Deze kleine roodsnavelkolibrie (Chlorostilbon gibsoni) voedt zich met duizenden bloemen per dag. Kristiina Hurme, CC BY-ND

Kolibries wonen leven op onbegrijpelijke snelheden. Hun vlucht acrobatiek zijn geweldig, manoeuvreren meer als insecten dan vogels als ze fladderen rond, vliegen ondersteboven en zelfs achteruit. Ze zijn een blur als ze racen tussen de bloemen. Als ze pauzeren om een ​​bloem tijdelijk te bezoeken, ze likken 15 te keren 20 een tweede om hun nectar brandstof te halen.

{youtube}O_QyP810Riw{/youtube}

Wat hen zo intrigerend maakt voor ons is het resultaat van deze eenvoudige voedingskeuze: ze drinken nectar. Elke bloem biedt niet veel, dus om van kleine hoeveelheden nectar, verspreid over het bos, te leven, zijn kolibries klein, snel en pittig.

Voeden met nectar is bepalende kenmerk kolibries ', maar tot nu toe de wetenschappers wisten niet de exacte mechanisme van hoe ze het doen. In onze nieuwe studie, waren we in staat om ze te vertragen op video te zien hoe ze echt nectar drinken. En wat we ontdekten was heel anders dan de conventionele wijsheid sinds de 1800s.

Sondevoeding?

mager tongen kolibries 'zijn ongeveer dezelfde lengte als hun rekeningen. Ze zijn perfect aangepast voor het bereiken van diep in een bloem. Al meer dan 180 jaar, wetenschappers geloofden dat om nectar te drinken, kolibries afhankelijk waren van capillaire actie. Het idee was dat hun tong zou vullen met nectar op dezelfde manier als een kleine glazen buis passief vult met water.

De fysica van capillaire werking berust op twee krachten. Hechting van de vloeistof moleculen aan de buiswanden maakt de vloeistof beklimmen de zijkanten. Oppervlaktespanning houdt de vloeistof samen en trekt de gehele vloeistofkolom omhoog.

De lange magere tong van een kolibrie heeft twee groeven die door het midden lopen en eindigt in een gevorkte punt die zich in de nectar verspreidt. Alejandro Rico-Guevara, CC BY-NDDe capillaire werking theorie was logisch omdat de tong van een kolibrie heeft twee tube-achtige grooves. Het zou een eenvoudige, passieve manier voor nectar om te reizen op de tong zijn.

Kolibries zijn sneller dan dat

Maar van het kijken naar kolibries in mijn (Rico-Guevara's) in Colombia, vonden we dat capillariteit niet snel genoeg was om bij te houden hoe kolibries zich voeden. We voorspelden dat capillariteit was te langzaam om rekening te houden met de snel likken tarieven waargenomen in vrijlevende kolibries. Denk eraan, ze kunnen de nectar van een bloem afvoeren met rond 15-likstenen in minder dan een seconde!

Vier jaar geleden, een van ons (Rico-Guevara) en een collega Margaret Rubega daagde de conventionele overtuigingen uit over capillaire actie voor de eerste keer. We hebben aangetoond dat de gevorkte tongpunten niet statisch zijn, maar dramatisch verspreid binnen de nectar, met randen met franjes die zich openen als kleine handen. Wanneer de kolibrie zijn tong van de nectar terugtrekt, sluiten deze randen zich vanwege de fysieke krachten van oppervlaktespanning en Laplace druk, het vangen van nectar druppels in hun handvatten. Door deze transformatie van de tongvorm blijven de tongpunten niet in de buisvorm die nodig is voor capillaire werking.

Dus hoe vult de rest van de tong zich met nectar?

We wilden een medley van kolibriesoorten bestuderen om te zien wat deze vogels aan het doen waren aan de bloemen. We hadden een manier nodig om de dikte van een tong te meten tijdens het drinkproces - eenvoudig, maar geen gemakkelijke taak.

We hebben doorzichtige kunstbloemen ontworpen die we filmden met slow-motioncamera's. Uit deze video's kunnen we vervolgens de vorm van de tong volgen gedurende de gehele likcyclus. Het moeilijke deel was het overtuigen van wilde kolibries om op commando te drinken. In de loop van de tijd hebben we ze getraind door ze te gebruiken voor de nepbloem feeders en voor onze hele filmopstelling.

Science Discovery via Slow Motion Video

Wanneer een kolibrie voegt zijn biljet in een bloem, het nog nodig heeft om zijn lange tong dieper in plakken op de nectar binnen te krijgen. Nadat de tong vult met nectar, de vogel trekt de tong terug in het wetsvoorstel. Onderzoekers wisten het al om de nectar in de bek te houden, knijpt de kolibrie de tong met de billtips, terwijl deze wordt verlengd voor de volgende lik. Dat comprimeert en vlakt de tong af op zijn weg naar buiten en laat de nectar achter in de snavel. De manier waarop de nectar van de punt van het biljet wordt verplaatst naar waar het kan worden ingeslikt blijft onbekend.

Om het tongvulmechanisme te bestuderen, hebben we ons gericht op de afgeplatte vorm van de tong waar elke lik vanaf begint. Als de kolibries capillariteit gebruikten, moest de tong, zodra de nectar de vogel in de mond had gehaald, onmiddellijk de buisachtige vorm ervan terugkrijgen voordat de nectar opnieuw werd aangeraakt.

Door nauw samen te studeren onze slow motion video's van de vogels drinken op de transparante bloemen, zagen we dat de tong bleef afgeplatte na de knijpen, zelfs als het reisde door de lucht naar de nectar voor nog een slokje te bereiken. Het duurde niet terug naar zijn oorspronkelijke pre-drink tube-achtige vorm snap.

We bestudeerden 18 kolibrie soorten, en in honderden licks, vonden we dat de tong bleef afgeplatte tot het de nectar raakt. Dit was een belangrijke bevinding omdat bleek dat de tand niet de lege ruimte had binnen nodig voor capillaire werking werken. Tot slot kunnen we vol vertrouwen uit te sluiten capillariteit zo belangrijk voor de kolibrie drinken.

{youtube}QYoYQAbPXbU{/youtube}

Hoe ze echt de nectar in pompen

Wat we vonden, gaat verder dan alleen het ontmaskeren van capillariteit. Kolibries hebben op deze onverwachte manier een zeer snelle beweging gemaakt om vloeistof te verplaatsen: hun tongen zijn elastisch micropompen.

De groeven in de kolibrie tong niet de keel te bereiken, zodat de vogel kan ze niet gebruiken als kleine rietjes. Daarom, in plaats van vacuüm zuigkracht te genereren - stel limonade drinken uit een rietje - het systeem werkt als een kleine pomp, aangedreven door de veerkracht van de tong. De vogel plet de tong plat, en wanneer deze open springt, deze uitbreiding snel trekt de nectar in de groeven in zijn tong. Het blijkt dat de elastische energie - potentiële mechanische energie opgeslagen door de afvlakking van de tong - waarmee kolibries nectar verzamelen veel sneller dan wanneer ze zich op capillaire werking.

Terwijl de tong door de lucht beweegt, wordt de elastische energie die tijdens het afplatten in de groefwanden wordt geladen, geconserveerd door een resterende vloeistoflaag in de groeven die als een kleefmiddel werken. Wanneer de tong de nectar raakt, laat de toevoer van vloeistof de elastische energie vrij die de groeven uitbreidt en de nectar trekt om de tong te vullen.

Als een kolibrie drinkt elke lik nectar, terwijl de tongpomp snel klaar is voor de volgende lik. Alejandro Rico-Guevara, CC BY-NDAls biologen waren we opgewonden door deze nieuwe ontdekking, maar hadden we de hulp nodig van een expert in vloeistofdynamica, Tai-Hsi Fan, om de fysica van deze micro-pomp met kolibries nauwkeurig te verklaren en om nieuwe voorspellingen te doen.

Ons onderzoek laat zien hoe kolibries echt drinken en biedt de eerste wiskundige hulpmiddelen om hun energie-inname nauwkeurig te modelleren. Deze ontdekkingen zullen ons begrip van hun foerageerbeslissingen, ecologie en co-evolutie beïnvloeden met de planten die ze bestuiven.

Onze voortdurende onderzoek vergelijkt ons nieuw model met hoeveel nectar kolibries drinken bij wilde bloemenen kijkt naar de trade-offs tussen efficiënt drinken en vechten voor dominantie over territoria om vrouwtjes aan te trekken, om te voeden, of beide.

Over de auteur

Alejandro Rico-Guevara is Research Associate in Ecology and Evolutionary Biology aan de Universiteit van Connecticut. Hij is een functioneel morfoloog en gebruikt nectarvoedende vogels als een studiemodel om de kloof te overbruggen tussen onze kennis van ecologische en co-evolutionaire patronen en hun onderliggende mechanismen. Meer op alejorico.com

Kristiina Hurme is onderzoeksassistent in ecologie en evolutionaire biologie aan de Universiteit van Connecticut

Dit artikel is oorspronkelijk gepubliceerd op The Conversation. Lees de originele artikel.

Verwante Boek:

at

Bedankt voor het bezoeken InnerSelf.com, waar er zijn 20,000+ levensveranderende artikelen waarin ‘nieuwe attitudes en nieuwe mogelijkheden’ worden gepromoot. Alle artikelen zijn vertaald naar 30+ talen. Inschrijven aan InnerSelf Magazine, dat wekelijks verschijnt, en Marie T Russell's Daily Inspiration. InnerSelf Magazine verschijnt sinds 1985.