建筑科学

建筑仿生学原理鸟巢与建筑

鸟是春天的使者、人类的朋友，它不但有鲜艳的羽毛，婉转的歌声，还有被誉为“天然艺术品”的巢。在法国民间流传着这样一句谚语：“人类除了鸟巢之外什么都能制造出来。”可见，这个天然艺术品不但漂亮，而且巧夺天工，是一种不朽的大自然杰作，是人类建筑构思时取之不尽的创作源泉。

那么，什么鸟的巢最精美呢？

鸟巢精美之最要首推织布鸟编织的瓶状巢了。它撕取长条的树皮纤维， 像织布工人那样用它那灵巧的嘴和脚，穿针引线，并不时地打结打扣而成坚固的编巢。编巢时，一般先由雄织布鸟编织巢的主体，并以此作为向雌鸟求爱的资本，经炫耀求偶成亲后，由雌织布鸟编织巢的细部。织布鸟的瓶状巢像一个曲颈瓶，悬挂在树梢，出入口在旁边。织布鸟就住在随风飘荡、逍遥自在的“家”里生儿育女。编巢时有时遇到大风，织布鸟还会衔一些泥团来“镇风”呢！

什么鸟的巢又最大呢？

鸟巢容积之最要首推秃鹫。美洲有一对秃鹫共同生活了 36 年，在一场大风暴中，筑巢的大树被掀倒，人们才有幸见到了它们的“家”，经测量得知： 鸟巢直径 2.74 米，深 6.1 米，整个鸟巢共重两吨哩！

什么鸟的巢最科学？

鸟巢科学之最要首推澳大利亚、新几内亚和东南亚一带的营冢鸟了，它们的巢能产生恒定的温度 34℃～35℃，是雌鸟孵化蛋的理想产房。

营冢鸟用粗壮的两腿挖掘一个大深坑，在坑内填上落叶，又填上泥土和砂，有的竟高达 5 米，土丘周边长 50 米，为了造巢得花上几个月的时间哩！ 过了一段时间，树叶腐烂，温度开始升高。那时雄营冢鸟经常来测量巢内温度，它挖开表层，把翅翼下部无羽的部分贴近腐土堆，或者把头部和上半身都钻进洞穴内，啄出土堆深处的砂子测量温度。当巢内温度达到 35℃左右， 它们挖一个深洞，雌鸟就在深洞里产下第一枚蛋，雄鸟使蛋大头朝上，以便雏鸟容易出壳，并用砂子盖好第一枚蛋。经过 2～4 天，雌鸟又产下第二枚蛋。这样一直下 16～33 枚蛋。然后雄鸟连续 10 个月精心守护着这个特别的产房。当温度超过 35℃时，雄鸟就挖通风洞降低温度，但到了晚上又匆匆把通风洞堵塞以防止热量散失；当温度低于 35℃时，就向土冢琢敷砂土。

鸟巢有如下几大特点：

**鸟巢结构巧妙。**鸟巢结构巧妙的可多啦。缝叶莺生活在我国最南部的山林中，它选取芭蕉、葡萄藤的大型叶片，将叶片卷拢，雌鸟用嘴在叶缘相距1～2 厘米处，钻上一个个小孔，然后用树枝纤维、蜘蛛丝和细茎等，从一个小孔穿出，又从另一个小孔穿入，并随时在孔外打结以防松扣。缝叶莺这样嘴、脚并用缝成了窝，又用绒毛、棕毛等柔软的东西垫底，舒适的鸟巢就这样建成了。

“衔泥两椽间”的燕子，在田间地头湿地处啄出湿泥丸，双双衔回椽间， 逐一堆积，又配置干草、草根、羽毛等，经一周左右而成“泥碗”巢。有一种燕子叫金腰燕，它能筑成长颈瓶那样的泥巢。还有一种燕子叫楼燕，它口腔里能分泌出很粘稠的唾液，与泥丸、草棍掺合，筑成表面透明的巢。楼燕

的近亲金丝燕，它纯粹用自己的唾液筑巢，那就是高档宴席上的“燕窝”。

鸟巢用材巧妙。鸟巢用材之巧妙也不胜枚举：燕子用泥做巢；麻雀以干草做巢；鹰用粗大的树枝做巢；黄莺用树皮、麻以及草做巢；寿带鸟以树皮和草外面缠蜘蛛丝做巢。

红尾伯劳为了得到细如毛发的树皮纤维筑巢，要花很长时间侦察森林中理想的树，然后一条条撕下成一束运回，尤其是楮树，由于树皮质地细致而纤维长，嫩枝又多而易于剥皮，是红尾伯劳筑巢的理想材料。

鸟类筑巢，一般就地取材，有时还采用人类使用的材料，在郑光美所著

《鸟之巢》中，记载着 1957 年作者在吉林省桦皮厂火车站附近大树上发现的

4 个喜鹊巢，其外壁几乎全是用粗铁丝编成的。

**鸟巢选址巧妙。**猫头鹰和野鸽在岩石缝内筑巢；翠鸟以吃小鱼为生，在岸边土崖啄穴为巢：啄木鸟以树洞为巢；老鹰、白鹳以大树顶为巢；苇莺在苇茎之间用长的草叶在高出水面 1～1.5 米处做巢；骨顶鸡在芦苇与蒲草丛中筑巢，将草茎弯折搭编而成饼状巢，巢随水浮沉。

鸟巢一般筑在地面或草丛中，往往极为隐蔽。柳莺的巢选择地表有枯枝落叶的地方，或选在山间小溪旁，以苔藓、树皮伪装。据国外资料，鹪鹩的雄鸟建造很多的巢，而与雌鸟成婚后一个也没有用上，用的是雌鸟的巢，这也可能是为了安全的疑兵之计吧！

乌巢的选址，巢口是有讲究的。郑光美先生对吉林省 21 个喜鹊巢做了观察，发现绝大多数朝向西南，与当地背风向一致。日本某地喜鹊巢的巢口， 多数朝北或东南，很少朝西，这不但有风向问题，还有日照问题。

鸟是天才的建筑师。织布乌会编织树皮成巢，缝叶莺会缝叶成巢，燕子会用泥丸垒成巢，营冢鸟能造出恒温的巢，骨顶鸟会造浮巢⋯⋯鸟为人们展现了无与伦比的建筑艺术品。在科学发展一日千里的今天，建筑的造型、设计、计算、用材、施工、选址等都有待于创新与发展，鸟巢不正是我们模仿、借鉴、学习的好榜样吗？

中国古代书载“有巢氏”，说明人类最早也曾像鸟那样巢居树上，后来由树上下来定居，在地面上造起了房子。而建筑的发展，跨度越来越大，高度越来越高，说不定人类又会像鸟儿一样，重新居住在人工造成的“大树” 上呢！

鸟巢真是一个大自然的谜，而这个谜正有待于科学家去揭开。大自然存在着多少个谜呀！它正如希腊神话中的大神使者赫尔墨斯，变化无穷。美国学者瓦尔特·麦勒斯说：“自然正如生命一样创造了各种形式。她美妙地把样式和协调赋予她亲手创造的各种元素，赋予她使之生气盎然的各种力量中。因此世世代代的人类总是喜欢把她看做是神性的艺术创造，是一位不可捉摸的、变化多端的赫尔墨斯。”

建筑，正面临着困境，时代的要求是大跨度、大高度，安全、经济、美观而适用，欧美等各地的学者正转向对大自然结构形态的研究。德国斯图加特大学著名工程师、学者 F·奥托出版了《自然—知识—建筑》、《自然建筑》、《建筑师的自我修养》三本专著。德国学者收集贝壳、海螺、蛛网、龟背、骨骼、头颅、叶脉、树枝以及昆虫标本等，并考察山川地形、原始建筑、山洞蚁穴、细胞构造后，提出的专题报告有最小网格、生物学与房屋、自然界和技术领域中的网格、自然和技术领域中的薄膜与薄壳、形态与力的性质的基础、藻类植物结构等。

一门仿生建筑学正在兴起。近几年来，德国学者 K·鲍契进行了大量皂膜系统试验，为薄膜结构提供了合理外形的根据。美国女建筑师 A·卡苏巴仿造野居山穴，采用 PVC 塑料薄膜，它的造形形态万千而又新颖、离奇、别开生面。美国学者 W·斯法特里研究自然的优化并应用于分析建筑的连续力学之中。美国学者 M·哥尔斯密斯综合分析了 166 个已经建成的大跨度钢结构（其中最大跨度为 230 米），从自然的优化中得出，不同的跨度应采用不同的空间结构，为合理采用建筑结构的形式闯出了一条新路。