納米比亞的熱帶草原上有許多沙土塔,這些建筑高約4米。這些高大建筑的工程師和工人竟是體長不足5厘米的白蟻,這些建筑不僅高大,而且其內部構造復雜,充滿許多通道,能容納150萬只白蟻! 研究人員一直在試圖弄清楚白蟻為何如此厲害,這些小東西是如何在沒有藍圖的情況下建造出這么精妙的建筑,而最近,研究人員找到了一些答案。
圖注:白蟻穴的剖面圖看上去非常壯觀。(圖/克林特⋅福特)
“整個白蟻群都在起作用,”美國阿克倫大學物理學家亨特⋅金(Hunter King)解釋道。“高于地面的蟻穴不僅是像肺和呼吸系統一樣的空氣交換器,還是蟻群的保護衣。”下面將介紹白蟻的工作內容和建筑的工作原理。
1.邊挖邊吃
白蟻穴建筑通道寬度大約10厘米、長度約70米,這些通道連接著草木植被。在較大的通道里,白蟻又開發出更小的分支通道,它們一邊挖通道一邊吃新發現的植物,但它們還回到巢穴后才會進行消化。
2.建筑外皮
白蟻會將泥土堆積在一塊兒形成多孔結構,這樣新鮮空氣就能慢慢滲入,但是堆積的泥土也要比較堅實,這樣才能在阻止入侵者如食肉螞蟻時保證不會崩塌。如果有大象或人類來找麻煩怎么辦?這些白蟻就會從穴中迅速沖出以保衛并修復它們的建筑。
3.微生物組
白蟻科中的一個亞科白蟻的腸道細菌能發展成一種菌類,這種菌類能促進對食物的消化吸收。大白蟻亞科白蟻的蟻穴中就存在一種稱之為“真菌圃”的結構,其結構類似海綿狀,主要由嚼碎但未消化的植物材料構成,上面布滿共生雞縱菌的菌絲和菌絲瘤。白蟻就以長滿菌絲和菌絲瘤的舊圃為食,同時又不斷新建真菌圃。白蟻將食物放置到菌類上等著霉變,這樣就能將植物中的粘性物質分解為可食用的糖和氮。這個過程會產生二氧化碳,如果白蟻的建筑不能通風換氣,那它們就會窒息。
圖注:蟻穴沙土塔的在一天中的循環變化。(圖/克林特⋅福特)
4.建筑的呼吸系統
蟻穴沙土塔就像人一樣進行呼吸,但驅使呼吸的不是膈膜,而是溫度促進了氧氣的流動。沙土塔內更靠近外層的通道自然會收到更多的太陽熱量,這就使沙土塔內空氣密度發生了變化,從而吸出塔內不新鮮的空氣。新鮮的空氣通過多空的泥土滲入涼爽的沙土塔內部。在寒冷的夜晚,沙土塔就會出現和上面相反的循環。
5.室內濕度
白蟻的很多活動多會在穴中進行。工蟻會不斷地往蟻后那兒搬運食物,然后再把卵送到附近的滋養室。蟻穴內溫度全年下來會波動30攝氏度,但濕度水平會的波動會維持在在平均值的80%左右,因為濕度對于上文中提到的白蟻的菌類非常重要。