台灣家白蟻兵蟻(攝影/梁維仁)

白蟻的建材是自己的便便!興大團隊新發現:吃越多木材的白蟻,蟻道越堅固

白蟻入侵讓人傷透腦筋,看著不斷被啃食的木質傢俱、地板更叫人心疼,白蟻為了能持續穩定的吃,會打造出四通八達且堅固的覓食通道。蟻害受災戶大都以為這些通道看似是由泥土組成,但經過中興大學昆蟲系特聘教授李後鋒率研究團隊發現,主要的建材其實是白蟻啃食完木材後所排出的糞便!

研究團隊發現,吃木材的白蟻比起吃落葉的白蟻,前者的蟻糞能蓋出更堅固的通道,吃的木材越多,通道就越堅固,而不同白蟻的覓食習性各不相同,對蟻道的需求和建築方法也不同。本研究是全球首次以實證研究來驗證白蟻覓食通道的組成成分,與牠們在構築通道時的精妙工法和高度彈性。

每年四至六月路燈下常可見到如圖這種白蟻分飛的狀況(圖片提供/李後鋒)

白蟻為覓食打造通道,材料就是自己的便便

如果某天家裡的角落忽然出現了一條條盤根錯節的泥道時,這正是白蟻一家搬進來同住生活的表徵。這些看似由泥土打造的迷你通道,是白蟻每天出門搜尋與搬運食物的道路。通道可能出現在大樓管道間、樓板隙縫甚至是電線管路當中,長度可綿延數十公尺,面寬甚至有機會擴大至上公頃。

李後鋒解釋,會建造覓食通道的白蟻種類,蟻巢規模一般都比較龐大,族群數甚至可達百萬,為養活這一大家子,牠們會從蟻巢向外建造通往食物所在地的通道。然而居住在水泥叢林中的人們,住家四周其實沒有這麼多泥土可供白蟻使用,究竟白蟻打造覓食通道的建材從何而來?

「白蟻咀嚼、消化食物所排的糞便,就是材料」,李後鋒解說,不同種白蟻在打造通道時,使用的材料會有差異,不同食物來源形成的白蟻糞,也會影響覓食通道的堅固程度和耐久性。為了釐清白蟻是如何一步步打造出規模龐大的覓食通道,李後鋒研究團隊選定台灣常見的台灣家白蟻、台灣土白蟻以及主要分布在墾丁、蘭嶼、綠島的高砂象白蟻作為研究對象。

白蟻使用糞便作建材示意圖(圖片提供/中興大學)

便便中的有機質越多,打造的蟻道越堅固

不同種白蟻對食物的偏好,會連帶影響牠們的建築行為與使用材料,現為泰國清邁大學昆蟲學與植物病理學系講師的研究團隊成員邱俊禕說明,覓食通道使用的材料,有機質比例越高則越堅固,例如白蟻咀嚼過的木材與糞便;若使用土壤這類無機質的比例較高,通道結構就會比較脆弱。

團隊成員之一的中興大學昆蟲學系學生陳柏曄,則找到上述三種白蟻蓋的通道,除實地觀察牠們如何修補通道,同時也採集蟻道進行高溫燃燒,藉此分析其中的有機質與無機質的比例。經研究發現,上述三種白蟻中,高砂象白蟻蓋出的蟻道最為堅固,台灣家白蟻次之,台灣土白蟻則最脆弱,而造成差異的主要原因正是食物來源的不同。

高砂象白蟻主要食用木材維生,族群在找到適合的木材之後,便會盤踞其中享用大餐,猶如長期駐紮的屯墾兵團。高砂象白蟻在消化木材後排出的蟻糞有機質含量高,牠們會使用蟻糞與咀嚼過的木材來打造通道,通道自然十分堅固。本次研究分析的高砂象白蟻覓食通道樣本顯示,其有機質含量比例皆落在90%以上。團隊透過滴水測試通道堅固程度也發現,蟻糞使用比例越高,水滴越不容易打穿通道。

中興大學昆蟲學系教授李後鋒率研究團隊發現,白蟻糞是白蟻打造覓食通道的重要成份(圖片提供/中興大學)

土白蟻便便另有妙用:養菇

台灣土白蟻打造的通道在三者中相對最脆弱,主要原因與牠的生活習性密切相關。李後鋒說明,台灣土白蟻主要以枯枝落葉為食,在森林中有如游擊隊一般,吃完一處就移往下一個據點,不像高砂象白蟻會固守在同個地方,因此不需打造堅固耐久的蟻道。牠們確實也多只使用土壤作為建材,經過實驗發現,土白蟻的蟻道僅有不到10%是有機質。

李後鋒解釋,土白蟻的蟻糞其實另有重要用處,對其族群而言是「非常重要戰略物資」,牠們用蟻糞在地底巢穴打造「真菌花圃」,用以培養極重要的食物來源:雞肉絲菇。他強調,如果一個新生的土白蟻族群沒有成功培養出雞肉絲菇的菌絲,就像農民沒有種出糧食一樣,這個巢穴也就幾乎沒有存活的可能。

台灣家白蟻是居家環境最常見的白蟻害來源,牠們同樣以木材為食物來源,打造出的通道強度則恰好介於上述兩種白蟻之間。然而家白蟻蓋通道的材料有機質成分變化相當大,實驗數據從10%到90%皆有,由此凸顯台灣家白蟻的生活環境差異大,在食物來源取得多元,牠們也會隨環境不同就地取材,在建造通道上有著非常高的彈性。

台灣家白蟻兵蟻(攝影/梁維仁)

獨步全球的蟻道新發現,提供仿生學新思維

「本研究確實是全球首次透過實證科學的方法,驗證白蟻覓食通道的材料成分、功能性,也發現不同類群之間,在建造蟻道上具多種組合與高度彈性」,李後鋒表示,過去學界對白蟻打造覓食通道的成分與方式多只停留在推測階段,而本次的研究則對過去的推論提出具體的實證數據,成果也成功刊登於國際期刊《環境昆蟲學雜誌》(Environmental Entomology)。

作為社會性昆蟲的白蟻具有獨特的生存智慧,研究成果也顯示,白蟻僅利用糞便、木材與土壤等材料,透過改變建材比例與建築工序就能改變通道特性,以適應不同的覓食需求與生存環境。「白蟻可以用最少的材料,蓋出最輕又最堅固的東西,我們未來可不可以跟牠們一樣?」李後鋒指出,希望此次研究白蟻建築行為的成果,提供仿生學研究的思維,提升人類建築科技的進展。

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