白蚁是如何构筑地下王国的?

POST TIME: 2014-11-21 23:54:57

前不久,出于研究目的,绍兴市白蚁防治研究所的工作人员从土里完整地挖出来了一个黄翅大白蚁巢,这个白蚁窝竟有1000多斤重……是好几位工作人员把它抬下山的。小小的白蚁怎么能搞出这么大的窝来啊?

白蚁窝不简单

不过,这个白蚁窝虽然不小,离最大的白蚁窝还差得远……土栖白蚁是伟大的建筑师,其建筑代表是矗立在热带草原的巨大的白蚁山,可以高出地面数米甚至更高,成为了当地的标志性建筑。如果把白蚁放大到人类的尺寸,那整个白蚁冢就有一万多米高!超越了珠穆朗玛峰的海拔高度。这样一个庞大的巢穴竟是白蚁口衔泥土混合唾液,一点一点堆起来的!


掰开以后的翘鼻象白蚁巢穴(摄影:冉浩)



巢穴里的翘鼻象白蚁(摄影:冉浩)


这些白蚁山里面生活着200万居民,是一个超级昆虫都市,维护这个庞大都市的正常运转更具挑战性——巢穴中白蚁的密度很高,每天都会产生大量的二氧化碳和其他有害气体,如果不能及时排出污浊的空气,所有成员都可能窒息死。白蚁考虑到了这一点,整个“山峰”设计精巧,不仅做到了随时都有新鲜空气,更让人惊叹的是整个巢穴的温度也被极为精确的控制着:尽管当地的温度在3℃到42℃之间变化,但白蚁巢穴内的温度始终维持在31℃左右。实际上,白蚁建造了一座会“呼吸”的大厦!这个大厦通过庞大的通气管网,不断吸入富含氧气的新鲜空气,排出带有二氧化碳的污浊空气。

这背后是一个叫“烟囱效应”的物理原理,其来自于燃烧的炉火,因为冷空气重,热空气轻,热空气随着烟囱向上升,富含氧气的新鲜空气则从火炉底部被抽入炉内,使炉火烧得更旺。白蚁巢穴核心“炉火”是一个巨大的菌园,白蚁们用粪便培养起了被称为鸡枞菌(Termitomyces)的真菌加以食用,这不仅使粪便中未被消化的营养再次利用了起来,而且菌园产生的热量将推动整个巢穴的通风换气。巢穴内外温差越大,巢穴越高,通风降温效果就越好。白蚁巢穴的这种特殊通风体系被建筑师视为珍宝,他们仿照白蚁巢建造了不少“会呼吸”的大厦。这其中,位于津巴布韦首都哈拉雷的东门购物中心是建造较早,也是最着名的一幢。尽管地处热带草原气候地区,但这家购物中心却没有安装制冷空调,奥秘就在这里。在上海莘庄工业园区内,由上海建筑科学研究院设计建造的生态示范办公楼也有类似的通风结构。此外,法属新喀里多尼亚的吉巴欧文化中心、德国新国会大厦和英国BRE环境楼等也是比较着名的类似建筑。白蚁巢穴中温度适中、气候宜虫,以至于很多甲虫、蝇类等动物都会想尽办法挤到白蚁洞穴中去过舒坦日子。

招人恨的“虫才”

白蚁山也是一个巨大的防御堡垒,因为白蚁非常脆弱,它们体色浅、体壁薄,害怕阳光和干燥,甚至在阳光明媚的白天都不敢来地面活动,只好晚上借着月光偷偷摸摸出来。可是偏偏它们的宿敌又非常强大……那就是有陆地昆虫霸主之称的蚂蚁,后者和白蚁没有亲缘关系,进化出来的时间也更晚,但非常成功。蚂蚁在地球上占据了动物总量的10%,桀骜不驯又热爱战争。它们将胖乎乎、软绵绵,动作又有点小慢的白蚁完全看成了食物资源,频繁发动掠夺战争,甚至有不少蚂蚁家族以此为生,连入侵红火蚁也猎杀白蚁(这算是这种邪恶玩意儿带来的唯一好处?)——它们的爱恨情仇纠缠了差不多一亿年了……而白蚁在这可怕的敌人面前生存下来的依仗,除了强大的兵蚁,就是它们用唾液、便便、泥土混合起来的建筑材料——“白蚁混凝土”了。


白蚁山


这些“混凝土”在我们看来非常脆,但也说明足够坚硬,至少能够防御住涌入巢穴蚂蚁——蚂蚁君有一个非常强大的战争技巧,那就是挖掘拓宽隧道,以便于大军蜂拥而入……如果没有这坚硬的“混凝土”,肚肚柔软的白蚁兵蚁根本不可能堵住入口。如果蚂蚁大军过于强大,为防止白蚁王和王后被从巢穴核心拖走,工蚁还会现场制造“混凝土”,堵塞通道,大不了蚂蚁走以后再挖开。所以,尽管并不是所有的白蚁都是土栖的(还有很多白蚁种类是木栖的或土木混合的),但是几乎所有的白蚁都掌握了“混凝土搅拌技术”。实际上,连白蚁的觅食行为也是在这些“混凝土”铸造的通道里进行的,以巢穴核心为中心,这些通道向外辐射,四通八达,保护和隐藏着其中来回穿梭的白蚁物流……不过,庞大地下王国导致的恶果,就是“千里之堤,溃于蚁穴”,而且包括土栖白蚁在内的所有白蚁也能给木质建筑带来致命的损伤……亲,你庆幸吧,幸亏科技发展了,现在楼房大都是钢筋水泥的,进入卧室里的白蚁一般只能是木栖白蚁了,而且我国大多数地方气候偏冷,不太适合白蚁生存。你不知道非洲草原上的人们是多么悲催……为啥非洲草原上的民族大多没有象样的木制房子?根本抵挡不了白蚁的破坏!以至于需要不停地盖房、迁居、补墙、换柱、加草,所以干脆还不如搭个简易的房子……不客气的讲,如果把中世纪木制结构为主的伦敦城搬到中非,相信不出5年,整个城市就会被啃食得如同被洗劫一样,一定比当年那场大火后的景象更让人生畏……远古更厉害?

虽然白蚁有点招人恨,但热带自然条件下的白蚁却是地球景观的有力改造者,也是重要的分解者,它们将倒下的树木搬运到地下,清除了大量的地表废物,热带雨林才得以健康发展。而大家都知道,雨林是全球气候的调节枢纽,对全球环境意义非常重大。可以说,是白蚁在维持全球全球气候稳定的过程中发挥了不可小觑的作用。

作为分解者,白蚁还是为数不多的可以降解骨骼的动物,哈,你没有看错,降解骨骼!虽然很多白蚁物种都是严格的素食主义者,在它们的体内共生着多种微生物,这些微生物能够帮助白蚁将木质的纤维素分解,使之转化为能够被其吸收的营养,但是一些白蚁物种至今还保留着分解骨骼的行为,早在1911年,英国着名的《自然》杂志就报道了白蚁啃食人骨的现象。现在我们已经知道,白蚁既啃食干骨头也不放过新鲜的骨头,甚至能将一块骨头啃食殆尽。在远古,它们可能承担了更多类似的工作,现在的很多骨骼化石上也还有它们当年啃食的痕迹。

无独有偶,我们(和邢立达等)在云南禄丰的出土的一头恐龙,云南龙(Yunnanosaurus)的骨头化石上也找到了疑似白蚁(或其祖先)觅食通道的遗迹化石。化石表面存在着大量凸起的特殊网状结构——“网线”粗细不一,粗的能有2厘米宽,而细的只有几毫米宽,吸附在了恐龙骨骼的多处地方,其中髂骨、坐骨、椎骨的密度最大,除此以外,耻骨、肋骨上也有,这是在过去发现的恐龙骨骼化石中从未出现过的。化石切片显示了明显的中空通道特征,“Y”形的通道分支结构、小室、立交桥般的通道交汇特征,都暗示着其极可能出自白蚁之手。


恐龙肋骨上特写(摄影 林树宇)


也许,在远古时代,蚂蚁没有兴盛之前,在温暖的气候下,白蚁及其先祖所承担的生态功能比现在更加强大。


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