Karınca yuvası, ısıyı büyük ölçüde toprağın kendisiyle dengeler. Yüzeyde gün içinde büyük olan sıcaklık farkı birkaç on santimetre derinlikte belirgin biçimde söner, bu yüzden derindeki odalar daha kararlı kalır. Bazı türler yavrularını gün içinde uygun sıcaklıktaki odalara taşır; bazıları da yuvayı rüzgârla havalandırır ya da üstünü yalıtkan bir örtüyle kaplar.
Dışarıda hava gün boyu ısınıp soğurken koloninin yaşadığı odalar bu değişimin ancak küçük bir kısmını hisseder. Bunu toprağın fiziği ile karıncaların davranışı birlikte sağlar. Bu yazıda karınca yuvasının nasıl yapıldığını, toprağın ısı tamponu olarak nasıl iş gördüğünü ve yuvanın nasıl havalandırıldığını bilimsel çalışmalara dayanarak anlatıyor, aynı ilkenin binaların toprakla temas eden bölümlerindeki karşılığını gösteriyoruz.
Karınca yuvasında ısı nasıl dengelenir?
Karınca yuvasında ısıyı dengeleyen ilk etken topraktır. Toprak ısıyı yavaş iletir ve depolar; yüzeydeki sıcaklık dalgalanması derine indikçe hem küçülür hem de gecikir.
Tyson Ochsner’ın toprak fiziği ders kitabındaki örnekte, günlük sıcaklık salınımının genliği yüzeyde 7 °C iken 10 cm derinlikte 3 °C’ye iner. Kitap, genliğin yüzeydeki değerinin yüzde 37’sine (1/e) düştüğü derinliğe sönüm derinliği adını verir. Örnekteki toprak için bu derinlik günlük dalgada 11,7 cm, yıllık dalgada 224 cm olarak hesaplanır. Kısacası gece ile gündüz arasındaki fark sığ bir katmanda söner, yaz ile kış arasındaki fark ise metrelerce aşağıya iner.
Karıncalar bu katmanlaşmayı davranışlarıyla kullanır. Kadochová ve Frouz’un derlemesine göre höyük yapan karıncalarda iki ana strateji öne çıkar: Yavruları yuvadaki sıcaklık farklarına göre bir odadan ötekine taşımak ya da yuvanın içini yüksek bir sıcaklıkta tutmak. Aynı derlemede aktarılan bir gözlemde Camponotus mus işçileri yavruları günde iki kez taşır: Öğleden sonra saat 14 civarında gecenin serin odasından gündüzün sıcak odasına, gece 22 civarında da geri. Ateş karıncası Solenopsis invicta kolonileri ise yalnızca 24 ile 36 °C arasında büyüyebilir.
Florida hasatçı karıncası Pogonomyrmex badius üzerinde çalışan Walter Tschinkel’in kayıtları da bu tabloyla örtüşür: Yavrular ve yeni çıkan işçiler çoğunlukla yuvanın alt üçte birinde bulunuyordu. Günlük sıcaklık değişimine en çok maruz kalan odalar ise Tschinkel’in belirttiği gibi yuvanın üst kısmındakilerdir. Yani koloninin en hassas bireyleri, dalgalanmanın en az hissedildiği katmanlarda bulunur.
Karınca yuvası nasıl yapılır?
Karınca yuvası, aşağı doğru inen dar şaftlar ile bu şaftlara bağlanan yatay odalardan oluşur. İşçiler toprağı tane tane kazıp yüzeye taşır; yuva, koloni büyüdükçe derinleşir ve yeni odalar kazanır.
Bu yapıyı ayrıntılı biçimde ölçen çalışmalardan biri, Tschinkel’in 2004’te yayımlanan makalesidir. Tschinkel, Florida’nın kumlu topraklarındaki hasatçı karınca yuvalarını kazarak ve kalıplarını çıkararak inceledi. Aşağıdaki tablo bu çalışmadaki başlıca değerleri özetliyor.
| Özellik | Ölçülen değer |
|---|---|
| Olgun yuvanın derinliği | Genellikle 2,5–3 m; en derin yuva 3,06 m |
| Yeni kurulmuş yuvanın derinliği | En fazla yarım metre kadar (makalede 29–37 cm ve 40–50 cm aralıkları verilir) |
| Şaftların biçimi | 1 cm’den biraz dar; 4–6 cm çaplı sarmal çizerek iner |
| Oda yüksekliği | Taban alanından bağımsız olarak yaklaşık 1 cm |
| Odalar arası düşey aralık | Yüzeye yakın 2–4 cm, derinde 20–30 cm |
| Oda alanının dağılımı | Toplam alanın yaklaşık yarısı yuvanın üst çeyreğinde |
| Tohum depoları | Yalnızca 40–100 cm derinlikteki odalarda |
| Yavruların yeri | Çoğunlukla yuvanın alt üçte biri |
| Örnek yuva (yaklaşık 5.000 işçi) | 135 oda, 12 m düşey şaft, yaklaşık 20 kg kazılmış kum |
Kaynak: Tschinkel (2004), Journal of Insect Science. Değerler Florida hasatçı karıncasına aittir; başka türlerin yuvaları farklı ölçülerde olabilir.
Karıncaların ne kadar derinde olduğunu nasıl anladığı ise ayrı bir soru. Tschinkel, yuvadaki karbondioksit oranının yüzeyde dış havaya yakın olduğunu, dibe doğru ise yaklaşık beş kat arttığını aktarır ve bu farkın karıncalara derinlik bilgisi veren bir işaret olabileceğini öne sürer. Sıcaklığı ve toprak nemini ise günden güne, mevsimden mevsime fazla değiştiği için güvenilir bir işaret olarak görmez.
Karınca yuvası nasıl havalandırılır?
Yaprak kesen karıncaların dev yuvalarında havayı tazeleyen asıl güç yüzeyde esen rüzgârdır; sıcak havanın yükselmesinin katkısı çok küçüktür. Bu sonuç, sahada yapılan ölçümlerle ortaya kondu.
Kleineidam, Ernst ve Roces, yaprak kesen karınca Atta vollenweideri‘nin büyük bir yuvasında yaz boyunca hava akışını izledi. Ölçümlere göre yuva höyüğünün üzerinden esen rüzgâr, havayı höyüğün üst ve orta bölümündeki tünellerden dışarı çekiyordu. Bu çıkışı, höyüğün alt ve kenar bölümündeki tünellerden gecikmeli bir taze hava girişi izliyordu. Tünellerin bu işlevi rüzgârın yönüne bağlı değildi. Araştırmacılar sıcaklık farkıyla oluşan hava akımının, yani bilinen adıyla baca etkisinin havalandırmaya çok az katkı yaptığını belirtti.
Bu yüzden karınca yuvasını “sıcak havanın bacadan çıktığı” bir sistem olarak anlatmak, en azından bu tür için doğru değildir. Kadochová ve Frouz da aynı sonuca dikkat çeker: Bu yuvalarda havayı ısıl taşınımla hareket ettirecek kadar büyük bir sıcaklık farkı yoktur. Yaprak kesen karıncalar höyüğün tepesindeki tünel ağızlarını küçük kulecikler biçiminde yükseltir; Kleineidam ve arkadaşlarına göre bu kulecikler rüzgârın emiş etkisini güçlendirebilir. Rüzgârı yapının içine yönlendiren geleneksel bir mimari çözümü badgir kuleleri yazımızda, kendi iklimini yöneten bir başka doğal yapıyı da termit yuvası yazımızda anlattık.
Yuvanın örtüsü yalıtım katmanı gibi çalışır mı?
Bazı türlerde evet. Kadochová ve Frouz’un aktardığına göre Formica obscuripes gibi türlerin yuvanın üstünde oluşturduğu örtü katmanının ısıl yayınımı çevredeki topraktan düşüktür; bu örtü gündüz aşırı ısınmayı, gece de ısı kaybını azaltır.
Kırmızı orman karıncaları (Formica rufa grubu) yuvayı toprağın üstüne yükselen bir höyük olarak kurar. Derlemeye göre bu höyük çoğu zaman güneş ısısını toplayan bir yüzey gibi çalışır. Formica polyctena‘da pupaların gelişimi için tercih edilen sıcaklık 29 °C’dir. Finlandiya ve Çekya’da incelenen kolonilerin yuvalarının ilkbahar ve yaz aylarında 65 ila 129 gün boyunca 20 °C’nin üzerinde kaldığı bildirilmiştir. İşçiler gerektiğinde yuva malzemesinin bir kısmını kaldırarak duvarları inceltebilir ve fazla ısının dışarı atılmasını kolaylaştırabilir. Örtü kalınlaştıkça ısı içeride tutulur, inceldikçe dışarı verilir.
Aşağıdaki tablo, karıncaların farklı türlerde kullandığı bu stratejileri ve bunları belgeleyen çalışmaları bir araya getiriyor.
| Doğal strateji | Nasıl çalışır? | Örnek tür / kaynak |
|---|---|---|
| Derinlik ve toprak katmanı | Toprak günlük sıcaklık salınımını derine indikçe söndürür | Toprak fiziği (Ochsner) |
| Katmanlı odalar ve yavru taşıma | Yavrular uygun sıcaklıktaki odalara taşınır ya da derin odalarda tutulur | Camponotus mus, Pogonomyrmex badius |
| Rüzgârla havalandırma | Rüzgâr havayı orta tünellerden çeker, kenar tünellerden taze hava girer | Atta vollenweideri (Kleineidam ve ark.) |
| Yalıtkan yuva örtüsü | Düşük ısıl yayınımlı örtü aşırı ısınmayı ve gece ısı kaybını azaltır | Formica obscuripes (Kadochová ve Frouz) |
| Duvar inceltme | İşçiler yuva malzemesini kısmen kaldırarak ısı atımını artırır | Formica türleri (Kadochová ve Frouz) |
Bu bilgi binanızda ne işe yarar?
Karınca yuvasının dersi, binanın toprakla temas eden her bölümü için geçerlidir: Toprak sıcaklık değişimini yumuşatır ama ısının kaçışını durdurmaz, üstelik nem taşır. Bodrum duvarları ve temel bu yüzden suyu az emen, basınca dayanıklı bir yalıtım katmanıyla korunur.
Toprakla temas eden duvarlar neden ayrı düşünülür?
Toprağın içi dış havaya göre daha dengelidir, ama sabit değildir. Yukarıdaki örnekte yıllık sıcaklık dalgasının sönüm derinliği 224 cm çıkıyordu; yani bir bodrum katının duvarları ve döşemesi mevsim değişimini hâlâ hisseder, yüzeye yakın üst kısımlar ise günlük değişimden de etkilenir. Isıtılan bir bodrum, yalıtılmadığında ısısını sürekli olarak çevresindeki serin toprağa verir.
İkinci zorluk nem ve yüktür. Karıncalar odalarını nemli toprağın içinde kazar; bodrum perde duvarı da dolgu toprağının basıncı ve nemi altında çalışır. Bu bölgede kullanılacak yalıtım malzemesinin uzun süre ıslak ortamda kalması ve üzerine gelen yükü taşıması gerekir. Uygulama adımlarını ve ayrıntıları temel yalıtımı nasıl yapılır rehberimizde anlattık.
XPS bu görevi nasıl üstlenir?
XPS (ekstrüde polistiren), kapalı hücreli yapısı ve düşük su emmesi sayesinde temel, toprak altı perde duvar ve teras çatı gibi nemli ve yük altındaki alanlarda öne çıkar. Mega teknik föylerine göre tamamen suya daldırılarak ölçülen uzun süreli su emmesi en fazla yüzde 0,7’dir (WL(T)0,7).
| Mega XPS tipi | λD (W/mK) | Basma dayanımı CS(10\Y) | Kalınlık (mm) |
|---|---|---|---|
| MEGA XPS T1500 | 0,035 | 150 kPa | 20–80 |
| MEGA XPS T2000 | 0,035 | 200 kPa | 20–80 |
| MEGA XPS T2500 | 0,036 | 250 kPa | 20–120 |
| MEGA XPS T3000 | 0,035 | 300 kPa | 20–120 |
Kaynak: Mega XPS teknik föyleri. Tüm tiplerde levha ebadı 600 x 1200 mm, kullanım sıcaklığı aralığı -50 / +75 °C ve uzun süreli su emmesi WL(T)0,7’dir. λD, 10 °C’deki beyan ısıl iletkenlik değeridir.
Mega Yalıtım’ın XPS düz levha ürünü, ürün sayfasında toprak altı perde duvarlar, toprakla temas eden temel yalıtımı ve teras çatılar için önerilir. Yüzeyi pürüzlü ve kanallı olan kanallı XPS ise ürün sayfasına göre temeller ve perde duvarların yanı sıra dıştan ve içten mantolamada kullanılır. Temel yalıtımı da dahil olmak üzere levhaların hangi uygulamada nasıl kullanıldığını XPS kullanım alanları yazımızda ayrıca anlattık.
MegaUsta’dan uygulama notu: Toprak altı duvarlarda lamba binili kenarlı levhaları birbirine geçirerek, aralarında boşluk bırakmadan yerleştirin. Derzde kalan küçük bir açıklık bile yalıtım katmanını keser ve ısı köprüsü oluşturur. Şantiyede bekleyen XPS levhaları teknik föyde belirtildiği gibi güneş ışığından koruyun; açık alanda depolanıyorsa üzerlerini UV geçirmeyen bir örtüyle kapatın.
Mega Insulation Solutions (Mega Yalıtım; ticari unvanı Mega Yalıtım Üretim Pazarlama Dış Ticaret A.Ş.), genel müdürlüğü İstanbul Kavacık’ta, fabrikası Elazığ’da bulunan Türk yalıtım malzemeleri üreticisidir. Taşyünü, XPS ve EPS ısı yalıtım levhalarının yanı sıra MegaBlock, MegaLento, DesiWool, MegaTech yapı kimyasalları ve Fullback su yalıtımı ürünlerini Mega markasıyla sunar.
Doğada soğuğa karşı geliştirilmiş başka bir çözümü sincaplar kışın nasıl ısınır yazımızda, insanın binlerce yıldır sıcak ve soğuğa karşı bulduğu yöntemleri de yalıtımın tarihi yazımızda bulabilirsiniz.
Sıkça Sorulan Sorular
Karınca yuvası ne kadar derine iner?
Karınca yuvasının derinliği türe ve koloninin yaşına göre değişir. Tschinkel’in Florida hasatçı karıncası üzerine yaptığı kazılarda olgun koloniler genellikle 2,5 ile 3 metre derinlikteydi; ölçülen en derin yuva 3,06 metreydi. Yeni kurulan koloniler ise en fazla yarım metre kadar derinde yaşıyordu. Koloni büyüdükçe karıncalar yuvayı aşağı doğru kazarak derinleştirir.
Toprak neden ısı tamponu gibi çalışır?
Toprak ısıyı yavaş iletir ve depolar; bu yüzden yüzeydeki sıcaklık değişimi derine indikçe hem küçülür hem gecikir. Ochsner’ın toprak fiziği kitabındaki örnekte günlük salınımın genliği yüzeyde 7 °C iken 10 cm derinlikte 3 °C’ye iner. Aynı toprakta günlük dalganın sönüm derinliği 11,7 cm, yıllık dalganınki 224 cm olarak hesaplanır. Gece ile gündüz farkı sığ derinlikte söner, mevsim farkı ise metrelerce iner.
Bodrum ve temel yalıtımı neden önemlidir?
Bodrum duvarları ve temel, binanın sürekli nemli toprakla ve dolgu basıncıyla temas eden bölümleridir. Toprak sıcaklık değişimini yumuşatır ama ısının kaçışını durdurmaz; yalıtımsız bir bodrum duvarı ısıyı toprağa verir ve iç yüzeyi soğuk kalır. Bu bölgede suyu az emen, basınç altında biçimini koruyan XPS gibi levhalar tercih edilir; kalınlık ısı yalıtım projesi hesabıyla belirlenir.
Kaynaklar
- W. R. Tschinkel (2004): The nest architecture of the Florida harvester ant, Pogonomyrmex badius, Journal of Insect Science, cilt 4, makale 21
- Š. Kadochová, J. Frouz (2014): Thermoregulation strategies in ants in comparison to other social insects, with a focus on red wood ants (Formica rufa group), F1000Research, cilt 2, makale 280
- C. Kleineidam, R. Ernst, F. Roces (2001): Wind-induced ventilation of the giant nests of the leaf-cutting ant Atta vollenweideri, Naturwissenschaften, cilt 88, sayı 7, s. 301–305
- T. Ochsner: Rain or Shine: An Introduction to Soil Physical Properties and Processes, bölüm 13.4: Sub-surface soil temperatures
- Mega Yalıtım: MEGA XPS T1500 teknik föyü (PDF)
- Mega Yalıtım: MEGA XPS T3000 teknik föyü (PDF)
- Mega Yalıtım: Ürün belgeleri (Dokümanlar)
Bodrum, temel ve toprak altı perde duvarlarınız için uygun levhayı XPS levhalar sayfamızda inceleyebilir, projenize göre değerlendirme için teknik ekibimizle iletişime geçebilirsiniz.
