人民網
人民網>>科普中國

白蟻“建筑師”的“空調房”不用電

張茜
2024年08月26日07:54 | 來源:中國青年報
小字號

提到白蟻,人們經常如臨大敵,首先想到的是它們會毀壞房屋。殊不知,這種小生物可是天生的“建筑師”。

今年夏天,全國范圍內多個地區都經歷了“高溫蒸烤”,空調成了人們日常生活中的不可或缺之物。面對酷暑,人類以科技的力量應對,但白蟻的辦法似乎更節能。

前不久,中國農業大學昆虫學系教授彩萬志在北京科學中心舉辦的首都科學講堂中,科普了白蟻的“空調房”原理。

彩萬志說,白蟻在建造巢穴時非常注重保持巢內環境的穩定性。其中就包括溫度的相對穩定,可以做到“冬暖夏涼”。以黑翅土白蟻為例,它們的主巢溫度通常處於25-28℃,冬季巢內溫度高於巢外,而在夏季巢內溫度則低於巢外。

他介紹,白蟻是巢居生活的社會性昆虫,蟻巢是白蟻集中生活的大本營。大白蟻亞科昆虫的巢體建筑物,可以說是白蟻巢體建筑物中最大、最復雜的。這類白蟻生活在熱帶地區,它們通常將唾液分泌物與土壤顆粒混合在一起,以建造凸出地面的巢體土丘,這些土堆在地面上可達8-9米高,直徑30米左右。不過相對於地上的龐大土丘,這些小白蟻更多時間生活在土丘下的巢穴之中。

精妙的建筑結構,是它們維持室溫穩定的秘訣。地上部分的土丘內,遍布四通八達的隧道和管道,這些管道結構通常由一個或多個位於土丘中央的管道和許多接近土丘表面的小管道網組成。

此外,部分土丘的表面,還布滿了聯通外界與內部管道的小孔。這種小孔孔口直徑約1厘米,通常呈圓形、小米狀或芝麻狀。當白天有風吹過時,炎熱的氣流通過小孔進入土丘內部,在經過土丘中復雜管道的過程中逐漸冷卻,最后到達巢穴中央,更換掉巢穴中的舊空氣。

在另外一部分無孔道裸露、表面光整的土丘上,盡管氣體不能直接與外界相通,但這些土丘表面本身的透氣率也相當高,這就方便了內外氣流在晝夜溫差變化影響下進行持續交換。

這些結構就是大白蟻亞科昆虫成功調節巢內溫度的關鍵。在夏季,蟻巢內氣溫保持在25-28℃﹔在冬季,巢穴則維持著20-25℃的溫度。因此白蟻在不使用空調的情況下,也能夠成功避暑。

彩萬志提到,白蟻的生態智慧也給人類帶來了重要的啟示。在非洲東南部的津巴布韋,就有這樣一棟仿生學建筑——東門購物與辦公中心(以下簡稱“東門中心”)。

據查,這座建筑面積約3.1萬平方米,建成於1996年,是津巴布韋當時最大的購物與辦公場所。該建筑模仿白蟻巢穴使用了自然通風冷卻技術,設計建造時沒有安裝空調。

東門中心所在的津巴布韋首都哈拉雷屬熱帶草原氣候,相關建筑研究論文顯示,在室外氣溫為28℃時,該建筑室內溫度為24-25℃,達到了較為理想的熱舒適條件﹔同時,因減少了空調等設施的安裝及維持費用,東門中心總計節省了350萬美元投資及10%以上的運營費。

實際上,白蟻巢穴獨特的建造邏輯在空間、形態、材料等多維度上都成為學者的研究內容,人們持續在其中挖掘著建筑仿生設計的新思維與新方法。

正如彩萬志所說,小昆虫,魅力大。科學的意義之一,便是向自然學習。

更多精彩內容,請下載科普中國客戶端。

返回人民網科普頻道

(責編:李慧博、孫娜)

分享讓更多人看到

返回頂部