Această mică colibri de smarald cu bec roșu (Chlorostilbon gibsoni) se hrănește cu mii de flori pe zi. Kristiina Hurme, CC BY-ND

Colibriii trăiesc viața la viteze de neînțeles. Acrobațiile lor de zbor sunt uimitoare, manevrând mai mult ca insecte decât păsări în timp ce zboară, zburând cu susul în jos și chiar înapoi. Sunt neclare în timp ce aleargă între flori. Când fac o pauză pentru a vizita o floare momentan, ling de 15 până la 20 de ori pe secundă pentru a-și extrage combustibilul din nectar.

{youtube}O_QyP810Riw{/youtube}

Ceea ce le face atât de interesante pentru noi este rezultatul acestei alegeri dietetice simple: 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, rapide și feisty.

Hrănirea cu nectar este caracteristica definitorie a colibriilor, dar până acum oamenii de știință nu știau exact mecanica modului în care o fac. În noul nostru studiu, am reușit să le încetinim pe videoclip pentru a le vedea cum beau cu adevărat nectar. Și ceea ce am găsit a fost destul de diferit de înțelepciunea convențională din anii 1800.

Alimentarea cu tub?

Limbile slabe ale colibriilor au aproximativ aceeași lungime ca și facturile lor. Sunt perfect adaptate pentru a ajunge adânc într-o floare. De peste 180 ani, oamenii de știință credeau că pentru a bea nectar, colibri se bazau pe acțiunea capilară. Ideea era că limba lor se va umple cu nectar în același mod în care un tub mic de sticlă se umple pasiv cu apă.

Fizica acțiunii capilare se bazează pe două forțe. Aderența moleculelor de lichid 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 colibri are două caneluri care se desfășoară pe mijloc și se termină într-un vârf bifurcat care se răspândește în interiorul nectarului. Alejandro Rico-Guevara, CC BY-NDTeoria acțiunii capilare avea sens, deoarece limba colibriului are două caneluri asemănătoare tubului. Ar fi o modalitate simplă, pasivă, ca nectarul să călătorească pe limbă.

Păsările colibri sunt mai rapide decât atât

Dar de la vizionarea colibriilor înRico-Guevara) originar din Columbia, am simțit că capilaritatea nu era suficient de rapidă pentru a ține pasul cu modul în care se hrănesc colibri. Am prezis asta capilaritatea era 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 coleg Margaret Rubega a contestat credințele convenționale despre acțiunea capilară pentru prima dată. Am arătat că vârfurile limbii furculite nu sunt statice, ci răspândite 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 Presiunea Laplace, prinzând picături de nectar în mânerele lor. Datorită acestei transformări a formei limbii, vârfurile limbii nu rămân în forma de tub necesară 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 - direct, dar nu o sarcină ușoară.

Am proiectat flori artificiale transparente pe care le-am filmat cu camere cu încetinitor. Din aceste videoclipuri, am putea urmări apoi forma limbii pe tot parcursul ciclului de lins. Partea dificilă a fost convingerea colibriilor sălbatici să bea la comandă. De-a lungul timpului, i-am instruit obișnuindu-i în alimentatoarele false de flori și în întreaga noastră configurație de filmare.

Descoperirea științei prin intermediul unui videoclip cu încetinitorul

Când o colibri își introduce factura într-o floare, trebuie totuși să își 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 menține nectarul în interiorul ciocului, colibriul stoarce limba cu vârfurile facturii pe măsură ce este extinsă pentru următoarea lingere. Aceasta comprimă și aplatizează limba la ieșire, lăsând nectarul în interiorul facturii. Modul în care nectarul este mutat de la vârful facturii până unde poate fi înghițit rămâne necunoscut.

Pentru a studia mecanismul de umplere a limbii, ne-am concentrat asupra formei turtite a limbii cu care începe fiecare lingere. Dacă păsările colibri foloseau capilaritatea, odată ce nectarul a intrat în gura păsării, limba ar trebui imediat să-și recupereze forma tubulară înainte de a atinge din nou nectarul.

Studiind îndeaproape videoclipurile noastre cu mișcarea lentă a păsărilor care beau la florile transparente, am văzut că limba a rămas turtită după stoarcere chiar și în timp ce călătorea prin aer pentru a ajunge la nectar pentru o altă înghițitură. Nu a revenit la forma inițială asemănătoare unui tub pre-băutură.

Am studiat 18 specii de colibri și, în sute de linge, am constatat că limba a rămas turtită până când atinge nectarul. Aceasta a fost o constatare cheie, deoarece a arătat că limba nu avea spațiul gol din interior necesar pentru ca acțiunea capilară să funcționeze. În cele din urmă, putem exclude cu încredere capilaritatea ca fiind importantă pentru consumul de colibri.

{youtube}QYoYQAbPXbU{/youtube}

Cum pompează cu adevărat nectarul

Ceea ce am găsit depășește pur și simplu dezvăluirea capilarității. Colibri au lovit o modalitate neașteptată de a muta lichidul foarte repede la această micro-scară: a lor limbile sunt micropompe elastice.

Șanțurile din limba colibriului nu ajung în gât, astfel încât pasărea nu le poate folosi ca paie mici. 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 mică, alimentată de elasticitatea limbii. Pasărea zdrobește limba plat, iar când se deschide, această expansiune trage rapid nectarul în canelurile din limbă. Se pare că energia elastică - energia mecanică potențială stocată de aplatizarea limbii - permite colibriilor 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 canelurilor în timpul aplatizării este conservată de un strat rămas de lichid în interiorul canelurilor care acționează ca un adeziv. Când limba atinge nectarul, alimentarea cu fluid permite eliberarea energiei elastice care extinde canelurile și trage nectarul pentru a umple limba.

Pe măsură ce o colibri bea, fiecare lingă colectează nectar, în timp ce pregătește rapid pompa de limbă pentru următoarea lingere. Alejandro Rico-Guevara, CC BY-NDÎn calitate de biologi, am fost încântați de această nouă descoperire, dar am avut nevoie de ajutorul unui expert în dinamica fluidelor, Fan Tai-Hsi, pentru a explica cu exactitate fizica acestei micro-pompe colibri și pentru a face noi predicții.

Cercetările noastre arată cum beau cu adevărat colibri și oferă primele instrumente matematice pentru a-și modela cu precizie aportul de energie. Aceste descoperiri vor influența înțelegerea noastră a deciziilor lor de hrănire, a ecologiei și a coevoluției cu plantele pe care le polenizează.

Cercetările noastre în desfășurare compară noul nostru model cu cât bea colibri de nectar la flori sălbatice, și analizează compromisurile dintre bând eficient și luptându-se pentru dominare asupra teritoriilor, fie pentru a atrage femele, fie pentru a se hrăni, fie pentru ambele.

Despre autor

Alejandro Rico-Guevara este asociat de cercetare în ecologie și biologie evolutivă la Universitatea din Connecticut. El este un morfolog funcțional care folosește păsări care hrănesc nectarul ca model de studiu pentru a acoperi decalajul dintre cunoștințele noastre despre tiparele ecologice și coevoluționare și mecanismele lor de bază. Mai multe la alejorico.com

Kristiina Hurme este cercetător asociat în ecologie și biologie evolutivă la Universitatea din Connecticut

Acest articol a fost publicat inițial Conversaţie. Citeste Articol original.

Carte înrudită:

at

Multumesc pentru vizita InnerSelf.com, unde sunt 20,000+ articole care schimbă viața care promovează „Noi atitudini și noi posibilități”. Toate articolele sunt traduse în Peste 30 de limbi. Mă abonez la InnerSelf Magazine, publicată săptămânal, și la Daily Inspiration a lui Marie T Russell. Revista InnerSelf a fost publicată din 1985.