小白蟻，大能量，「摩天大樓」也能蓋
著名學術刊物「Current Biology」上曾經刊登了一篇文章——科學家在巴西東北地區發現一個近4000多年悠久歷史的「白蟻城市」。該「城市」覆蓋面積與英國相當，達到23萬平方公裡。數千年來，白蟻在挖掘地下隧道聯通巢穴時產生總體量約為10,000,000,000立方米的土壤，相當於4000個吉薩金字塔的體積，在地面上堆積了近2億個錐形的土丘，有的高約2.5米，寬約9米。
科學家報導在巴西發現4000年歷史的白蟻丘
白蟻在中國也不陌生，破壞河流堤壩、蠶食木質建築，禍患無窮。
事實上，除南極洲外的六大洲，以赤道為中心，南、北緯45°之間廣闊區域都有它的蹤跡。非洲大陸的白蟻尤其聞名，這裡不僅種類多、而且密度相當大。
無論如何你應該沒有這樣的非洲經歷——前一天在建設現場搭建的帳篷會場，第二天發現桌下布滿了白蟻新堆的泥土包。
中-非中心基建項目環評會現場
一夜之間主席臺桌下的白蟻巢初具規模
白蟻丘的建築材料是工蟻們自製的「混凝土」——分泌的唾液加上碎草泥土，相當堅固。因白蟻種類不同、地理環境各異以及構築年代有別，或敦實如山峰，或險峻似高塔；可零散分布，可集中成片；新築之巢因不斷完善則外表粗糙，老舊之巢被動物蹭擦而油膩光滑，遺棄之巢受各種破壞而千瘡百孔。隨各地土壤顏色，紅、黃、灰俱有。
肯亞博格利亞地區黃色白蟻巢突兀險峻
衣索比亞西部高塔狀白蟻巢顏色棕紅
坦尚尼亞塔蘭吉雷地區灰色白蟻巢已破敗不堪
辛巴威·馬拉普保護區白蟻也沒有缺席，譬如前面已介紹的蘋果環相思樹就受到白蟻的蠶食，密密麻麻的布滿樹幹，密集恐懼症者不忍直視，相信蘋果環相思樹更無法忍受。
林中隨處可見的白蟻巢與灌木密不可分，與人類毗鄰而居，在這片土地上很認真的共存。雖然堅固的白蟻巢能熬死身邊的喬木，卻有時也不幸淪落為黑長尾猴的遊樂場，被攀爬成光滑的矮丘。
房子附近高大的白蟻巢，這是剛剛修建不久的新巢穴
黑長尾猴在白蟻丘上活動
靠近贊比西河的河灘上星羅棋布也散布著大大小小的白蟻丘，如同科幻片中某種巨獸產生的糞堆。為防止周期性被洪水淹沒，白蟻丘比乾旱地區明顯要更高一些。
白蟻「王朝」，建制齊備
之所以叫它白蟻，主要是身體無色或白色，體態和行動如螞蟻，實際上它是蟑螂的近親。白蟻有著二億五千萬年生存歷史，遠遠大於僅有六千萬年的螞蟻，算得上是昆蟲界的老祖先之一。
全世界約3000多種白蟻。它們的組織結構無疑是自然界中最複雜的一類生物，任何一群白蟻都是一個等級森嚴、分工嚴密的社會。
白蟻分化示意圖（餘泉繪）
在白蟻的世界裡繁殖是王道。最高貴者是專司繁殖後代的蟻王和蟻后，尤其是蟻后，深居蟻巢「王宮」中，每天產卵數千。其次是發育充分的有翅白蟻，在溫度溼度合適時飛離巢穴另行擴散安家。
寫到這裡，眼前浮現2015年奈洛比雨季一個沒關窗戶忘關燈的夜晚：忽聞樓下客廳若有若無的嘈雜聲，以為有什麼不速之客。和同事一起戰戰兢兢下去，眼前成千上萬狂歡的長翅白蟻在群魔亂舞，徹底擠滿了客廳的整個空間，密集到不斷發生空中交通事故相撞而掉落。紛飛的長翅白蟻一旦相互「情投意合」就會飛落地面，各自脫掉翅膀，雌雄成雙追逐，完成婚配，繼而尋找新的場所建新巢定居。
分飛能繁殖的長翅白蟻，白蟻的擴散就是它們的「功勞」
溼熱天氣長翅白蟻離開巢穴分飛，翅膀脫落，完成交配尋找新的築巢地
數量繁多的工蟻和兵蟻屬於不能繁殖的群體，沒有翅膀甚至眼睛退化。其中工蟻處於白蟻世界的最底層，數量最多，約佔群體的80%，個體最小卻天生一副勞碌命——建蟻巢、掘隧道、修蟻路、培菌圃、採食物、做清潔、護蟻卵、育幼蟻、兵蟻和蟻后。在無兵蟻時還要負責抵禦外敵。可以說工蟻用「羸弱的身板」扛起了整個社會責任。
而兵蟻，顧名思義要「保家衛巢」，防止其它蟻群的「異族入侵」。它們的頭部高度骨化，上顎發達成為禦敵武器，但在強大的捕食者面前，它們也是首當其衝的炮灰。親睹三五隻蜘蛛囂張的堵在白蟻洞口，把一群兵蟻、工蟻嚇得噤若寒蟬，偶爾一兩隻勇敢者衝出來，最終都英勇獻身成為戰利品。
頭部高度骨化下顎發達的白蟻兵蟻
蜘蛛與白蟻的對峙
兵蟻和工蟻對陽光敏感，總在相對潮溼陰暗的環境中，而兵蟻的屍體是蜘蛛的美食
白蟻--天生的傑出建築師
歷經億萬年的「蟻類文明」必然有其獨特之處——白蟻天生是傑出的建築師！
我們在非洲、在南美所見之巨大的白蟻巢，不僅堅固能保護白蟻群體免受外敵侵害，更重要的是提供一個適於生活的穩定環境。自然環境中脫離蟻巢的白蟻很難長期得以生存，說明蟻巢極其重要的地位。
文獻顯示自上世紀初，學者就開始關於白蟻巢結構與熱量交換的的研究。研究發現因為通風系統堪稱完美、「內部庭院」設計合理，以至於在非洲旱季酷暑之下，蟻巢內溫度能相對穩定在30度以內，猶如安裝空調一般，同時也可收集冷凝的水滴，維持巢內溼度。
馬拉普保護區典型的白蟻巢
白蟻巢縱剖面示意圖（餘泉繪）
剖開白蟻巢堅固的外殼，可以看到，裡面隧道密布，上部呈樹枝狀，下部則為大量細孔道。這些隧道甚至長達數十米，到達地下水或基巖深度。主要結構見示意圖，包含：
通氣孔——分布於頂部和兩側，數量不等，多達幾百個；孔徑大小不等，從釐米級到毫米級。道理並不複雜，通過氣體對流更換新鮮空氣，尤其是頂部的主通氣孔，能產生煙囪效應。冬天外部氣溫低，白蟻將通氣孔縮小或堵塞減少對流，巢內二氧化碳濃度高而保持巢內溫度（20℃~25℃）；夏天外部氣溫高，則擴大通氣孔，增加空氣對流降低巢內溫度。白蟻巢依靠太陽能為動力，使巢內通風系統有效地運轉，始終保證空氣新鮮，溫度適宜（機理見示意圖及圖注）。此處有兵蟻把守。
空氣貯存室——位於蟻巢底部。這個較大的空間貯存著大量新鮮、清涼的空氣，在蟻巢空氣交換中起著重要作用。
分飛孔——長翅繁殖蟻離家另立門戶的出口，比通氣孔粗大，內有比較寬敞的空間，便於繁殖蟻做飛翔前的準備，也叫「候飛室」。畢竟一旦出了這個孔，就如潑出去的水，一生不會再回來。安全起見，非繁殖季節的分飛孔會被堵上或者縮小。此處亦有兵蟻把守。
真菌圃——難以想像，白蟻居然能在巢中利用其排洩物培養真菌，最後形成的富含各種胺基酸的多孔塊狀物供其食用。真菌圃是部分白蟻生存中不可缺少的部分。
蟻巢壁上有許多相互垂直的輻射狀通風道，如同機器的散熱片，有助於熱空氣通過此處時冷卻。通風道經蟻巢表面的大量細孔和外界進行氣體交換。白天輻射狀通風道裡空氣受熱上升，形成氣壓差向外抽走蟻巢中熱空氣，與此同時同時巢底部空氣貯存室裡冷空氣自動注入蟻巢，降低蟻巢溫度；周邊的空氣順著周邊散熱片通風道降溫後進入空氣貯存室。夜晚通道中空氣冷卻後，也會協同新鮮空氣下沉到貯存室。（餘泉繪）
白蟻巢內部碎片，可見孔隙密布，通道發達
白蟻智慧的衍生
人類善於學習，自然不會忽視這種智慧滿滿的建築。在辛巴威首都哈拉雷一個偶然的機會，中津野生動物保護基金會宋黎主席推薦了市中心的「東門購物與辦公中心」（Eastgate Shopping and Office Centre）。高十層，商業面積5,600 m，辦公面積26,000 m，車位450個，這些數據無論如何都算不上耀眼，但如果說它可能是世界上第一個模仿白蟻巢，使用自然通風冷卻技術的建築？僅此一條，便註定它魅力無窮。
東門中心局部，非常獨特的外形
東門中心的外表即使放在1992年（設計初）也談不上現代化。但現代化的玻璃大樓往往花費昂貴去維持一個舒適的溫度，需要對室內空氣冬天加熱夏天冷卻，並且努力將其留於室內避免浪費，導致建築內空氣汙染嚴重。所以東門中心的建築設計師米克皮爾斯(Mick Pearce)完全摒棄那種大玻璃幕牆包裹密封空間的模式，加之哈拉雷地處熱帶，但氣候溫和，日溫差為10~14°C，所以白蟻巢仿生學思路得以在此實現。
東門中心有兩棟平行的單體樓，利用玻璃頂中庭連接而成。兩棟樓分別設立空氣輸入與排除的通道（見示意圖）。
東門中心建築布局及通風示意圖（餘泉繪）
結構仿生——中庭設有玻璃天橋，最小限度影響採光，並起到遮陰降溫，改變視覺效果的作用。風機抽取涼爽空氣送至各層地板下通風空腔，由牆腳部風口進入各辦公室。辦公電器及人產生的熱量使空氣變熱後會通過天花板排風口被吸入中央內層的排風井，最終由屋頂兩排整齊的煙囪抽至室外，完成整個空氣循環。屋頂48個煙囪產生的壓強差又有助於底層冷空氣進入循環體系，大大節省了能源，並讓空氣品質調節、室內溫度調節、單向通風減少細菌等傳染等得到圓滿解決。
中庭中玻璃天橋增加視覺美感，也便於交通
各樓層地板下有通風孔，冷空氣由此進入
獨特的煙囪清晰可見
材料仿生——整個建築採用生態混凝土和石材，使得白天熱空氣經過上述材料時能夠被部分吸收，夜晚冷空氣經過時也可帶走一部分熱量，通過材料的預冷和預熱，也有效調節室溫在一個相對恆定的範圍。
肌理仿生——外牆上凸凹有致的，布滿孔洞的粗糙深簷是完全遮蔽了牆壁，如同白蟻巢的不規則外表，既能使建築本身免受夏季的太陽照射，有助於空氣流通，兼顧到散熱和遮陽作用；同時讓冬季的太陽在早上溫暖建築，並有利於採光。
東
門中心所有的外牆都儘量避免陽光直射使用了深懸挑來避免窗戶和牆壁直接受到陽光的照射
源於白蟻巢生態設計的辛巴威哈拉雷東門中心，在夏季外部氣溫30度以上，室內溫度24~25°C，達到理想的熱舒適條件。同時因減少空調設施等費用，總計節省了350萬美元投資及10~15%的運營費，效益驚人，是極為成功的一個建築仿生學應用案例。之後，白蟻這種小生靈的「建築智慧」又被應用於澳大利亞綠色建築示範項目「墨爾本市新政廳」、馬爾他啤酒廠，以及著名華人建築師崔悅君設計的舊金山"終極塔樓」，一定程度上實現改造自然與適應自然間的和諧之美"。
來源：中國科學院中-非聯合研究中心|作者嚴雪 康克兢