ハチドリは理解できない速度で人生を生きています。 彼らの飛行アクロバットは驚くべきもので、鳥よりも昆虫のように操縦し、周りを飛び回り、逆さまに、さらには後方に飛んでいます。 彼らは花の間で競争するように、彼らはぼかしです。 彼らは一時的に花を訪問するために一時停止しないとき、彼らは彼らの蜜の燃料を抽出するために15-20回秒を舐めています。
この斑点のあるハチドリ（Adelomyia melanogenys）が一秒未満で花を空に見てください！
彼らが私たちにとても興味をそそられるのは、この単純な食事の選択の結果です：彼らは蜜を飲みます。 それぞれの花は多くを提供していないので、森の中に広がる蜜の小さな量をオフに生計を立てるために、ハチドリは、小さく、速く、feistyです。
蜜を食べることはハチドリの特徴ですが、今まで科学者は彼らがそれを行う方法の正確な仕組みを知りませんでした。
蜜を食べることはハチドリの特徴ですが、今まで科学者はそれを行う方法の正確な仕組みを知らなかった。 私たちの新しい研究では、ビデオでそれらを遅くして、彼らが本当に蜜をどのように飲むかを見ることができました。 そして、私たちが見つけたものは、1800年代以来の従来の知恵とはかなり異なっていました。
この小さな赤い請求エメラルドハミングバード（Chlorostilbon gibsoni）は、一日に何千もの花を食べています。 クリスティーナHurme,CC BY-ND
経管栄養？
ハチドリの細い舌は、彼らの手形とほぼ同じ長さです。 それらは花に深く達することのために完全に合わせられる。 180年以上にわたり、科学者たちは蜜を飲むために、ハチドリは毛細管作用に頼っていたと信じていました。 アイデアは、小さなガラス管が水で受動的に充填するのと同じように、彼らの舌が蜜でいっぱいになるということでした。
毛管作用の物理学は2つの力に依存しています。
管の壁への液体の分子の付着は液体を側面上昇させます。 表面張力は液体を一緒に握り、全流動コラムを上向きに引張る。
ハチドリの長い細い舌は、中央を走っている二つの溝を持っており、蜜の中に広がる分岐した先端で終わります。 Alejandro Rico-Guevara,CC BY-ND
ハチドリの舌は二つの管のような溝を持っているので、毛細管作用理論は理にかなっていました。 それは蜜が舌の上を移動するための単純な、受動的な方法になります。
ハチドリはそれよりも速いです
しかし、私の（Rico-Guevaraの）ネイティブコロンビアでハチドリを見てから、毛細管現象はハチドリの餌の仕方に追いつくのに十分な速さではないと感じました。 我々は、毛細管現象は、自由生活ハチドリで観察された速い舐め率を説明するには遅すぎると予測した。 覚えておいて、彼らは第二の下で約15なめで花の蜜を排出することができます！
四年前、私たちの一人（Rico-Guevara）と同僚のMargaret Rubegaは、毛細管現象に関する従来の信念に初めて挑戦しました。 私たちは、フォークされた舌の先端が静的ではなく、蜜の中に劇的に広がり、小さな手のように開く縁取られた縁があることを示しました。 ハチドリが蜜から舌を引き込むと、これらの縞は表面張力とラプラス圧力の物理的な力のために閉じ、蜜を捕らえることはそのグリップに落ちる。 舌の形のこの変形が原因で、舌の先端は毛細管現象に必要な管形に残りません。
だから、舌の残りの部分はどのように蜜で満たされますか？
私たちは、これらの鳥が本当に花で何をしていたかを見るためにハチドリ種のメドレーを研究するために着手しました。 私たちは、飲酒プロセス中に舌の厚さを測定する方法が必要でした–簡単ですが、簡単な作業ではありません。
スローモーションカメラで撮影したシースルー造花をデザインしました。 これらのビデオから、舐めるサイクル全体を通して舌の形を追跡することができました。 難しい部分は、コマンドで飲むために野生のハチドリを説得しました。 時間が経つにつれて、私たちは偽の花のフィーダーと私たちの全体の撮影設定にそれらを習慣化することによってそれらを訓練しました。P>
野生のハチドリは、明るいライトと大きなカメラに慣れました–私たちの映画スターになる準備ができています。 Kristiina Hurme,CC BY-ND
スローモーションビデオを介して科学発見
ハチドリが花にその法案を挿入するとき、それはまだ内の蜜で取得するために、より深い内部 舌が蜜で満たされた後、鳥は舌を紙幣の中に引き戻します。 研究者たちは、くちばしの中に蜜を保つために、ハチドリは次の舐めのために拡張されるときに法案の先端で舌を絞ることをすでに知っていました。 それは、その途中で舌を圧縮して平らにし、紙幣の中に蜜を残します。 蜜が紙幣の先端から飲み込むことができる場所に移動する方法は不明のままです。
舌の充填メカニズムを研究するために、私たちはそれぞれの舐めが始まる舌の平らな形に焦点を当てました。 ハチドリが毛細管現象を使用していた場合、蜜が鳥の口に入った後、舌はすぐに蜜に再び触れる前にその管のような形を回復する必要があります。
透明な花で飲んでいる鳥のスローモーションビデオを密接に研究することで、舌が別の一口のために蜜に到達するために空気を通って移動しても、圧 それは元の前飲み物の管そっくりの形に戻って止まりませんでした。
私たちは18種のハチドリを研究し、何百もの舐めで、舌が蜜に触れるまで平らになったままであることを発見しました。 これは、毛細血管作用が機能するために必要な内部に舌が空のスペースを持っていないことを示したため、重要な発見でした。 最後に、我々は自信を持ってハチドリの飲酒のための重要な毛細管現象を除外することができます。
彼らが本当に蜜をどのように汲み上げるか
私たちが見つけたものは、単に毛細管現象を暴くことを超えています。 ハチドリは、このマイクロスケールで非常に迅速に液体を移動する予想外の方法でヒットしている：彼らの舌は弾性マイクロポンプです。
ハチドリの舌の溝は喉に届かないので、鳥はそれらを小さなストローとして使用することはできません。
ハチドリの舌の溝は喉に到達しません。
このため、代わりに吸引を生成するために真空を使用するの–ストローからレモネードを飲む想像–システムは、舌の弾力性によって供給される小さなポ 鳥は舌を平らに粉砕し、それが開いたとき、この拡張は急速にその舌の溝に蜜を引っ張ります。 ハチドリが毛細管現象に頼っていた場合よりもはるかに速く蜜を集めることができるのは、弾性エネルギー–舌の平坦化によって蓄積された潜在的
舌が空気中を移動する間、平坦化中に溝壁にロードされた弾性エネルギーは、接着剤として作用する溝内部の液体の残りの層によって保存される。 舌が蜜に触れると、流体の供給は、溝を拡張し、舌を満たすために蜜を引っ張る弾性エネルギーの放出を可能にする。
ハチドリが飲むと、各舐めは蜜を集め、次の舐めのために舌ポンプを急速に準備します。 Alejandro Rico-Guevara,CC BY-ND
生物学者として、私たちはこの新しい発見に興奮していましたが、流体力学の専門家であるTai-Hsi Fanの助けを借りて、このハチドリマイクロポンプの物理学を正確に説明し、新しい予測を行う必要がありました。私たちの研究は、ハチドリが実際にどのように飲むかを示し、エネルギー摂取量を正確にモデル化するための最初の数学的ツールを提供します。
これらの発見は、彼らの採餌の決定、生態学、そして彼らが受粉する植物との共進化の理解に影響を与えるでしょう。
私たちの進行中の研究は、私たちの新しいモデルを野生の花でどれくらいの蜜ハチドリが飲むかと比較し、効率的に飲むことと、女性を引き付けるた
Alejandro Rico-Guevaraはコネチカット大学の生態学と進化生物学の研究仲間であり、Kristiina Hurmeはコネチカット大学の生態学と進化生物学の研究仲間で 元の記事を読む。