零距離科學:仿生學之「再生建築」

零距離科學:仿生學之「再生建築」

我們想讓你知道的是

大家有沒有發現,自然界中幾乎沒有矩形存在?各個物種都在自然界中經過「千錘百煉」,但都不使用矩形,常見的幾何形狀是球體、螺旋、六角形等,於是,建築界開始從自然界中的各種生物結構「取經」,這門學問稱為「仿生學」(Biomimicry)。

文:馬學綸(香港中文大學微生物學系博士)
圖:香港電台

仿生學建築——向大自然借用建築藍圖

現代人類社會的樓房,由門窗、家具,到樓房的形狀,大多由直線和直角組成。由於各種工業化和大量生產,人造物料的形狀都要盡量簡單,由一大塊物料切割成各種大小的矩形,製造、運輸和組裝都比較方便。這使大型人造物,例如各種建築物,都是砌積木般「方方正正」的。

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矩形在自然界中並不常見,有別於人類「方方正正」的建築物,圖中的鳥所建的巢是偏向球體的形狀。

不過,大家有沒有發現,自然界中幾乎沒有矩形存在?各個物種都在自然界中經過「千錘百煉」,但都不使用矩形,常見的幾何形狀是球體、螺旋、六角形等,於是,建築界開始從自然界中的各種生物結構「取經」,這門學問稱為「仿生學」(Biomimicry)。

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建築師以六角形的結構砌成拱形天幕,當中夾著的空氣有隔熱作用。

開開合合的牆壁——向松果的鱗片取經

松果,是松樹的果實,英文名字是「pine cone」,顧名思義,是個椎形的果實,由很多片鱗片組成,每一片鱗片都帶著一顆種子,松果在成熟時會打開,把種子送出去,隨著鱗片以螺旋方式降落地面,種子將會落地生根,如果夠幸運,將會成為新的松樹,長出新一代的松果。

種子能否到達離母體較遠的地方,是物種是否成功的其中一個重要因素,因為如果母體和子代都擠在同一個地方,大家會互相爭奪資源,像是陽光和水份,對「一家人」都沒好處。可是,自然環境存在著許多變數,就像日照時間和角度、溫度、濕度等,要等待「最佳時間」散播種子,就要有能對周圍環境的改變產生即時反應的能力。

松果的機制很簡單,不用特別的探測器官,也不用神經訊息傳遞,只是在結構上下了點「功夫」。組成松果的鱗片的細胞早已死掉,只剩下由纖維素組成的細胞壁,這些鱗片有兩層結構,每層的纖維素排列方式不同,在同一濕度下會有不同膨脹率,令松果在濕度高時「關起」,濕度低時「打開」,以便傳播種子。

建築界按這機制製造出新的大型片狀結構,用這些結構,用來代替傳統以矩形為主的牆壁和窗戶,使它們能因應環境改變而自動開關,省卻各種沉重的鉸鏈設計。

人類社會的建築物的另一個特色,就是會產生很多碳排放和建築廢料,單單是製造混凝土和運送到工地,已佔每年全球二氧化碳總排放量的三份之一,而且不是每一件物料都能「物盡其用」,再進一步為地球帶來負擔。

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相比起人造物料,如混凝土,以有機物如菌類的菌絲製作的「磚頭」既堅更也較輕,而且能減少碳排放。

把廢料長成牆壁——向真菌的菌絲取經

和人類社會不同,大自然中的各種物料都不會被浪費,每種有機物包括生物的屍體、糞便等,若沒有被其他生物吃掉,也會被微生物等食腐性生物消化吸收,當中真菌類就是經典的代表。

真菌,能被人類食用的品種多被稱為「菇類」,例如冬菇、磨菇等。我們平日食用的,是傘形的部份,稱為子實體,是在真菌要繁殖時才會長出來。傘底長了很多孢子,即是真菌的種子,隨風、隨水、隨動物散播。但是,真菌的「真身」,卻是藏在基質裡的菌絲(mycelium),以網狀在例如泥土、木頭,或是其他腐植質中生長。菌絲的作用就是盡量長進「食物」裡,增加與「食物」接觸的面積,分秘消化酶,吸收消化物。

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自然界中菌類會把菌絲長進「食物」(如木材)裡,分秘消化酶消化後吸收,一點都不浪費。
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一顆松果由多片孢子葉組成,濕度高時會「關上」,濕度低時會「打開」,以便把連著孢子葉的種子送出去。

全球真菌的品種何止千萬,它們各自有對應的「食物」,只要選得對,就能把人類社會產生的有機廢物「轉化」成菌絲,菌絲比有機廢物容易加工,加工技術也能更統一。已經有以木工剩下的木碎餵養真菌,用其菌絲製成磚塊的例子,發明者表示,這種新物料又輕又堅硬,而且可以在需要物料的地區當地製造,減少碳排放。

除了以上的例子,今集《零距離科學》還會介紹能自動癒合的牆壁、靈感來自捕蠅草的門窗,還有在能量上能「自付盈虧」的建築物,大家記著不要錯過!

《零距離科學》(節目網站)集合世界各地有趣的科學紀錄片,網羅與大眾息息相關的科學資訊,啟發觀眾的好奇心和求知慾,節目逢星期五晚9時30分在港台電視31及31A播映。本集於7月17日播出。港台網站及流動程式RTHK Screen視像直播及提供節目重溫。

責任編輯:Alvin
核稿編輯:Alex


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關鍵議題研究中心TNLR日前做了一份線上問卷「基金申購偏好調查」,針對台灣網路人口結構抽樣20歲以上的受訪者,回收1,000份有效樣本。

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資料來源:關鍵評論網,基金申購偏好調查,調查期間 2022/6/30-2022/7/5

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資料來源:關鍵評論網,基金申購偏好調查,調查期間 2022/6/30-2022/7/5

共同基金與長期投資

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定期定額是長期投資的勝利方程式

基於上述理由,「定期定額」就成了投資人最青睞的投資方式。根據中租基金平台與關鍵評論網合作的調查顯示,有61%的投資人習慣用「定期定額」的方式來理財,另也有21.7%的投資人傾向用「單筆投資」來進行。另外,偏好定期定額的比例約為單筆投資的兩倍,可見這種每個月只要3000~5000元的投資方式,受到多數小資族的青睞。

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資料來源:關鍵評論網,基金申購偏好調查,調查期間 2022/6/30-2022/7/5

定期定額之所以受到歡迎,主因是投資人不需要具備龐大的資金,也能開始自己的投資旅程;再加上每次投入的資金相對較小,所以對投資時機的掌握度也就不必那麼高。以子女教育金為例,在孩子成長的過程中,全球經濟可能會經歷2~3次的循環,中間的市場波動一定比較大;但透過定期定額,投資人反而可以累積這幾次景氣循環下來的財富增長,而且在這過程中,他們也不必額外花心力去猜測市場的高低點,算是一種相當輕鬆的投資方式。

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資料來源:中租基金平台

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