Αυτό το μικροσκοπικό σμαραγδένιο κολίβριο (Chlorostilbon gibsoni) τρέφεται με χιλιάδες λουλούδια την ημέρα. Kristiina Hurme, CC BY-ND

Τα κολίβρια ζουν ζωή με ακατανόητες ταχύτητες. Τα ακροβατικά πτήσης τους είναι καταπληκτικά, ελιγμοί περισσότερο σαν έντομα παρά πουλιά καθώς πετούν γύρω, πετούν ανάποδα και ακόμη και προς τα πίσω. Είναι μια θαμπάδα καθώς συναγωνίζονται μεταξύ λουλουδιών. Όταν σταματούν να επισκέπτονται ένα λουλούδι στιγμιαία, γλείφουν 15 έως 20 φορές το δευτερόλεπτο για να εξαγάγουν το καύσιμο νέκταρ τους.

{youtube}O_QyP810Riw{/youtube}

Αυτό που τους κάνει τόσο ενδιαφέροντες είναι το αποτέλεσμα αυτής της απλής διατροφικής επιλογής: πίνουν νέκταρ. Κάθε λουλούδι δεν προσφέρει πολλά, οπότε για να κερδίσει κανείς ένα μικρό νέκταρ απλωμένο σε όλο το δάσος, τα κολίβρια είναι μικροσκοπικά, γρήγορα και γεμάτα νερά.

Η διατροφή με το νέκταρ είναι το καθοριστικό χαρακτηριστικό των κολιβρίων, αλλά μέχρι τώρα οι επιστήμονες δεν ήξεραν τον ακριβή μηχανισμό του πώς το κάνουν. Στη νέα μας μελέτη, καταφέραμε να τους επιβραδύνουμε στο βίντεο για να το δούμε πώς πίνουν πραγματικά το νέκταρ. Και αυτό που βρήκαμε ήταν πολύ διαφορετικό από τη συμβατική σοφία από το 1800.

Τροφοδοσία σωλήνων;

Οι κοκαλιάρικες γλώσσες των κολιβρίων έχουν το ίδιο μήκος με τους λογαριασμούς τους. Είναι τέλεια προσαρμοσμένα για να φτάσουν βαθιά σε ένα λουλούδι. Για πάνω από 180 χρόνια, οι επιστήμονες πίστευαν ότι για να πιουν νέκταρ, τα κολίβρια βασίστηκαν στην τριχοειδή δράση. Η ιδέα ήταν ότι οι γλώσσες τους θα γέμιζαν με νέκταρ με τον ίδιο τρόπο που ένας μικρός γυάλινος σωλήνας γεμίζει παθητικά με νερό.

Η φυσική της τριχοειδούς δράσης βασίζεται σε δύο δυνάμεις. Η προσκόλληση των υγρών μορίων στα τοιχώματα του σωλήνα κάνει το υγρό να ανεβαίνει στις πλευρές. Η επιφανειακή τάση συγκρατεί το υγρό μαζί και σύρει ολόκληρη τη στήλη υγρού προς τα πάνω.

Η μακρά κοκαλιάρικη γλώσσα ενός κολιβρίου έχει δύο αυλακώσεις που τρέχουν στη μέση και καταλήγει σε μια διχαλωτή άκρη που απλώνεται μέσα στο νέκταρ. Alejandro Rico-Guevara, CC BY-NDΗ θεωρία της τριχοειδούς δράσης έχει νόημα αφού η γλώσσα ενός κολιβρίου έχει δύο αυλακώσεις σαν σωλήνες. Θα ήταν ένας απλός, παθητικός τρόπος για το νέκταρ να ταξιδέψει στη γλώσσα.

Τα κολίβρια είναι γρηγορότερα από αυτό

Αλλά από την παρακολούθηση κολιβρίων σε (Ρίκο-Γκεβάρα) Κολομβία, νιώσαμε ότι η τριχοειδής δεν ήταν αρκετά γρήγορη για να συμβαδίζει με το πώς τρέφονται τα κολίβρια. Το προβλέψαμε αυτό η τριχοειδής ήταν πολύ αργή για να ληφθούν υπόψη τα γρήγορα ποσοστά γλείψιμου που παρατηρούνται στα κολίβρια ελεύθερης διαβίωσης. Θυμηθείτε, μπορούν να στραγγίξουν το νέκταρ ενός λουλουδιού με περίπου 15 γλείφες σε λιγότερο από ένα δευτερόλεπτο!

Πριν από τέσσερα χρόνια, ένας από εμάς (Ρίκο-Γκεβάρα) και συνάδελφος Μαργαρίτα Ρουμπέγκα αμφισβήτησε τις συμβατικές πεποιθήσεις για την τριχοειδή δράση για πρώτη φορά. Δείξαμε ότι οι άκρες της διχαλωτής γλώσσας δεν είναι στατικές, αλλά απλώνονται δραματικά μέσα στο νέκταρ, με κροσσές άκρες που ανοίγουν σαν μικροσκοπικά χέρια. Όταν το κολίβριο αποσύρει τη γλώσσα του από το νέκταρ, αυτά τα περιθώρια κλείνουν λόγω των φυσικών δυνάμεων της επιφανειακής τάσης και Πίεση λασπώνπαγιδεύοντας σταγόνες νέκταρ στις λαβές τους. Λόγω αυτού του μετασχηματισμού του σχήματος της γλώσσας, οι άκρες της γλώσσας δεν παραμένουν στο σχήμα του σωλήνα που απαιτείται για τριχοειδή δράση.

Πώς λοιπόν γεμίζει η υπόλοιπη γλώσσα με το νέκταρ;

Ξεκινήσαμε να μελετήσουμε ένα είδος κουνουπιών για να δούμε τι πραγματικά έκαναν αυτά τα πουλιά στα λουλούδια. Χρειαζόμασταν έναν τρόπο να μετρήσουμε το πάχος της γλώσσας κατά τη διαδικασία της κατανάλωσης αλκοόλ - απλή, αλλά όχι εύκολη εργασία.

Σχεδιάσαμε τεχνητά λουλούδια που γυρίσαμε με κάμερες αργής κίνησης. Από αυτά τα βίντεο, θα μπορούσαμε στη συνέχεια να παρακολουθούμε το σχήμα της γλώσσας καθ 'όλη τη διάρκεια του κύκλου γλείψιμου. Το δύσκολο μέρος ήταν να πείσει τα άγρια ​​κολίβρια να πιουν κατόπιν εντολής. Με την πάροδο του χρόνου, τους εκπαιδεύσαμε εξοικειώνοντάς τους με τους ψεύτικους τροφοδότες λουλουδιών και ολόκληρη τη ρύθμιση των γυρισμάτων.

Science Discovery μέσω βίντεο αργής κίνησης

Όταν ένα κολίβριο εισάγει το λογαριασμό του σε ένα λουλούδι, πρέπει ακόμα να κολλήσει τη μακριά γλώσσα του βαθύτερα μέσα για να φτάσει στο νέκταρ μέσα. Αφού γεμίσει η γλώσσα με το νέκταρ, το πουλί αποσύρει τη γλώσσα πίσω μέσα στον λογαριασμό. Οι ερευνητές ήδη ήξεραν ότι για να κρατήσει το νέκταρ μέσα στο ράμφος, το κολίβριο συμπιέζει τη γλώσσα με τις άκρες του λογαριασμού καθώς επεκτείνεται για το επόμενο γλείψιμο. Αυτό συμπιέζει και ισοπεδώνει τη γλώσσα κατά την έξοδο, αφήνοντας το νέκταρ μέσα στο λογαριασμό. Ο τρόπος με τον οποίο το νέκταρ μετακινείται από την άκρη του λογαριασμού στο σημείο που μπορεί να καταποθεί παραμένει άγνωστο.

Για να μελετήσουμε τον μηχανισμό πλήρωσης της γλώσσας, εστιάσαμε στο επίπεδο επίπεδο της γλώσσας με το οποίο ξεκινά κάθε γλείψιμο. Εάν τα κολίβρια χρησιμοποιούσαν τριχοειδή, μόλις το νέκταρ το είχε φτάσει στο στόμα του πουλιού, η γλώσσα θα χρειαζόταν αμέσως να ανακτήσει το σχήμα του σαν σωλήνα πριν αγγίξει ξανά το νέκταρ.

Μελετώντας προσεκτικά τα βίντεο αργής κίνησης των πουλιών που πίνουν στα διαφανή λουλούδια, είδαμε ότι η γλώσσα παρέμεινε ισοπεδωμένη μετά τη συμπίεση ακόμη και καθώς ταξίδευε στον αέρα για να φτάσει στο νέκταρ για άλλη γουλιά. Δεν επέστρεψε στο αρχικό σχήμα του σωλήνα προ-ποτού.

Μελετήσαμε 18 είδη κολιβρίων και σε εκατοντάδες γλείφες, διαπιστώσαμε ότι η γλώσσα παρέμεινε πεπλατυσμένη μέχρι να αγγίξει το νέκταρ. Αυτό ήταν ένα βασικό εύρημα επειδή έδειξε ότι η γλώσσα δεν είχε τον κενό χώρο που απαιτείται για να λειτουργήσει η τριχοειδής δράση. Τέλος, μπορούμε με αυτοπεποίθηση να αποκλείσουμε την τριχοειδή εξίσου σημαντική για την κατανάλωση κολιβρίων.

{youtube}QYoYQAbPXbU{/youtube}

Πώς πραγματικά αντλούν το νέκταρ

Αυτό που βρήκαμε ξεπερνά απλώς την αφαίρεση της τριχοειδούς Τα κολίβρια έχουν επιτύχει έναν απροσδόκητο τρόπο για να μετακινήσουν το υγρό πολύ γρήγορα σε αυτήν τη μικρο-κλίμακα: τους οι γλώσσες είναι ελαστικοί μικροαντλίες.

Οι αυλακώσεις στη γλώσσα του κολιβρίου δεν φτάνουν στο λαιμό, οπότε το πουλί δεν μπορεί να τα χρησιμοποιήσει ως μικροσκοπικά καλαμάκια. Για αυτόν τον λόγο, αντί να χρησιμοποιείτε κενό για να δημιουργήσετε αναρρόφηση - φανταστείτε να πίνετε λεμονάδα από ένα άχυρο - το σύστημα λειτουργεί σαν μια μικροσκοπική αντλία, που τροφοδοτείται από την ελαστικότητα της γλώσσας. Το πουλί συμπιέζει τη γλώσσα επίπεδη και όταν ανοίγει, αυτή η επέκταση τραβά γρήγορα το νέκταρ στις αυλακώσεις της γλώσσας του. Αποδεικνύεται ότι είναι η ελαστική ενέργεια - πιθανή μηχανική ενέργεια που αποθηκεύεται από την ισοπέδωση της γλώσσας - που επιτρέπει στα κολίβρια να συλλέγουν το νέκταρ πολύ πιο γρήγορα από ό, τι αν βασίζονταν στην τριχοειδή.

Ενώ η γλώσσα κινείται μέσω του αέρα, η ελαστική ενέργεια που φορτώνεται στα τοιχώματα της αυλάκωσης κατά τη διάρκεια της ισοπέδωσης διατηρείται από ένα εναπομένον στρώμα υγρού μέσα στις αύλακες που ενεργούν ως κόλλα. Όταν η γλώσσα αγγίζει το νέκταρ, η παροχή υγρού επιτρέπει την απελευθέρωση της ελαστικής ενέργειας η οποία διογκώνει τις αύλακες και τραβά το νέκταρ για να γεμίσει τη γλώσσα.

Ως ποτό κολιβρίων, κάθε γλείψιμο συλλέγει νέκταρ, ενώ προετοιμάζει γρήγορα την αντλία γλώσσας για το επόμενο γλείψιμο. Alejandro Rico-Guevara, CC BY-NDΩς βιολόγοι, ήμασταν ενθουσιασμένοι από αυτή τη νέα ανακάλυψη, αλλά χρειαζόμασταν τη βοήθεια ενός ειδικού στη δυναμική των υγρών, Tai-Hsi Fan, να εξηγήσει με ακρίβεια τη φυσική αυτής της μικρο-αντλίας κολιβρίων και να κάνει νέες προβλέψεις.

Η έρευνά μας δείχνει πώς τα κολίβρια πίνουν πραγματικά και παρέχει τα πρώτα μαθηματικά εργαλεία για την ακριβή διαμόρφωση της πρόσληψης ενέργειας. Αυτές οι ανακαλύψεις θα επηρεάσουν την κατανόησή μας σχετικά με τις τροφές τους, την οικολογία και τη συν-εξέλιξη με τα φυτά που επικονιάζουν.

Η τρέχουσα έρευνά μας συγκρίνει το νέο μας μοντέλο με πόσο πόσιμο κολίβριο νέκταρ στα αγριολούλουδα, και εξετάζει τις ανταλλαγές μεταξύ πίνοντας αποτελεσματικά και πολεμώντας για κυριαρχία σε περιοχές είτε για να προσελκύσουν γυναίκες, να τρέφονται ή και τα δύο.

Σχετικά με το Συγγραφέας

Ο Alejandro Rico-Guevara είναι ερευνητικός συνεργάτης στην οικολογία και την εξελικτική βιολογία στο Πανεπιστήμιο του Κονέκτικατ. Είναι λειτουργικός μορφολόγος που χρησιμοποιεί πουλιά που τρέφουν νέκταρ ως μοντέλο μελέτης για να γεφυρώσει το χάσμα μεταξύ της γνώσης μας για τα οικολογικά και συν-επαναστατικά πρότυπα και τους υποκείμενους μηχανισμούς τους. Περισσότερα στο alejorico.com

Η Kristiina Hurme είναι ερευνητικός συνεργάτης στην οικολογία και την εξελικτική βιολογία στο Πανεπιστήμιο του Κονέκτικατ

Αυτό το άρθρο δημοσιεύθηκε αρχικά στις Η Συνομιλία. Διαβάστε το αρχικό άρθρο.

Σχετικό βιβλίο:

at

Ευχαριστώ για την επίσκεψη Innerself.com, πού υπάρχουν 20,000 + άρθρα που αλλάζουν τη ζωή που προωθούν «Νέες στάσεις και νέες δυνατότητες». Όλα τα άρθρα μεταφράζονται σε 30+ γλώσσες. Εγγραφείτε στο InnerSelf Magazine, που δημοσιεύεται εβδομαδιαία, και στο Marie T Russell's Daily Inspiration. Περιοδικό InnerSelf εκδίδεται από το 1985.