Colibri trăiesc viața la viteze incomprehensibile. Acrobațiile lor de zbor sunt uimitoare, manevrând mai mult ca insectele decât păsările în timp ce zboară, zboară cu susul în jos și chiar înapoi. Sunt în ceață când se întrec între flori. Când fac o pauză pentru a vizita o floare momentan, se ling de 15 până la 20 de ori pe secundă pentru a-și extrage combustibilul nectar.
uita-te la acest colibri pătat (Adelomyia melanogenys) gol o floare în mai puțin de o secundă!
ceea ce le face atât de interesante pentru noi este rezultatul acestei simple alegeri dietetice: beau nectar. Fiecare floare nu oferă multe, așa că pentru a-și câștiga existența din cantități mici de nectar răspândite în pădure, colibri sunt mici, rapizi și plini de energie.
hrănirea cu nectar este caracteristica definitorie a păsărilor colibri, dar până acum oamenii de știință nu știau mecanica exactă a modului în care o fac. În noul nostru studiu, am reușit să-i încetinim pe video pentru a vedea cum beau cu adevărat nectar. Și ceea ce am găsit a fost destul de diferit de înțelepciunea convențională din anii 1800.
această mică colibri de smarald cu factură roșie (chlorostilbon gibsoni) se hrănește cu mii de flori pe zi. Kristiina Hurme, CC de-ND
alimentare tub?
limbile slabe ale Colibri sunt de aproximativ aceeași lungime ca facturile lor. Sunt perfect adaptate pentru a ajunge adânc într-o floare. De peste 180 de ani, oamenii de știință au crezut că pentru a bea nectar, Colibrii s-au bazat pe acțiunea capilară. Ideea era că limbile lor se vor umple cu nectar în același mod în care un mic tub de sticlă se umple pasiv cu apă.fizica acțiunii capilare se bazează pe două forțe. Aderența moleculelor lichide la pereții tubului face ca lichidul să urce pe laturi. Tensiunea superficială ține lichidul împreună și trage întreaga coloană de fluid în sus.
limba lungă și slabă a unei păsări colibri are două caneluri care curg în mijloc și se termină într-un vârf bifurcat care se răspândește în interiorul nectarului. Alejandro Rico-Guevara, CC BY-ND
teoria acțiunii capilare a avut sens, deoarece limba unui colibri are două caneluri asemănătoare tubului. Ar fi un mod simplu, pasiv ca nectarul să călătorească pe limbă.
Colibri sunt mai rapide decât atât
dar de la vizionarea colibri în mea (Rico-Guevara lui) nativ Columbia, am simțit că capilaritate pur și simplu nu a fost suficient de rapid pentru a ține pasul cu modul în care colibri hrăni. Am prezis că capilaritatea a fost prea lentă pentru a ține cont de ratele rapide de lins observate la colibri cu viață liberă. Amintiți-vă, pot scurge nectarul unei flori cu aproximativ 15 linguri în mai puțin de o secundă!
acum patru ani, unul dintre noi (Rico-Guevara) și colega Margaret Rubega au contestat pentru prima dată credințele convenționale despre acțiunea capilară. Am arătat că vârfurile limbii bifurcate nu sunt statice, ci se răspândesc dramatic în interiorul nectarului, cu margini franjurate care se deschid ca niște mâini minuscule. Când colibriul își retrage limba din nectar, aceste franjuri se închid datorită forțelor fizice ale tensiunii superficiale și presiunii Laplace, prinzând picături de nectar în mânerele lor. Datorită acestei transformări a formei limbii, vârfurile limbii nu rămân în forma tubului necesar acțiunii capilare.
deci, cum se umple restul limbii cu nectar?
ne-am propus să studiem un amestec de specii de colibri pentru a vedea ce făceau cu adevărat aceste păsări la flori. Aveam nevoie de o modalitate de a măsura grosimea limbii în timpul procesului de băut – simplă, dar nu o sarcină ușoară.
am proiectat flori artificiale transparente pe care le-am filmat cu camere slow-motion. Din aceste videoclipuri, am putea urmări forma limbii pe tot parcursul ciclului de lins. Partea dificilă a fost să convingi colibri sălbatici să bea la comandă. De-a lungul timpului, I-am antrenat obișnuindu-i cu alimentatoarele false de flori și cu întreaga noastră configurație de filmare.
Colibri sălbatici s – au obișnuit cu luminile strălucitoare și camerele mari-gata să fie vedetele noastre de film. Kristiina Hurme, CC BY-ND
descoperire științifică prin Slow Motion Video
când o colibri își introduce factura într-o floare, trebuie totuși să-și lipească limba lungă mai adânc în interior pentru a ajunge la nectarul din interior. După ce limba se umple cu nectar, pasărea retrage limba înapoi în interiorul facturii. Cercetătorii știau deja că, pentru a păstra nectarul în interiorul ciocului, colibriul strânge limba cu vârfurile facturii, deoarece este extins pentru următoarea lingură. Care comprimă și aplatizează limba la ieșire, lăsând nectarul în interiorul facturii. Modul în care nectarul este mutat de la vârful facturii la locul în care poate fi înghițit rămâne necunoscut.
pentru a studia mecanismul de umplere a limbii, ne-am concentrat pe forma aplatizată a limbii cu care începe fiecare linge. Dacă Colibrii ar folosi capilaritatea, odată ce nectarul ar fi ajuns în gura păsării, limba ar trebui imediat să-și recupereze forma de tub înainte de a atinge din nou nectarul.
studiind îndeaproape videoclipurile noastre cu mișcare lentă a păsărilor care beau la florile transparente, am văzut că limba a rămas aplatizată după stoarcere chiar și în timp ce călătorea prin aer pentru a ajunge la nectar pentru o altă înghițitură. Nu s-a întors la forma sa originală de pre-băutură.
am studiat 18 specii de colibri, și în sute de linge, am constatat că limba a rămas aplatizată până când atinge nectarul. Aceasta a fost o constatare cheie, deoarece a arătat că limba nu avea spațiul gol în interior necesar pentru ca acțiunea capilară să funcționeze. În cele din urmă, putem exclude cu încredere capilaritatea ca fiind importantă pentru consumul de colibri.
cum pompează cu adevărat nectarul în
ceea ce am găsit merge dincolo de simpla dezmembrare a capilarității. Colibri au lovit pe un mod neașteptat de a muta lichid foarte repede la această scară micro: limbile lor sunt micropumps elastice.
canelurile limbii colibri nu ajung la gât, așa că pasărea nu le poate folosi ca paie minusculă. Din acest motiv, în loc să folosiți vidul pentru a genera aspirație – imaginați – vă că beți limonadă dintr-un pai-sistemul funcționează ca o pompă minusculă, alimentată de elasticitatea limbii. Pasărea strivește limba plată, iar când se deschide, această expansiune trage rapid nectarul în canelurile limbii sale. Se pare că este energie elastică-energie mecanică potențială stocată de aplatizarea limbii – care permite colibrilor să colecteze nectarul mult mai repede decât dacă s-ar baza pe capilaritate.
în timp ce limba se mișcă prin aer, energia elastică încărcată în pereții canelurii în timpul aplatizării este conservată de un strat rămas de lichid în interiorul canelurilor care acționează ca adeziv. Când limba atinge nectarul, alimentarea cu lichid permite eliberarea energiei elastice care extinde canelurile și trage nectarul pentru a umple limba.
ca băuturi colibri, fiecare linge colectează nectar, în timp ce pregătește rapid pompa de limbă pentru următoarea linge. Alejandro Rico-Guevara, CC BY-ND
ca biologi, am fost încântați de această nouă descoperire, dar am avut nevoie de ajutorul unui expert în dinamica fluidelor, Tai-HSI Fan, pentru a explica cu exactitate fizica acestei micro-pompe colibri și pentru a face noi predicții.
cercetările noastre arată cum beau colibri cu adevărat și oferă primele instrumente matematice pentru a-și modela cu exactitate aportul de energie. Aceste descoperiri ne vor influența înțelegerea deciziilor lor de hrănire, Ecologie și coevoluție cu plantele pe care le polenizează.
cercetările noastre în curs de desfășurare compară noul nostru model cu cantitatea de nectar pe care o beau colibri la florile sălbatice și analizează compromisurile dintre consumul eficient de alcool și lupta pentru dominația asupra teritoriilor, fie pentru a atrage femele, pentru a se hrăni, fie pentru ambele.
Alejandro Rico-Guevara este cercetător asociat în ecologie și biologie evolutivă la Universitatea din Connecticut și Kristiina Hurme este cercetător asociat în ecologie și biologie evolutivă la Universitatea din Connecticut
Acest articol a fost publicat inițial pe conversație. Citiți articolul original.