經由本計畫之執行,預期可完成如下之具體成果:
1. 研發以含水率計與白蟻偵測儀調查濕氣與白蟻對古蹟與歷史建築木作 破壞鑑定之評估模式,供後續正確鑑定國內古蹟及歷史建築木作濕氣 與白蟻危害之參考使用。
2. 編纂『濕氣與白蟻對古蹟與歷史建築木作破壞鑑定工作手冊』,供後續 正確維護國內古蹟及歷史建築木作之參考使用。
第二章 木材特性及其劣化
第一節 濕氣及其危害木材
木材在高溫潮濕的環境容易造成腐朽的情形,即使經過乾燥處理的木 材,在此環境中仍敵不過腐朽之摧殘,主因是遭受木材腐朽菌(Wood decay fungi)破壞所致,主要分為白腐菌和褐腐菌。引起木材腐朽之真菌,須有適 當環境條件方能發生,如:(1)適當的溫度供其生長或入侵(24~32℃),(2) 適當的濕度(30~75% RH),(3)充足的空氣或含氧量,(4)充足且適當的食物 供應,(5)適宜的酸鹼值環境(多數菌蟲生長於酸性環境中)。在空氣中浮游 之木材腐朽菌的孢子,沈澱在木材表面後,當在適度水分與溫度環境下即會 發芽,成為菌絲侵入木材中,侵入之菌絲會分泌酵素,將纖維素、半纖維素、
木質素等之木材構成成分分解並當作其營養源加以吸收,進一步成長,菌絲 會集結而成菌絲束,不久會成為子實體而使孢子飛散。在此木材腐朽菌之成 長過程,木材會發生菌絲之侵入,水分之增加、變色、潰陷(collapse)、
化學成分之變化、脆弱化、重量減少、強度降低、空洞化等現象。木材之腐 朽許多會發生在木材表面部分(表面腐朽),而在橫向接合或縱向接合處部 分,與腐朽材相接觸之對方部材的表面部分是健全的,但在其內部則有腐朽
(內部腐朽)之情形。
第二節 昆蟲及其危害木材
蛀蟲以木材維生,雖不會造成嚴重的木材結構崩解,但部份蟲類寄居可 達很長的時間,若未經處理,木構件破壞現象將持續進行。通常木材乾燥可 減少菌蟲類的危害,但一般常見的木構件雖經乾燥處理仍受到蟲的侵襲,此 類是指專以木材(纖維)維生的甲蟲的幼蟲攻擊所造成。相關蛀蟲的性質及種 類如表 2.2.1。
表 2.2.1 蛀木蟲的種類與特性(Baldry and Cullen,1991) 家具甲蟲
Amobium punnctatum (常為 Funiture beetle)
1. 一般蛀蟲即是此類
2. 主要攻擊針葉樹,部分攻擊闊葉樹 3. 喜歡在潮濕環境,屋頂或懸浮樓版中 4. 幼蟲會活 2~5 年,但易受熱氣致死
粉蛀木蛀蟲 Lyctus brunneus (Powder-post beetle)
1. 通常在闊葉樹中,新舊材都能危害 Hylotrupes bajulus
(House Longhorn beetle)
1. 通常攻擊針葉樹 Xestobium rufovillosum (Deathwatch beetle)
1. 通常於老舊的木結構之闊葉樹中
2. 喜歡潮濕環境的乾木中,幼蟲可活 10 年 3. 常伴隨腐朽菌一起侵害
象鼻蛀木蟲 (Wood-boring weevils)
1. 喜歡在潮濕或經腐朽菌腐蝕的木材中
Nacerda melanura (Wharf borer)
1. 喜歡極潮濕腐朽過後的木材 2. 成蟲約 1.3cm
3. 將木材蛀蝕後造成孔洞並引來腐朽菌
小型甲蟲或食菌甲 蟲
Scolytid、
Platypodid (Pinhole borer Ambrosia beetle)
1. 喜愛在乾燥木材上蛀蝕 Buprestid
1. 喜愛乾燥木材 Cerambycidae (Forest longhorn beetle)
1. 比較喜愛在乾燥木材上蛀蝕
圖 2.2.1 蛀蟲生活週期
(Baldry and Cullen,1994:14)
第三節 白蟻的生態及其危害木材
在昆蟲中,危害木材最甚者,首推白蟻。全世界白蟻種類約有 2000 種,
15%對於人為環境中的木料、植物、其他天然纖維素物質有害。除部份富含 天然抽出物的木材外,其他對於白蟻抵抗皆很低;而其他物質雖不是食物來 源,如水泥、磚牆等都可能會被鑿穿。
由於白蟻種類不同,生活習性也不相同,如家白蟻會築大巢造成集中危 害,故破壞較快,但也因為白蟻集中,防治時效果也較顯著;而有些則會分 散築巢,雖破壞較慢,但防治成效不一定大。其中,台灣有四科,共 15 種 白蟻,較常出現的有:黃胸散白蟻(Reticulitermes flaviceps Oshima) 、 家 白 蟻 (Coptotermes formosanus Shiraki) 、 黑 翅 白 蟻 ( 或 台 灣 白 蟻 , Odontotermes formosanus Shiraki) 、 截 頭 堆 砂 白 蟻 (Cryptotermes domesticus Haviland)。家白蟻出現最早的紀錄即在台灣,過去亞洲各地除 了蘇俄及中亞一部分外,是危害最嚴重的一種,更因為適應性強,在各地廣 為擴散,成為一種世界性的重要害蟲。黑翅白蟻破壞則多為野外的木質材
料,且多埋入土壤中,被害物如枕木、圍籬、電線桿等;截頭堆砂白蟻食住 同在一處,咬下的細木屑和排出的糞粒,一部份通過木材表面的小孔推出巢 外,落在下方形成小堆故名堆砂白蟻;黃胸散白蟻的危害變異大,自居家或 野外都會出現,甚至會咬食地下電纜和其他材料,但多為小數量的蟻群。三 種最常見的白蟻,其交配婚飛之時間條件不同,黃胸散白蟻只在 3~4 月,家 白蟻在 5~7 月,黑翅白蟻自 4 月起,可延至 10 月。
依築巢性質,區分成四種:
A. 地下白蟻(Subterranean Termite):築巢多在地下,或有部分擴展到木 材中而分主副巢。
B. 乾木白蟻(Drywood Termite):築巢在木材中,少與地面接觸,所需的濕 氣較低,甚至在含水率 5~8%亦會出現。
C. 濕木白蟻(Dampwood Termite):需較多的濕氣,大多築巢在高於氣乾含 水率的木材中。
D. 刈草白蟻(Foraging Termite):與木材關係少,多對植物及其他農作物 危害大。
壹、白蟻之社會
一、真社會性之白蟻
白蟻是以蟻后、蟻王為中心組成「家族」,一般稱之為群體(colony), 堀出蟻道,許多個體會在一起生活著。有好幾個世代亦會同時生活,共同進 行撫育下一代,其會區分成產卵者與不會產卵者,進行如此生活之昆蟲稱之
「真社會性昆蟲」。
二、階段分化與功能分擔
白蟻是以蟻后或蟻王為中心,形成很大之群體,各個白蟻有階級區分。
所謂階級是為從事特殊工作之目的,而成立特殊化之群體者,各個階級為使
在群體內能持續維持之目的,而分擔著其功能,可依其形狀、大小、年齡等 加以區分,如(圖 2.3.1)所示。
圖 2.3.1 白蟻之階段分化
(松本,1983)
白蟻之社會,大概可區分成會產卵之生殖階級與不會產卵之非生殖階 級。生殖階級是在群體中唯一會交尾、產卵之個體,即是蟻后與蟻王。這些 是區別成第一次生殖蟲與第二次生殖蟲。所謂第一次生殖蟲是結婚飛行(婚 飛)出現之際雌雄會交尾而築巢,進行生殖活動者。但是,第一次生殖蟲會 以某種理由而不能繼續進行生殖活動,例如因病死亡而無法產卵時,該群體 就會滅掉。該情形下,從群體中,至今為止從事勞動之個體,雖為非生殖階 級,但其卵巢或精巢是很發達,即會發揮當作為生殖蟲之功能,如此所出現 之生殖蟲稱之為第二次生殖蟲。第二次生殖蟲亦有被稱為補充生殖蟲或副生 殖蟲。但並非群體(colony)之成員全部成為第二次生殖蟲,依白蟻之族群,
能成為生殖階級之非生殖階級是已決定的。像這樣補充欠缺階級使能維持群 體之進出制度可說是白蟻之繁榮理由之一。
非生殖階級是區分成工蟻與兵蟻。工蟻是從事攝食、照料群體之其他個 體、維持蟻巢等之勞動工作。一部分之白蟻是工蟻之代替,而具有擬工蟻之
階級,擬工蟻工作是與工蟻無不同,但其是有可能成為生殖階級個體,可與 完全不能產卵之工蟻相區別。兵蟻是從事群體防衛之階級,其具有硬而特殊 化之頭部,具有抵抗外敵保護蟻巢之功能,幾乎所有之白蟻均具有兵蟻。
這些構成群體之成員以外,有幼蟲與蛹(nymph)。幼蟲是卵剛孵化之個 體,半透明而柔軟,是成為工蟻或兵蟻前之個體,無法從事勞動工作。蛹是 從幼蟲中,成為第一次生殖蟲之目的,應成長為婚飛之有翅白蟻之個體,因 此,在其背上有將來會成為翅膀之翅芽。
白蟻因是不完全變態昆蟲,像蝴蝶、甲蟲是沒有蛹之期間。其與蝴蝶或 甲蟲同樣的在出生後即與父母親代為相同形狀,隨著每次的脫皮而漸漸的變 大。因此,從卵至孵化之蟻,是反覆脫皮而區分成各種階級。全部之個體是 至幼蟲階段為止為同樣的成長,但從此開始則區分成向具有翅芽之蛹、有翅 蟲與工蟻或兵蟻分化者。最終至成蟲階段為止,尚能脫皮者只有有翅白蟻,
其後之成員是至變成幼蟲之階段,就完成其一生,即小的幼蟲們會照顧父母 之生活即為白蟻的社會。
此階級分化過程之控制是由蟻后或蟻王會產生費爾蒙,對於各個體之幼 蟲荷爾蒙或脫皮荷爾蒙加以控制以完成者。
三、新蟻巢的開始
在六月高溫高濕之傍晚,可看到成群有翅白蟻會群聚,在路燈下飛舞,
此現象被稱為白蟻之婚飛,稱之「群飛」。當看到從建築物之柱材有翅白蟻 飛出時,才開始會感覺到建築物裡已遭受到白蟻之危害。此群飛時期是依各 種白蟻而定。
降至地面之有翅白蟻是會使其翅全部脫落,無翅之雌白蟻會提高其尾 部,而雄白蟻會跟隨其後面,即雌白蟻在前,雄白蟻在後,成對去尋找築巢 之場所。當找到可落腳之場所時,其即為蟻王與蟻后,在此進行交尾產卵,
照顧這些幼蟲,但當幼蟲會工作後,取餌或養育下一代之工作就交給他們,
蟻后就專司產卵,不久之後小的家族即漸漸的變大,最後變成巨大之群體。
其巢經過若干年後已充分的大時,為製造新的蟻后與蟻王之目的,從巢 中有翅白蟻即會飛出。
貳、白蟻常見種類
一、 黃胸散白蟻(Reticulitermes flaviceps Oshima)
兵蟻頭黃褐色,上顎紫褐色。頭殼被毛較稀。頭殼長方形,頭殼長 1.71-2.09mm,頭寬 1.10-1.16mm,兩側近平行,向後稍擴;額峰略隆,額間 近平。上唇矛狀,唇端狹圓至尖圓;具端毛、亞端毛和側端毛,上顎軍刀狀,
顎體較直,右顎端幾未彎,左顎端稍彎。觸角 16 節。後頦腰狹 0.18-0.21mm , 腰指數 0.36-0.44mm。前胸背板中區毛 20 餘根。有翅成蟲頭殼栗褐色,前胸 背板灰黃色,後頦灰黃色,足腿節深黃褐色,脛節黃褐色。黃胸散白蟻無定 型的蟻巢,一個群體內的個體通常只有數百頭,喜歡陰暗潮濕的環境,在建
顎體較直,右顎端幾未彎,左顎端稍彎。觸角 16 節。後頦腰狹 0.18-0.21mm , 腰指數 0.36-0.44mm。前胸背板中區毛 20 餘根。有翅成蟲頭殼栗褐色,前胸 背板灰黃色,後頦灰黃色,足腿節深黃褐色,脛節黃褐色。黃胸散白蟻無定 型的蟻巢,一個群體內的個體通常只有數百頭,喜歡陰暗潮濕的環境,在建