Los Colibríes viven la vida a velocidades incomprensibles. Sus acrobacias de vuelo son increíbles, maniobrando más como insectos que como pájaros mientras revolotean, volando boca abajo e incluso hacia atrás. Son borrosos mientras corren entre flores. Cuando hacen una pausa para visitar una flor momentáneamente, están lamiendo de 15 a 20 veces por segundo para extraer su combustible de néctar.
¡Mira a este colibrí moteado (Adelomyia melanogenys) vaciar una flor en menos de un segundo!
Lo que los hace tan intrigantes para nosotros es el resultado de esta simple elección dietética: beben néctar. Cada flor no ofrece mucho, por lo que para ganarse la vida con pequeñas cantidades de néctar esparcidas por el bosque, los colibríes son pequeños, rápidos y luchadores.
Alimentarse de néctar es la característica definitoria de los colibríes, pero hasta ahora los científicos no sabían la mecánica exacta de cómo lo hacen. En nuestro nuevo estudio, pudimos ralentizarlos en video para ver cómo realmente beben néctar. Y lo que encontramos fue bastante diferente de la sabiduría convencional desde el 1800.
Este pequeño colibrí esmeralda de pico rojo (Chlorostilbon gibsoni) se alimenta de miles de flores al día. Kristiina Hurme, CC BY-ND
Alimentación por sonda?
Las lenguas delgadas de los colibríes tienen aproximadamente la misma longitud que sus picos. Están perfectamente adaptados para penetrar profundamente en una flor. Durante más de 180 años, los científicos creían que para beber néctar, los colibríes dependían de la acción capilar. La idea era que sus lenguas se llenaran de néctar de la misma manera que un pequeño tubo de vidrio se llena pasivamente con agua.
La física de la acción capilar se basa en dos fuerzas. La adhesión de las moléculas líquidas a las paredes del tubo hace que el líquido suba por los lados. La tensión superficial mantiene unido el líquido y arrastra toda la columna de fluido hacia arriba.
La larga y delgada lengua de un colibrí tiene dos surcos que corren por el centro, y termina en una punta bifurcada que se extiende dentro del néctar. Alejandro Rico-Guevara, CC BY-ND
La teoría de la acción capilar tenía sentido ya que la lengua de un colibrí tiene dos ranuras en forma de tubo. Sería una manera simple y pasiva para que el néctar viaje por la lengua.
Los colibríes Son Más Rápidos Que Eso
Pero al observar colibríes en mi Colombia natal (Rico-Guevara), sentimos que la capilaridad no era lo suficientemente rápida para mantenerse al día con la forma en que se alimentan los colibríes. Predijimos que la capilaridad era demasiado lenta para explicar las rápidas tasas de lamido observadas en los colibríes de vida libre. Recuerde, ¡pueden drenar el néctar de una flor con alrededor de 15 lamidas en menos de un segundo!
Hace cuatro años, uno de nosotros (Rico-Guevara) y su colega Margaret Rubega desafiaron por primera vez las creencias convencionales sobre la acción capilar. Mostramos que las puntas de la lengua bifurcada no son estáticas, sino que se extienden dramáticamente dentro del néctar, con bordes con flecos que se abren como pequeñas manos. Cuando el colibrí retrae su lengua del néctar, estos bordes se cierran debido a las fuerzas físicas de la tensión superficial y la presión de Laplace, atrapando las gotas de néctar en sus agarres. Debido a esta transformación de la forma de la lengua, las puntas de la lengua no permanecen en la forma de tubo necesaria para la acción capilar.
Entonces, ¿cómo se llena el resto de la lengua con néctar?
Nos propusimos estudiar un popurrí de especies de colibríes para ver lo que estas aves estaban haciendo realmente en las flores. Necesitábamos una forma de medir el grosor de una lengua durante el proceso de beber, sencilla, pero no una tarea fácil.
Diseñamos flores artificiales transparentes que filmamos con cámaras de cámara lenta. A partir de estos videos, podríamos rastrear la forma de la lengua a lo largo de todo el ciclo de lamido. La parte difícil fue convencer a los colibríes salvajes para que bebieran a la orden. Con el tiempo, los entrenamos habituándolos a los alimentadores de flores falsos y a toda nuestra configuración de filmación.
Los colibríes salvajes se acostumbraron a las luces brillantes y a las cámaras grandes, listos para ser nuestras estrellas de cine. Kristiina Hurme, CC BY-ND
Descubrimiento científico A través de Video en cámara lenta
Cuando un colibrí inserta su pico en una flor, todavía necesita meter su larga lengua más adentro para obtener el néctar que contiene. Después de que la lengua se llena de néctar, el pájaro retrae la lengua dentro del pico. Los investigadores ya sabían que para mantener el néctar dentro del pico, el colibrí aprieta la lengua con las puntas del pico a medida que se extiende para la próxima lamida. Que comprime y aplana la lengua al salir, dejando el néctar dentro del pico. La forma en que el néctar se mueve desde la punta del pico hasta donde se puede tragar permanece desconocida.
Para estudiar el mecanismo de llenado de la lengua, nos centramos en la forma aplanada de la lengua con la que comienza cada lamida. Si los colibríes estaban usando capilaridad, una vez que el néctar había llegado a la boca del pájaro, la lengua necesitaría recuperar inmediatamente su forma de tubo antes de tocar el néctar de nuevo.
Al estudiar de cerca nuestros videos en cámara lenta de los pájaros bebiendo de las flores transparentes, vimos que la lengua permanecía aplanada después del apretamiento, incluso mientras viajaba por el aire para alcanzar el néctar para otro sorbo. No volvió a su forma original de tubo antes de beber.
Estudiamos 18 especies de colibríes, y en cientos de lamidas, encontramos que la lengua permanecía aplanada hasta que tocaba el néctar. Este fue un hallazgo clave porque mostró que la lengua no tenía el espacio vacío dentro necesario para que la acción capilar funcionara. Finalmente, podemos descartar con confianza la capilaridad como importante para beber colibríes.
Cómo Bombean Realmente El Néctar En
Lo que encontramos va más allá de simplemente desacreditar la capilaridad. Los colibríes han encontrado una forma inesperada de mover el líquido muy rápidamente a esta microescala: sus lenguas son micropuntas elásticas.
Los surcos en la lengua del colibrí no llegan a la garganta, por lo que el pájaro no puede usarlos como pajitas diminutas. Por esta razón, en lugar de usar el vacío para generar succión, imagine beber limonada de una pajita, el sistema funciona como una pequeña bomba, impulsada por la elasticidad de la lengua. El pájaro aplana la lengua, y cuando se abre, esta expansión tira rápidamente el néctar hacia los surcos de su lengua. Resulta que es energía elástica-energía mecánica potencial almacenada por el aplanamiento de la lengua – la que permite a los colibríes recolectar néctar mucho más rápido que si dependieran de la capilaridad.
Mientras la lengüeta se mueve a través del aire, la energía elástica cargada en las paredes de las ranuras durante el aplanamiento se conserva mediante una capa restante de líquido dentro de las ranuras que actúa como adhesivo. Cuando la lengua toca el néctar, el suministro de líquido permite la liberación de la energía elástica que expande los surcos y tira del néctar para llenar la lengua.
A medida que un colibrí bebe, cada lamida recoge néctar, mientras prepara rápidamente la bomba de lengua para la siguiente lamida. Alejandro Rico-Guevara, CC BY-ND
Como biólogos, estábamos entusiasmados con este nuevo descubrimiento, pero necesitábamos la ayuda de un experto en dinámica de fluidos, Tai-Hsi Fan, para explicar con precisión la física de esta micro bomba de colibrí y hacer nuevas predicciones.
Nuestra investigación muestra cómo los colibríes realmente beben, y proporciona las primeras herramientas matemáticas para modelar con precisión su ingesta de energía. Estos descubrimientos influirán en nuestra comprensión de sus decisiones de forrajeo, ecología y coevolución con las plantas que polinizan.
Nuestra investigación en curso compara nuestro nuevo modelo con la cantidad de néctar que beben los colibríes en las flores silvestres, y analiza las compensaciones entre beber de manera eficiente y luchar por el dominio sobre los territorios, ya sea para atraer a las hembras, para alimentarse o ambos.
Alejandro Rico-Guevara es Investigador Asociado en Ecología y Biología Evolutiva en la Universidad de Connecticut y Kristiina Hurme es Investigadora Asociada en Ecología y Biología Evolutiva en la Universidad de Connecticut
Este artículo fue publicado originalmente en The Conversation. Lea el artículo original.