双层的风井。内层用来排放热空气,外层用来输送冷空气。

    通风系统的进风口位于中庭下部,风机抽取凉爽的空气后,将通过外层风井输送到各层地板下的空腔,使每个房间感到凉快。同时,热空气则经过天花板的排风口被吸入内层风井,通过屋顶上的48根烟囱排到室外。

    但即便建筑师采用精心的设计,选用特殊的蓄热材料和风能来维持温度,室内的湿度并没有太大波动。在热能与风能的传输上,人类建筑依旧只能向白蚁丘靠拢,而无法战胜它。

    除了东门中心之外,澳大利亚的绿色建筑示范项目——墨尔本新市政厅,同样也采用了白蚁丘的生态设计策略。而类似的建筑理念逐渐下沉,连普通的建筑也受到普及,例如英国伦敦的一家设计事务所、马耳他一家啤酒厂的设计……

    人类虽然没有独创出白蚁丘这样的低能耗、高舒适型建筑,但人类从来都是自然界里的借鉴高手,白蚁丘的仿生建筑不断在人类的手中诞生。

    人们历来恐惧地球以外的外太空生物力量,会是碾压人类文明的高度存在,在地球上则相对安心多了。但是正当人类自诩为食物链顶端的智慧物种时,却发现,就连普通的白蚁都能打造某种程度上完爆人类的建筑。而未知的自然界中,是否还隐藏着不为人知的生物文明?

    Leah Burrows. Termites shape and are shaped by theirmounds. The Harvar Gazette, 2019.02.12.

    Alvin Powell. Termites as architects. The HarvardGazette, 2010.10.21.

    Niki Wilson. Why termites build such enormousskyscrapers. BBC, 2015.12.10.

    赵继龙, 徐娅琼. 源自白蚁丘的生态智慧——津巴布韦东门中心仿生设计解析[J]. 建筑科学(2):22-26.

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