Como os colibris desenham no néctar?

Como os colibris desenham no néctar?Este pequeno beija-flor-de-bico-vermelho (Chlorostilbon gibsoni) se alimenta de milhares de flores por dia. Kristiina Hurme, CC BY-ND

Colibris viver a vida em velocidades incompreensíveis. Suas acrobacias aéreas são incríveis, manobras mais como insetos que pássaros como eles voam ao redor, voando de cabeça para baixo e até mesmo para trás. Eles são um borrão enquanto competem entre flores. Quando eles param para visitar uma flor momentaneamente, eles estão lambendo 15 para 20 vezes por segundo para extrair seu combustível néctar.

O que os torna tão intrigantes para nós é o resultado dessa simples escolha dietética: eles bebem néctar. Cada flor não oferece muito, então, para viver de pequenas quantidades de néctar espalhadas pela floresta, os beija-flores são minúsculos, rápidos e agressivos.

Alimentando-se de néctar é característica definidora 'beija-flores, mas até agora os cientistas não sabiam os mecânicos exatos de como eles fazem isso. No nosso novo estudo, fomos capazes de atrasá-los em vídeo para ver como eles realmente bebem néctar. E o que descobrimos foi bastante diferente da sabedoria convencional desde os 1800s.

Feeding Tube?

línguas magros 'Beija-flores são aproximadamente do mesmo comprimento que as suas contas. Eles estão perfeitamente adaptados para alcançar profundamente em uma flor. Por mais de 180 anosos cientistas acreditavam que, para beber néctar, os beija-flores dependiam da ação capilar. A ideia era que suas línguas se enchessem de néctar da mesma forma que um pequeno tubo de vidro se enche de água passivamente.

A física da acção capilar depende de duas forças. A adesão das moléculas de líquido para as paredes do tubo faz com que o líquido suba os lados. A tensão superficial mantém o líquido em conjunto e arrasta a coluna de fluido conjunto para cima.

beija-flor lick2A língua longa e magra de um beija-flor tem dois sulcos ao meio e termina em uma ponta bifurcada que se espalha dentro do néctar. Alejandro Rico-Guevara, CC BY-NDA teoria da ação capilar faz sentido uma vez que a língua de um beija-flor tem duas ranhuras de tubo-like. Seria uma maneira simples e passiva para néctar para viajar até a língua.

Beija-flores são mais rápidos que isso

Mas de assistir beija-flores no meu (Rico-Guevara'sColômbia nativa, sentimos que a capilaridade não era rápida o suficiente para acompanhar como os beija-flores se alimentam. Nós previmos que a capilaridade era muito lenta para explicar as taxas de lambidas rápidas observadas em beija-flores de vida livre. Lembre-se, eles podem drenar o néctar de uma flor com cerca de 15 em menos de um segundo!

Quatro anos atrás, um de nós (Rico-Guevara) e colega Margarida Rubega desafiou as crenças convencionais sobre a ação capilar pela primeira vez. Nós mostramos que as pontas da língua bifurcada não são estáticas, mas se espalham dramaticamente dentro do néctar, com bordas franjadas que se abrem como pequenas mãos. Quando o beija-flor retira sua língua do néctar, essas franjas se fecham devido às forças físicas da tensão superficial e Pressão de Laplace, trapping néctar cai em seus apertos. Devido a essa transformação da forma da língua, as pontas da língua não permanecem na forma de tubo necessária para a ação capilar.

Então, como o resto da língua se enche de néctar?

Nós nos propusemos a estudar uma mistura de espécies de beija-flores para ver o que essas aves estavam realmente fazendo nas flores. Nós precisávamos de uma maneira de medir a espessura de uma língua durante o processo de beber - simples, mas não uma tarefa fácil.

Projetamos flores artificiais transparentes que filmamos com câmeras de câmera lenta. A partir desses vídeos, poderíamos rastrear a forma da língua durante todo o ciclo de lambida. A parte difícil foi convencer beija-flores selvagens a beber sob comando. Com o tempo, nós os treinamos, habituando-os aos alimentadores de flores e toda a nossa configuração de filmagem.

Descoberta da ciência via vídeo em câmera lenta

Quando um beija-flor insere o seu projeto em uma flor, ele ainda precisa se ater a sua longa língua mais fundo dentro para chegar ao néctar dentro. Após a língua enche de néctar, o pássaro retrai a língua para trás dentro da lei. Pesquisadores já sabiam que, para manter o néctar dentro do bico, o beija-flor aperta a língua com as pontas da conta enquanto ela se estende para a próxima lambida. Isso comprime e alisa a língua ao sair, deixando o néctar dentro da conta. A maneira pela qual o néctar é movido da ponta do bico para onde ele pode ser engolido permanece desconhecido.

Para estudar o mecanismo de preenchimento da língua, nos concentramos na forma achatada da língua na qual cada lambida começa. Se os beija-flores estivessem usando capilaridade, uma vez que o néctar chegasse à boca da ave, a língua precisaria imediatamente recuperar sua forma de tubo antes de tocar novamente no néctar.

Ao estudar de perto os nossos vídeos em câmera lenta dos pássaros bebem para as flores transparentes, vimos que a língua permanecia achatada após a apertar ao mesmo tempo que viajou através do ar para alcançar o néctar para mais um gole. Ele não pular de volta à sua forma de tubo, pré-bebida originais.

Estudamos 18 espécies de beija, e em centenas de licks, descobrimos que a língua permanecia achatada até tocar no néctar. Esta foi uma das principais constatações porque mostrou que a língua não tem o espaço vazio dentro necessário para a ação capilar para trabalhar. Finalmente, podemos com confiança descarta capilaridade tão importante para beber beija-flor.

Como eles realmente bombeiam o néctar

O que descobrimos vai além de simplesmente desbancar a capilaridade. Os beija-flores encontraram uma maneira inesperada de mover líquido muito rapidamente nesta micro-escala: línguas são microbombas elásticas.

Os sulcos na língua colibri não atingem a garganta, assim que a ave não pode usá-los como minúsculos canudos. Por este motivo, em vez de usar vácuo para produzir sucção - imaginar beber limonada de uma palha - o sistema funciona como uma pequena bomba, alimentado pela elasticidade da língua. O pássaro esmaga a língua plana, e quando ela brota aberto, essa expansão puxa rapidamente o néctar nas ranhuras na sua língua. Acontece que o elástico energia - energia mecânica potencial armazenada pelo achatamento da língua - que permite que beija-flores recolhem o néctar muito mais rápido do que se baseou na capilaridade.

Enquanto a língua se move através do ar, a energia elástica carregada nas paredes do sulco durante o achatamento é conservada por uma camada remanescente de líquido dentro das ranhuras agindo como um adesivo. Quando a língua toca o néctar, o suprimento de fluido permite a liberação da energia elástica que expande as ranhuras e puxa o néctar para preencher a língua.

0316817155Como um beija-flor bebe, cada lambida coleta o néctar, enquanto rapidamente prepara a bomba de língua para a próxima lambida. Alejandro Rico-Guevara, CC BY-NDComo biólogos, estávamos entusiasmados com essa nova descoberta, mas precisávamos da ajuda de um especialista em dinâmica de fluidos, Fã Tai-Hsi, para explicar com precisão a física da micro-bomba do beija-flor e fazer novas previsões.

Nossa pesquisa mostra como os beija-flores realmente bebem e fornece as primeiras ferramentas matemáticas para modelar com precisão o consumo de energia. Essas descobertas vão influenciar nossa compreensão de suas decisões de forrageamento, ecologia e co-evolução com as plantas que eles polinizam.

Nossa investigação em curso compara o nosso novo modelo com quanto beija-flores néctar beber em flores silvestrese analisa os trade-offs entre bebendo de forma eficiente e lutando por domínio sobre os territórios para atrair fêmeas, para alimentar, ou ambos.

Sobre o autorA Conversação

rico gueva alejandroAlejandro Rico-Guevara é Pesquisador Associado em Ecologia e Biologia Evolutiva na Universidade de Connecticut. Ele é um morfologista funcional que usa aves que se alimentam de néctar como modelo de estudo para preencher a lacuna entre nosso conhecimento de padrões ecológicos e coevolutivos e seus mecanismos subjacentes. Mais em alejorico.com

Kristiina Hurme é pesquisadora associada em Ecologia e Biologia Evolutiva na University of Connecticut

Este artigo foi originalmente publicado em A Conversação. Leia o artigo original.

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