Bagaimana Manuk Hummingbird Menjadi Nektar?

Bagaimana Manuk Hummingbird Menjadi Nektar?Lembu liar zamrud kecil ini (Chlorostilbon gibsoni) memakan ribuan bunga sehari. Kristiina Hurme, CC BY-ND

Hummingbirds hidup pada kelajuan yang tidak difahami. akrobatik penerbangan mereka adalah menakjubkan, muslihat lebih seperti serangga daripada burung kerana mereka pindah sekitar, terbang terbalik dan juga ke belakang. Mereka adalah kabur kerana mereka berlumba antara bunga. Apabila mereka berhenti seketika untuk melawat bunga seketika, mereka menjilat 15 untuk 20 kali kedua untuk mengeluarkan bahan api madu mereka.

Apa yang membuatkan mereka begitu menarik bagi kami adalah hasil dari pilihan makanan mudah ini: mereka minum nektar. Setiap bunga tidak banyak menawarkan, jadi untuk membuat hidup dari sejumlah kecil nektar yang tersebar di seluruh hutan, hummingbirds adalah kecil, cepat dan feisty.

Memakan madu adalah ciri-ciri yang menentukan hummingbirds ', tetapi sehingga kini ahli-ahli sains tidak tahu mekanik tepat bagaimana mereka melakukannya. Dalam kajian baru kami, kami dapat melambatkan mereka pada video untuk melihat bagaimana mereka benar-benar minum nektar. Dan apa yang kami dapati agak berbeza daripada kebijaksanaan konvensional sejak 1800.

Tube Feeding?

lidah kurus Hummingbirds 'kira-kira panjang yang sama seperti bil-bil mereka. Mereka sempurna disesuaikan untuk mencapai jauh ke dalam bunga. Selama lebih 180 tahun, saintis percaya bahawa untuk minum madu, hummingbirds bergantung kepada tindakan kapilari. Idea ini adalah bahawa lidah mereka akan mengisi nektar dengan cara yang sama tiub kaca kecil mengisi pasif dengan air.

Fizik tindakan kapilari bergantung kepada dua pasukan. Lekat molekul cecair pada dinding tiub menjadikan cecair memanjat sisi. tegangan permukaan memegang cecair bersama-sama dan drags lajur cecair keseluruhan ke atas.

hummingbird lick2Lidah kurus berbulu panjang mempunyai dua alur yang mengalir ke tengah, dan berakhir dengan hujung yang merebak di dalam madu. Alejandro Rico-Guevara, CC BY-NDTeori tindakan kapilari masuk akal kerana lidah hummingbird mempunyai dua alur tiub-suka. Ia akan menjadi satu, cara mudah pasif untuk madu untuk perjalanan sehingga lidah.

Hummingbirds Lebih Cepat Daripada Itu

Tetapi dari menonton hummingbirds di saya (Rico-Guevara) asal Colombia, kami merasakan bahawa kapilari hanya tidak cukup pantas untuk menyesuaikan diri dengan bagaimana makanan burung berkawan. Kami meramalkan itu capillarity terlalu lambat untuk mengambil kira kadar menjilat yang cepat dilihat dalam hummingbirds hidup bebas. Ingat, mereka boleh mengalirkan madu bunga dengan sekitar 15 licks di bawah satu saat!

Empat tahun yang lalu, salah seorang daripada kami (Rico-Guevara) dan rakan sekerja Margaret Rubega mencabar keyakinan konvensional mengenai tindakan kapilari buat kali pertama. Kami menunjukkan bahawa tips lidah bercabang tidak statik, tetapi secara dramatik merebak di dalam madu, dengan tepi fringed yang terbuka seperti tangan kecil. Apabila hummingbird menarik lidahnya dari nektar, pinggir ini ditutup kerana daya fizikal ketegangan permukaan dan Tekanan Laplace, menjatuhkan titisan nektar dalam genggaman mereka. Oleh kerana perubahan bentuk lidah ini, tip lidah tidak kekal dalam bentuk tabung yang diperlukan untuk tindakan kapilari.

Jadi bagaimanakah seluruh lidah mengisi dengan nektar?

Kami berangkat untuk meneliti spesies burung liar untuk melihat apa yang benar-benar dilakukan oleh burung-burung ini pada bunga-bunga itu. Kami memerlukan satu cara untuk mengukur ketebalan lidah semasa proses minum - langsung, tetapi bukan tugas yang mudah.

Kami merancang melihat bunga tiruan yang kami panggil dengan kamera bergerak perlahan. Dari video ini, kita kemudian dapat menjejaki bentuk lidah sepanjang kitaran menjilat. Bahagian yang sukar adalah meyakinkan burung liar liar untuk minum pada perintah. Dari masa ke masa, kami melatih mereka dengan membiasakannya dengan pemakan bunga palsu dan keseluruhan persembahan penggambaran kami.

Sains Discovery Melalui Video Motion Slow

Apabila burung kelicap memasukkan rang undang-undang ke dalam bunga, ia masih perlu melekat lidah panjang yang lebih mendalam dalam untuk mendapatkan di madu dalam. Selepas lidah berisi madu, burung menarik balik lidah kembali ke dalam rang undang-undang. Penyelidik sudah tahu bahawa untuk menjaga madu di dalam paruh, hummingbird memerah lidah dengan tip bil seperti yang diperluaskan untuk menjilat seterusnya. Yang memampatkan dan meratakan lidah dalam perjalanan keluar, meninggalkan nektar di dalam rang undang-undang. Cara di mana nektar dipindahkan dari hujung bil ke mana ia boleh ditelan masih tidak diketahui.

Untuk mengkaji mekanisme pengisian lidah, kami memberi tumpuan kepada bentuk lidah yang rata yang setiap mulanya bermula. Sekiranya burung-burung hummingbird menggunakan capillarity, sekali nektar telah memasukkannya ke dalam mulut burung, lidah akan segera memulihkan bentuk tiubnya sebelum menyentuh nektar lagi.

Dengan teliti mengkaji video gerak perlahan kami burung minum pada bunga telus, kita melihat bahawa lidah kekal leper selepas memerah, sebagaimana ia mengembara melalui udara untuk mencapai madu untuk menghirup lain. Ia tidak snap kembali ke pra-minuman tiub seperti bentuk asalnya.

Kami mengkaji 18 spesies burung kelicap, dan beratus-ratus licks, kami mendapati bahawa lidah kekal leper sehingga ia menyentuh madu. Ini adalah satu penemuan penting kerana ia menunjukkan bahawa lidah tidak mempunyai ruang yang kosong di dalam diperlukan untuk tindakan kapilari untuk bekerja. Akhir sekali, kami yakin boleh menolak Kererambutan penting bagi burung kelicap minum.

Bagaimana Mereka Mematuhi Nektar Dalam

Apa yang kami dapati melampaui hanya capillarity. Hummingbirds telah melanda dengan cara yang tidak dijangka untuk memindahkan cecair dengan cepat pada skala mikro ini: mereka lidahnya micropumps elastik.

Alur dalam bahasa burung kelicap tidak sampai tekak, supaya burung tidak boleh menggunakan mereka sebagai jerami kecil. Atas sebab ini, dan bukannya menggunakan vakum untuk menghasilkan sedutan - bayangkan minum air limau daripada straw - sistem berfungsi seperti pam kecil, dikuasakan oleh springiness lidah. Burung itu squashes lidah rata, dan apabila ia tumbuh terbuka, pengembangan yang pesat menarik madu ke dalam alur di lidahnya. Ternyata ia itu tenaga elastik - potensi tenaga mekanikal disimpan oleh perataan lidah - yang membolehkan hummingbirds mengumpul madu lebih cepat daripada jika mereka bergantung pada Kererambutan.

Walaupun lidah bergerak melalui udara, tenaga anjal dimuatkan ke dalam dinding alur semasa perataan dikekalkan oleh lapisan cecair yang tersisa di dalam alur bertindak sebagai pelekat. Apabila lidah menyentuh nektar, bekalan cecair membolehkan pembebasan tenaga anjal yang memperluaskan alur dan menarik nektar untuk mengisi lidah.

0316817155Sebagai minuman khamir, setiap menjilat mengumpul nektar, sambil mempercepatkan pam lidah dengan cepat untuk menjilat seterusnya. Alejandro Rico-Guevara, CC BY-NDSebagai ahli biologi, kami teruja dengan penemuan baru ini, tetapi memerlukan bantuan pakar dinamik bendalir, Tai-Hsi Fan, untuk menerangkan dengan tepat fizik pam mikro-hummingbird ini, dan membuat ramalan-ramalan baru.

Penyelidikan kami memperlihatkan bagaimana penduduk lembu benar-benar minum, dan menyediakan alat matematik pertama untuk memodelkan pengambilan tenaga dengan tepat. Penemuan ini akan mempengaruhi pemahaman kita mengenai keputusan mencari makanan, ekologi dan koevolusi dengan tumbuhan yang mereka nyuap.

penyelidikan yang berterusan kami membandingkan model baru kami dengan berapa banyak hummingbirds nektar yang diminum di bunga liar, dan melihat perdagangan antara minum dengan cekap dan berjuang untuk menguasai wilayah sama ada untuk menarik wanita, memberi makan, atau kedua-duanya.

Tentang PengarangPerbualan

rico gueva alejandroAlejandro Rico-Guevara adalah Associate Research dalam Ekologi dan Biologi Evolusi di University of Connecticut. Beliau adalah seorang ahli morfologi fungsian menggunakan burung-burung nektar sebagai model kajian untuk merapatkan jurang antara pengetahuan tentang corak ekologi dan konflik dan mekanisme asas mereka. Lebih banyak di alejorico.com

Kristiina Hurme adalah Penyelidik Bersekutu dalam Ekologi dan Biologi Evolusi di University of Connecticut

Artikel ini pada asalnya diterbitkan pada Perbualan. Membaca artikel asal.

Tempah berkaitan:

{amazonWS: searchindex = Books; keywords = 0316817155; maxresults = 1}

enafarzh-CNzh-TWnltlfifrdehiiditjakomsnofaptruessvtrvi

ikuti InnerSelf pada

icon-facebooktwitter-iconrss-icon

Dapatkan Yang Terbaru Dengan E-mel

{Emailcloak = mati}