在地上築巢的蒙新河狸（2018年9月21日攝）

文/趙序茅 高銘悅

編輯/胡艷芬

　　最近有則新聞，頗讓人驚嘆，但同時也讓人類汗顏。捷克政府原計劃在布裏迪保護區建造水壩以保護濕地，但由於申請過程過於繁瑣遲遲未動工，沒想到8隻河狸幾乎就在“一夜之間”幫忙築好了水壩。這不僅為政府省下3000萬捷克克朗（約合900萬元人民幣）的經費，還因為選址絕佳為不少生物提供了良好的生存環境。

　　這新聞初聽像一則童話，但絕非杜撰。往往在遇到不利環境的時候，多數動物傾向於“逃離”，但河狸是個例外，它們堅信“我命由我不由天”，自己去努力改變局部環境，在逆境中創造家園。河狸之所以能成為動物界的例外，在於它們可以通過傑出的造壩能力改變局部環境，堪稱動物界的水利工程師。

河狸為何築壩

　　河狸是嚙齒目下的河狸科河狸屬的動物統稱，該屬有兩個現存物種：北美河狸和歐亞河狸。此條新聞的主角是歐亞河狸。

　　河狸視力不佳，但嗅覺、聽覺和觸覺都很好。它的四肢短寬，有5個腳趾，後足有蹼，十分擅長游泳。但到了岸上卻很笨拙，一旦受到驚嚇或者感覺到有危險，會立刻跳入水中。所以河狸都選擇在水裏築巢，來躲避捕食者的攻擊。如果枯水期水面下降，河狸的家也就失去了水面的天然庇護。為防止這種情況出現，聰明勤勞的河狸學會了築大壩，以保持水面的相對穩定。河狸的築壩行為是800萬年進化鑄就的生存智慧，刻印在基因裏，代代相傳。

　　河狸會尋找水流適中、兩岸樹木茂密的溪流地段。理想的築壩地點通常具有平緩的水流速度、適中的水深以及豐富的建築材料來源。

　　在築壩過程中，河狸展現出卓越的工程能力，它們首先用鋒利的門齒啃倒樹木，將樹榦和枝條交錯堆疊在水流中。河狸啃樹很有技巧，它們會沿着一個方向讓樹木傾倒，避免砸傷自己。然後用泥漿、石塊和植物材料填充縫隙，確保水壩的穩固性。河狸會不斷維護和加固水壩，根據水位變化調整結構。這種持續的工程維護確保了水壩的長期穩定性。

　　河狸建造的水壩呈弧形，這種結構能更好地承受水壓。水壩的長度和高度會根據具體環境進行調整，通常能將水位提升1至2米。河狸還會在水壩上設置溢流口，以控制水位，防止水壩被沖毀。

　　目前已知最長的河狸水壩位於加拿大阿爾伯塔省的伍德布法羅國家公園，長度約850米。這個水壩是由多代河狸共同建造和維護的。

築壩因何如此專業

　　河狸不僅會建水壩，還能建造高質量的水壩，主要有三大原因。

　　其一，河狸擁有鋒利的牙齒，它們的門齒非常堅硬且不斷生長，像鋸子一般可輕鬆啃斷樹木和枝條，獲取用於建造水壩的材料。河狸的門牙富含鐵元素，呈橘黃色，門牙外層釉質含鐵量高達5%，是人類的20倍。鐵元素使河狸牙釉質中鐵的氧化物形成蜂窩狀結構，啃咬時內層牙本質更快磨損，始終保持刀刃般的斜切面。牙齒末端呈鑿狀，能輕易啃下木頭。鐵蛋白在牙齒表面形成保護膜，牙髓中的磁鐵礦晶體能感知咬合力道，精度堪比電子秤。

　　此外，其內層牙本質嵌滿磷灰石晶體。這種特殊結構讓河狸牙齒的莫氏硬度達5.5，堪比黃銅，且能像液壓剪般持續工作。河狸牙齒每天能生長0.5毫米，生長速度遠超磨損速度。每只河狸平均每小時可啃斷周長40厘米的樹木。

　　其二，河狸擁有強壯的四肢，鋒利的適合開挖的爪子，以及可感知水文變化的尾巴。河狸的前爪靈活且強勁，能抓能撓，通常從水面位置開始，不斷用前爪將前面的泥土往身體兩邊扒拉，像破冰船一樣前行。有時，河狸會挖一條小運河，從築壩的地點直通它們的伐木場，然後把木材拖進小運河，水運到施工現場。

　　河狸的尾腺能分泌特殊油脂，既是防水涂層，又是“水文探測器”。通過尾巴拍打水面産生的振動波，河狸能精準判斷水流速度、河床結構等關鍵參數。此外，河狸大腦皮層中控制空間記憶的區域比同類動物大30%，這解釋了它們為何能記住方圓3公里內每棵可用樹木的位置。

　　其三，出色的團隊協作能力。河狸家族通常群體生活，家庭成員合作建水壩，可大大提升工作效率。野生河狸平均壽命約為24年，體重可達25千克，且雌性與雄性體型沒有太大差異。河狸的社會基本單位是家庭，由一夫一妻制的成年雌雄個體及若干幼崽組成，通常來説，配偶是終生的。這為它們持續建築大壩創造了條件。

　　河狸構建的水壩異常牢固，原因在於它們的施工過程極為科學嚴謹：

　　河狸先用大的樹枝添堵河水，在水中搭建一個牢固的“地基”。大的樹榦、樹枝作為主框架，小的樹枝作為次框架，樹枝之間的縫隙用樹葉、泥土填充。它們總會將枝條茂密端朝向水流下游，在湍急水流中構建出穩固的梯形結構。根據流體力學，河狸的這種設計既能減緩流速，又能讓泥沙自然填充孔隙，形成不透水層。這種科學的結構，讓水壩能抵禦洪水衝擊。

　　河狸水壩的弧形結構能將水流的衝擊力分散到大壩的各個部分，從而減少局部應力集中，防止大壩被沖毀。通過對河狸大壩內部的水壓進行分析可知，其多孔結構能有效調節內部水壓，防止因水壓過大導致結構被破壞。且水壩的長度和高度會根據具體環境進行調整。

　　河狸大壩並非靜態結構，河狸還會定期對建好的水壩進行維護，隨時修補、加固。這種動態平衡使得大壩能夠適應環境變化，如水位波動、材料老化等。

築壩利己也利它

　　河狸水壩會顯著改變局部的水文環境，創造出池塘和濕地成為眾多水生生物的繁衍地。水壩能減緩水流速度，增加水體的滯留時間，促進營養物質的循環和沉積，為魚類、兩棲類、鳥類和昆蟲提供理想的棲息地。

　　研究表明，河狸水壩所在區域的物種多樣性通常比周圍地區高出30%以上。一項針對瑞典一條小溪的研究發現，生活在河狸建造的池塘裏的褐鱒，比其他淺灘區的褐鱒要大，當旱季水流變小時，溪中的水量已經不適合大型褐鱒生存，而河狸池塘則為它們提供了棲息地。

　　在美國阿拉斯加，河狸正以“生態工程師”的角色對北極圈的凍土帶産生重大生態影響。棲息在那裏的北美河狸建造了一萬多個水壩，由於水的比熱容遠高於土壤，河狸建成的水壩使局部氣溫升高了1.5℃。經過北美河狸改造的環境，為其他物種的生存提供了機會，吸引了約200個新物種。

　　此外，河狸水壩在碳匯功能方面發揮着重要作用。水壩形成的濕地環境有利於有機質的積累和儲存。這些濕地能夠長期封存大量碳元素，成為重要的自然碳匯。據估計，河狸創造的濕地每公頃每年可儲存約1.5噸碳。

　　當然，河狸修築的水壩也會帶來一些負面效應。比如，河狸修建水壩需要大量木材，它們在採伐木材的時候不分輕重，採取“皆伐式”啃伐，最遠可以到距離巢穴150米以外的地方，這會一定程度破壞森林。此外，河狸經常改變越冬位置，對河道産生不利影響，時間久了可能造成河流斷流、生境退化。

向河狸學什麼

　　河狸的築壩行為為人類提供了寶貴的倣生學啟示。它們的弧形水壩設計、溢流口設置和材料選擇都體現出對自然規律的深刻理解。這些自然工程智慧可以為人類的水利工程設計提供思路。

　　在生態修復方面，河狸的工程實踐也提供了重要參考。人類可以模仿河狸，通過建造小型水壩來恢復退化濕地，改善水文環境。這種基於自然的解決方案往往比人工工程更經濟、更可持續。河狸通過建造水壩來儲存水資源，創造穩定的棲息環境，這種自然的水資源管理方式啟示我們，應該更加注重水資源的可持續利用和生態保護。

　　通過自身努力改變不利環境，這種生存之道和信念感，人類和河狸頗為一致。而河狸的工程奇蹟更向人類展示了一種與自然和諧共處的發展模式。它啟示我們，在改造環境的同時，還要注意對環境和其他物種會造成何種影響。

　　（趙序茅係蘭州大學生態學院教授，博士研究生導師；高銘悅係蘭州大學生態學院碩士研究生）