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十种动物界的建筑大师(《自然探秘》之一)

科学家在研究治服白蚁的过程中,发现白蚁有许多令人惊叹的本事。其中之一就是建筑蚁堡(又称蚁塔、蚁山)。在非洲的热带森林和我国南方,如云南西双版纳、广东及海南岛,有些白蚁在它们的地下巢穴上,能筑高达几米的泥塔,最高的有7米左右,有二三层楼高,这...

科学家在研究治服白蚁的过程中,发现白蚁有许多令人惊叹的本事。其中之一就是建筑“蚁堡”(又称蚁塔、蚁山)。在非洲的热带森林和我国南方,如云南西双版纳、广东及海南岛,有些白蚁在它们的地下巢穴上,能筑高达几米的泥塔,最高的有7米左右,有二三层楼高,这些泥塔就像抗日战争中日本鬼子建在封锁线上的碉堡一样,十分引人注目(这些“碉堡”有的像宝塔,从地面上孤峰突起),呈圆锥形,有的则像坟墓,所以又称白蚁冢。白蚁们建造这些蚁塔干什么用呢?又是怎样建起来的呢?为了揭开蚁堡之谜,科学家们进行了艰苦的探索。

人类建造几十层的高楼大厦,用的是钢筋混凝土。白蚁建造的蚁塔对于人来说,似乎并不那么高,但对于小小的白蚁,简直就相当于摩天大楼,但它用的材料主要是泥土,可泥建的塔却能拔地而起,且不怕风吹雨淋,这是怎么回事呢?科学家经过研究发现,这是白蚁在筑蚁塔时能从嘴中分泌出一种粘性物质掺和在泥土中,使松散的泥牢牢地粘在一起的缘故。

可是白蚁为什么要辛辛苦苦建造这些泥塔呢?刚开始科学家总是百思不得其解,因为这些建造蚁塔的白蚁实际上并不是在塔内栖身,而是生活在蚁塔底下的地下巢穴中。

最近,生物学家在澳大利亚西部又发现一种白蚁,这种白蚁在地下巢穴上也筑有蚁塔,但这种泥塔是楔形的,并且总是像罗盘一样,楔尖指向北方,因此取名为罗盘白蚁塔,这种罗盘白蚁塔有3米高。为了揭开这种蚁塔之谜,澳大利亚的生物学家对它进行了深入的研究。

首先,科学家们像劈开竹子一样,把一些蚁塔劈开,仔细观察蚁塔内部是个什么样子。结果发现,蚁塔内有许多空气通道,这些空气通道一直通到地下巢穴白蚁的生活区,似乎没有特殊之点。白蚁的地下巢穴却建造得“富丽堂皇”,它像地下宫殿一样,有王宫,是蚁王和蚁后居住的地方;有育儿室,是堆放蚁卵孵化幼蚁的地方;有粮食仓库,里面堆放着工蚁从外面采集回来的食物(枯枝、落叶和杂草等);还有为幼蚁提供食物和维生素的“菜园子”,叫菌圃。总之,发现后令科学家们惊叹不止。

更令人料想不到的是,罗盘白蚁塔的地下宫殿是一个绝妙的恒温室。科学家们长期测量了罗盘白蚁塔的地下巢穴温度,发现这种巢穴不管外面的温度一年四季如何变化,地下巢穴的温度始终能保持在30~32℃之间。(要知道,在澳大利亚西部,不同季节及白天夜晚之间气温的变化通常在3一42℃之间。)为什么巢穴外的温度经常变化而巢穴里面却总是恒温呢?罗盘白蚁巢穴调节温度的能力为何可以和现代化的空调系统媲美呢?

科学家们又仔细研究了白蚁地下巢穴上高高的蚁塔,终于恍然大悟。原来,白蚁辛辛苦苦建造的蚁塔,实际上就是为了使巢穴温度保持恒温的一个绝妙的空调系统。科学家们发现,蚁塔内的空气通道下通巢穴,上通大气。而泥塔的侧壁是皱皱巴巴的,有很大的表面积,因而在早晨和午后阳光斜着照射时能最大限度地吸收太阳光的热量,而泥塔的顶部是尖锥形的,表面积较小。这样,在正午赤日炎炎的阳光下,它吸收的阳光热量相对减少。这就是说,罗盘白蚁塔有自动调节、吸收太阳光热量的能力,使泥塔内空气通道中的空气不致于忽凉忽热。泥塔的另一个作用就是,当泥塔在阳光下受热后,塔内的空气温度也随之升高,于是空气密度减小而向上升腾,这就像烟囱一样产生抽气作用,可以把新鲜空气从白蚁进出巢穴的通道抽吸到塔顶,形成一股自然风吹过白蚁巢穴。

在白蚁地下巢穴内有许多工蚁,这些工蚁是一些辛勤的劳动者,又是检查监测巢穴温度的尖兵,它们凭自己对温度变化的灵敏感觉,随时阻断或扩大空气通道来调节空气的流量,就像人用开闭窗户调节室内的温度一样。因此,有了蚁塔和辛勤的工蚁,白蚁巢穴的生活区就不受外界温度变化的干扰,基本上保持温度不变。

揭开罗盘白蚁巢穴恒温之谜,是生物学家的功劳。但建筑学家也从中得到了极大的启发。他们本来对白蚁恨之入骨。因为白蚁常使他们精心设计和建造的住宅房倒屋塌,但白蚁巢穴上的蚁塔却启发他们解决了另一个建筑设计问题

大家知道,现在许多人爱在房子里安装空调器,尤其是夏天热得要命的时候,很希望有空调器。但是要知道,安空调的房子,门和窗户要常年关闭,这样室内空气就不流通,因此,常年在有空调器的房间工作和生活的人,经常感到咽喉痛、眼痛、头痛和嗜睡。有人把这叫做“空调综合症”于是建筑学家想,人类也可以仿效白蚁的办法,建筑有自然通风系统的房屋,以代替装空调器的房屋。

1994年,英国的建筑师们在诺丁汉这个地方建了7幢楼房,有3层的,也有4层的,它们排成弧形面向北面半英里以外的诺丁汉堡市,每幢大楼的角上,都有一个17米高的圆柱形玻璃塔。这种玻璃塔的作用是采集阳光吸收太阳热量,使塔内的空气变热上升,起烟囱的抽气作用,它就是模仿罗盘白蚁的泥塔的作用而设计的。每座玻璃塔的顶上还有一个塔盖,可以用液压方法升降,用来调节上升的空气流量。上升的气流产生烟囱的抽气作用,带走楼房内的多余热量并吸入新鲜空气。

玻璃塔产生的抽气作用虽可以吸进新鲜空气通过楼房,形成自然通风。但楼房内的温度怎样进一步调节到人体感觉最舒服的温度呢?在白蚁巢内,监测温度和调节气流是由工蚁负责的,那么在诺丁汉建造的这些楼房内,这一任务又由谁来完成呢?建筑工程师们为此设计了一个称为温度能量控制计算机系统,由计算机来完成这个任务。也就是说,这个温度能量控制系统在计算机的指挥下充当工蚁的角色。

在7幢楼房的周围和大楼内部埋有许多叫温度传感器的东西,在楼房顶上还设有监测风速、风向、降雨量和日照强度的气象设备。当温度变化时,温度传感器就可以测出楼房周围和楼内的温度,并把各种信息输入到计算机,计算机就指挥温度能量控制系统,控制楼内温度。

比如,当有暴风雨时,大楼的温度能量控制系统就会将开有天窗的屋顶关闭,以防止雨水进入楼内。在夏季的夜间温度能量控制系统又启动格栅内的风扇,将清凉的空气吹进办公室。这个温度能量控制系统还能监测白天的日照强度和调节人造灯光的亮度,以保持办公室的亮度不变。例如,在有阳光的白天,灯光就自动变暗。但一旦太阳消失在云层之后,计算机就会发出命令,使灯光变亮,由于这样自动调节,在保证较好的照明条件下,可以节约2/3的电能。

诺丁汉的这些新楼,是受白蚁泥塔的启示设计和建造的。那么它还给我们什么启示呢?它说明,当你遇到自然界出现一些难解之谜时,不要只觉得“奇怪”就算完了,而要像解开这些谜的科学家们一样,要有不弄清楚其中的奥秘决不罢休的劲头。而当你揭开了其中之谜时,不仅会感觉由衷地高兴,你揭示的谜底也一定会为人类做出贡献。

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