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热带地区的生物地貌——白蚁山

热带地区的生物地貌——白蚁山
2020年03月20日 22:18 新浪网 作者 大海说的情感

  热带森林草原的旷野,广泛存在着一种生物建筑的奇特地貌——白蚁山。

  白蚁山其实是白蚁巢的地上部分,是白蚁挖掘地下土壤堆砌而成的。因此,白蚁山的颜色就是当地土壤的颜色:红色、砖红色、黄色或灰色。白蚁山的形态类似人类的坟冢,是一种近圆锥状的堆积体。有的细瘦如柱,有的矮粗如墩,有的形似宝塔,有的形如城堡。总之,形态各异,千差万别。单体高度从一两米到五六米不等,底部面积有的可以达到十几至几十平方米。白蚁山或单峰兀立(图1),或连绵成群(图2),蔚为壮观。

  图1

  图2

  白蚁为什么要建造白蚁山?

  白蚁造山的最终目的是为了更好地生活与繁殖。白蚁是一种群居性的昆虫,已经在地球上生活了两亿多年了。每个成熟的蚁巢至少聚集着二百多万只以上的白蚁。白蚁主要食物是纤维素,这些纤维素来自木头、杂草等植物碎屑。白蚁腹中的“边毛虫”可以把纤维素分解成一种白蚁可以接受的葡萄糖。白蚁不仅直接吃掉这些碎屑,还利用这些朽木腐草来培养自己的美食--鸡枞菌。在湿热的蚁巢中,二十五度的恒温恒湿环境最有利于这些真菌的迅速生长,为蚁王、蚁后和幼蚁提供了充足的食材。

  白蚁喜欢黑暗而潮湿的环境。白蚁喜欢在夜晚爬出蚁巢,寻找植物碎屑作为食物来源。在雨季时下雨后的夜晚几十万只繁殖翼蚁从白蚁山底部飞出,在风中飘舞直至蚁翼脱落。蜕掉翅膀的白蚁一旦找到自己的另一半就可以就地筑巢产卵了。它们过着“一夫一妻”的生活,一生会产下数以亿计的白蚁。工蚁和兵蚁是蚁群的主体,每昼夜有近五千到一万枚卵会化作它们的兄弟姐妹。

  数百万只白蚁衔草而居的生活会遇到哪些问题呢?因为取草而生的白蚁只能生活在离自己食物很近的地表,但热带骄阳烈日炙烤的大地再加上高密度白蚁社会以及制菌工厂反应排出的废热,使蚁群面临的一大问题就是高温。大量白蚁的呼吸和真菌生长都会排出二氧化碳等污浊或有害的气体。所以,蚁巢每日需求一千升以上的新鲜空气。而避光少窗的地下居室若不解决这一问题就会使白蚁窒息而死。温度的升高和空气的流动往往会造成蒸发的加剧,在地表附近的小小蚁巢会迅速变干。白蚁的生活与繁殖都离不了水的滋养,所以水源的开掘是白蚁群必须解决的问题。

  白蚁如何解决高温、缺水、通风不良这三大问题呢?聪明的白蚁通过制作造型奇特的白蚁山来解决这些问题。

  白蚁们为了解决水源问题,就会不停地向下挖掘去找水。白蚁们把地下湿润的黏土颗粒移到地表,这个过程中黏土颗粒水分的蒸发会增加蚁巢的湿度。白蚁把变干的的土粒作为建筑材料再混合上自身的分泌物和碎草叶等加高加宽白蚁山,使白蚁山十分坚固。白蚁山的墙体越厚,受到外面高温环境的影响就越小,就越有利于内部恒温条件的保持。

  同时,随着白蚁山的加高,其内部垂直向管道的长度就会加长,“烟囱效应”就会越发明显。所谓“烟囱效应”就是利用建筑物内部的空气热压差来完成自然通风的现象。由于建筑物内外空气的温度差异产生了空气的密度差异,进而形成了气压的差异,促使室内外空气流动。室内温度高的空气,往往因密度小而上升,并从建筑物上端的排风口排出。这时,会在低密度空气原来的地方形成负压区,室外温度比较低而密度较大的新鲜空气就会从建筑物底部被吸入(图3)。室内外空气源源不断地进行流动,既解决了通风的问题,又解决降温的问题。

  图3

  哪些地区能够见到白蚁山?

  白蚁是一种怕冷的昆虫,主要分布在热带和亚热带气候区。白蚁山是白蚁寻水掘土堆积而成的,所以白蚁山主要分布在地表水较少而尚有一定地下水的地区。热带草原气候区全年高温,干湿季明显,是白蚁山分布的典型地区。这种湿季时赤道低气压带送来降水,干季时信风带影响晴热少雨的地区,主要位于南北纬10-20°的非洲、南美洲和澳大利亚。

  非洲的白蚁山

  最早发现白蚁山的人恐怕要算是非洲的土著人类了。

  肯尼亚北部的某些族群,把土地传给子孙时,不是根据土地面积的大小和土地质量的高低,而是依据土地上白蚁山的数量。在他们看来,白蚁山是大自然的馈赠,也是家族或个人的私产。白蚁山的数量就是财富的象征。

  白蚁含有大量的营养物质,诸如蛋白质、脂肪和糖分等,因此白蚁成了当地土著的美味佳肴。当地人把白蚁或炸、或腌,甚至生吃。

  另一些地方的人们则把白蚁山当成了天然的坟茔。在刚果的某些地方,当地人把死人的尸体包裹好后,埋入白蚁山里,请白蚁来分解以便其更快地进入天堂。

  南美的白蚁山

  目前发现的最壮观的白蚁山群分布在巴西东北部的干燥地带。

  图4

  卫星影像显示在二十多万平方公里的土地上,连绵分布着两亿多座二到四米高度不等的白蚁山群(图4)。其空间面积规模与英国国土面积相当。白蚁山群的体积总规模估计在五到十立方千米左右,相当于四千多座吉萨金字塔的工程量。这是已知的单一昆虫生态系统所建成的最为庞大的工程。巴西科学家在国际顶级期刊《当代生物学》杂志上介绍了这一神奇的景观。

  巴西的研究人员不仅赞叹于白蚁山群的规模,还对白蚁山的形成机制有了新的发现。该地的白蚁山不是白蚁的巢穴所在,而是其地下隧道网络挖掘出的弃土堆(图5)。这些土堆底部直径在五到十米之间,呈现蜂窝状排列,其形成年代在五六百年到三四千年不等。

  图5

  澳大利亚的白蚁山

  在澳大利亚北领地的李治菲特国家公园里,有一座世界上目前被发现的最高的白蚁山。该山的单体高度达到了7.8米,且有白蚁活动,预计该山还会继续长高(图6)。白蚁身长约6毫米左右,7.8米是其身长的1300倍。而目前世界最高建筑迪拜哈利法塔828米高,是人身高的400倍左右。从这个意义上说,白蚁不愧为生物界杰出的建筑师。

  图6

  白蚁的建造天赋还表现在以下方面:白蚁山顶部呈锯齿形状,这种设计能让照射在其顶部的阳光减少一些;白蚁山不是正圆锥形而呈南北走向伸展(图7),这样的好处是尽量减少正午太阳对白蚁山山体的照射;白蚁山内沟壑纵横,既有利于通风,又有利于抢修和防卫;白蚁山内结构复杂,分区明确,包括产卵室、育幼室和仓库等。

  图7

  白蚁山对地理环境的意义?

  白蚁山是白蚁活动的一种结果。白蚁山的形成过程是生物参与地球圈层演化环节的一个重要体现,这种过程对自然环境有着积极的影响。

  白蚁山的建造过程可以分成三个方面:首先是地下隧道的开掘,其次是碎草等有机制的运进,第三是白蚁山山体的营造。

  地下隧道的开掘使地下黏土颗粒被搬到地表,一方面促进了表层土壤与深层土壤的物质交流,另一方面促进了地表以下土层的通气透水条件的改善,有利于旱生植物的根系发展,进而改善区域生态。

  白蚁把碎草等枯枝败叶带回白蚁山的过程,其实是一种分解过程。这样能够清除大量地表废物,促进草原或树林的新陈代谢,加速了区域物质迁移与能量转化。白蚁营山的过程是白蚁把贫瘠的黏土和自身分泌物以及碎叶相混合,这个过程客观上增加了表层土壤的有机质含量,提高了土壤肥力,有利于更多植物在白蚁山附近生长。

  另外,白蚁山的形成加大地表的起伏,使区域环境更加复杂,为生物多样性的发展和环境稳定程度的提高创造了条件。土壤性状的改良、生物多度的增加以及地表粗糙程度提高带来的风力削减作用,有力地遏制了沙漠化的扩张。

  白蚁山的发现与研究也给人类提供了无限的灵感。白蚁通过白蚁山的制造解决了恒温、通风的一系列问题。仿生学建筑学家在白蚁山的启发下设计与修建了英国诺丁汉财政大厦、津巴布韦哈拉雷东门购物中心、墨尔本市政二号办公楼和德国新国会大厦等一系列绿色建筑。这些建筑通过通风采光等手段的巧妙运用,减少了建筑使用中的能耗,为人们提供了有益的借鉴。

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