在地上筑巢的蒙新河狸（2018年9月21日摄）

文/赵序茅 高铭悦

编辑/胡艳芬

　　最近有则新闻，颇让人惊叹，但同时也让人类汗颜。捷克政府原计划在布里迪保护区建造水坝以保护湿地，但由于申请过程过于繁琐迟迟未动工，没想到8只河狸几乎就在“一夜之间”帮忙筑好了水坝。这不仅为政府省下3000万捷克克朗（约合900万元人民币）的经费，还因为选址绝佳为不少生物提供了良好的生存环境。

　　这新闻初听像一则童话，但绝非杜撰。往往在遇到不利环境的时候，多数动物倾向于“逃离”，但河狸是个例外，它们坚信“我命由我不由天”，自己去努力改变局部环境，在逆境中创造家园。河狸之所以能成为动物界的例外，在于它们可以通过杰出的造坝能力改变局部环境，堪称动物界的水利工程师。

河狸为何筑坝

　　河狸是啮齿目下的河狸科河狸属的动物统称，该属有两个现存物种：北美河狸和欧亚河狸。此条新闻的主角是欧亚河狸。

　　河狸视力不佳，但嗅觉、听觉和触觉都很好。它的四肢短宽，有5个脚趾，后足有蹼，十分擅长游泳。但到了岸上却很笨拙，一旦受到惊吓或者感觉到有危险，会立刻跳入水中。所以河狸都选择在水里筑巢，来躲避捕食者的攻击。如果枯水期水面下降，河狸的家也就失去了水面的天然庇护。为防止这种情况出现，聪明勤劳的河狸学会了筑大坝，以保持水面的相对稳定。河狸的筑坝行为是800万年进化铸就的生存智慧，刻印在基因里，代代相传。

　　河狸会寻找水流适中、两岸树木茂密的溪流地段。理想的筑坝地点通常具有平缓的水流速度、适中的水深以及丰富的建筑材料来源。

　　在筑坝过程中，河狸展现出卓越的工程能力，它们首先用锋利的门齿啃倒树木，将树干和枝条交错堆叠在水流中。河狸啃树很有技巧，它们会沿着一个方向让树木倾倒，避免砸伤自己。然后用泥浆、石块和植物材料填充缝隙，确保水坝的稳固性。河狸会不断维护和加固水坝，根据水位变化调整结构。这种持续的工程维护确保了水坝的长期稳定性。

　　河狸建造的水坝呈弧形，这种结构能更好地承受水压。水坝的长度和高度会根据具体环境进行调整，通常能将水位提升1至2米。河狸还会在水坝上设置溢流口，以控制水位，防止水坝被冲毁。

　　目前已知最长的河狸水坝位于加拿大阿尔伯塔省的伍德布法罗国家公园，长度约850米。这个水坝是由多代河狸共同建造和维护的。

筑坝因何如此专业

　　河狸不仅会建水坝，还能建造高质量的水坝，主要有三大原因。

　　其一，河狸拥有锋利的牙齿，它们的门齿非常坚硬且不断生长，像锯子一般可轻松啃断树木和枝条，获取用于建造水坝的材料。河狸的门牙富含铁元素，呈橘黄色，门牙外层釉质含铁量高达5%，是人类的20倍。铁元素使河狸牙釉质中铁的氧化物形成蜂窝状结构，啃咬时内层牙本质更快磨损，始终保持刀刃般的斜切面。牙齿末端呈凿状，能轻易啃下木头。铁蛋白在牙齿表面形成保护膜，牙髓中的磁铁矿晶体能感知咬合力道，精度堪比电子秤。

　　此外，其内层牙本质嵌满磷灰石晶体。这种特殊结构让河狸牙齿的莫氏硬度达5.5，堪比黄铜，且能像液压剪般持续工作。河狸牙齿每天能生长0.5毫米，生长速度远超磨损速度。每只河狸平均每小时可啃断周长40厘米的树木。

　　其二，河狸拥有强壮的四肢，锋利的适合开挖的爪子，以及可感知水文变化的尾巴。河狸的前爪灵活且强劲，能抓能挠，通常从水面位置开始，不断用前爪将前面的泥土往身体两边扒拉，像破冰船一样前行。有时，河狸会挖一条小运河，从筑坝的地点直通它们的伐木场，然后把木材拖进小运河，水运到施工现场。

　　河狸的尾腺能分泌特殊油脂，既是防水涂层，又是“水文探测器”。通过尾巴拍打水面产生的振动波，河狸能精准判断水流速度、河床结构等关键参数。此外，河狸大脑皮层中控制空间记忆的区域比同类动物大30%，这解释了它们为何能记住方圆3公里内每棵可用树木的位置。

　　其三，出色的团队协作能力。河狸家族通常群体生活，家庭成员合作建水坝，可大大提升工作效率。野生河狸平均寿命约为24年，体重可达25千克，且雌性与雄性体型没有太大差异。河狸的社会基本单位是家庭，由一夫一妻制的成年雌雄个体及若干幼崽组成，通常来说，配偶是终生的。这为它们持续建筑大坝创造了条件。

　　河狸构建的水坝异常牢固，原因在于它们的施工过程极为科学严谨：

　　河狸先用大的树枝添堵河水，在水中搭建一个牢固的“地基”。大的树干、树枝作为主框架，小的树枝作为次框架，树枝之间的缝隙用树叶、泥土填充。它们总会将枝条茂密端朝向水流下游，在湍急水流中构建出稳固的梯形结构。根据流体力学，河狸的这种设计既能减缓流速，又能让泥沙自然填充孔隙，形成不透水层。这种科学的结构，让水坝能抵御洪水冲击。

　　河狸水坝的弧形结构能将水流的冲击力分散到大坝的各个部分，从而减少局部应力集中，防止大坝被冲毁。通过对河狸大坝内部的水压进行分析可知，其多孔结构能有效调节内部水压，防止因水压过大导致结构被破坏。且水坝的长度和高度会根据具体环境进行调整。

　　河狸大坝并非静态结构，河狸还会定期对建好的水坝进行维护，随时修补、加固。这种动态平衡使得大坝能够适应环境变化，如水位波动、材料老化等。

筑坝利己也利它

　　河狸水坝会显著改变局部的水文环境，创造出池塘和湿地成为众多水生生物的繁衍地。水坝能减缓水流速度，增加水体的滞留时间，促进营养物质的循环和沉积，为鱼类、两栖类、鸟类和昆虫提供理想的栖息地。

　　研究表明，河狸水坝所在区域的物种多样性通常比周围地区高出30%以上。一项针对瑞典一条小溪的研究发现，生活在河狸建造的池塘里的褐鳟，比其他浅滩区的褐鳟要大，当旱季水流变小时，溪中的水量已经不适合大型褐鳟生存，而河狸池塘则为它们提供了栖息地。

　　在美国阿拉斯加，河狸正以“生态工程师”的角色对北极圈的冻土带产生重大生态影响。栖息在那里的北美河狸建造了一万多个水坝，由于水的比热容远高于土壤，河狸建成的水坝使局部气温升高了1.5℃。经过北美河狸改造的环境，为其他物种的生存提供了机会，吸引了约200个新物种。

　　此外，河狸水坝在碳汇功能方面发挥着重要作用。水坝形成的湿地环境有利于有机质的积累和储存。这些湿地能够长期封存大量碳元素，成为重要的自然碳汇。据估计，河狸创造的湿地每公顷每年可储存约1.5吨碳。

　　当然，河狸修筑的水坝也会带来一些负面效应。比如，河狸修建水坝需要大量木材，它们在采伐木材的时候不分轻重，采取“皆伐式”啃伐，最远可以到距离巢穴150米以外的地方，这会一定程度破坏森林。此外，河狸经常改变越冬位置，对河道产生不利影响，时间久了可能造成河流断流、生境退化。

向河狸学什么

　　河狸的筑坝行为为人类提供了宝贵的仿生学启示。它们的弧形水坝设计、溢流口设置和材料选择都体现出对自然规律的深刻理解。这些自然工程智慧可以为人类的水利工程设计提供思路。

　　在生态修复方面，河狸的工程实践也提供了重要参考。人类可以模仿河狸，通过建造小型水坝来恢复退化湿地，改善水文环境。这种基于自然的解决方案往往比人工工程更经济、更可持续。河狸通过建造水坝来储存水资源，创造稳定的栖息环境，这种自然的水资源管理方式启示我们，应该更加注重水资源的可持续利用和生态保护。

　　通过自身努力改变不利环境，这种生存之道和信念感，人类和河狸颇为一致。而河狸的工程奇迹更向人类展示了一种与自然和谐共处的发展模式。它启示我们，在改造环境的同时，还要注意对环境和其他物种会造成何种影响。

　　（赵序茅系兰州大学生态学院教授，博士研究生导师；高铭悦系兰州大学生态学院硕士研究生）