蜂鸟如何画花蜜?

蜂鸟如何画花蜜?这颗红嘴绿宝石蜂鸟(Chlorostilbon gibsoni)每天以数千朵鲜花为食。 Kristiina Hurme,CC BY-ND

蜂鸟在艰涩的速度鲜活的生命。 他们的飞行杂技是惊人的,机动 比鸟更像昆虫 因为他们身边掠过,飞倒挂,甚至倒退。 他们是因为他们花间的竞争一片模糊。 当他们停下来短暂访问的花,它们舔15 20到次第二,以提取其花蜜的燃料。

是什么让他们对我们这么有趣,是这个简单的饮食选择的结果:他们喝花蜜。 每朵花都没有多少东西,所以为了在整个森林里散布着少量的甘露,蜂鸟小而快,活力充沛。

取食花蜜是蜂鸟'定义特征,但直到现在科学家们不知道他们是如何做到这一点的确切机制。 在我们的新研究中,我们能慢下来的视频看到 他们怎么真的喝花蜜。 自从1800s以来,我们发现的和传统观点有很大的不同。

管饲?

蜂鸟'瘦舌头大约相同的长度他们的账单。 他们完全适应了深远深成一朵花。 在过去的几年180,科学家们认为,要喝花蜜,蜂鸟依靠毛细作用。 这个想法是,他们的舌头会像一个小玻璃管被动地灌满水一样充满甘露。

毛细作用的物理依赖于两股力量。 液体分子的管壁的粘附使得液体爬上两侧。 表面张力保持在一起的液体和向上拖动整个流体柱。

蜂鸟lick2一只蜂鸟的长而瘦的舌头有两个凹槽在中间流下,并结束在一个分叉内部的花蜜分叉尖。 Alejandro Rico-Guevara,CC BY-ND因为蜂鸟的舌头是有道理的毛细作用原理有两个筒状沟槽。 这将是花蜜旅行了舌头简单的,被动的方式。

蜂鸟比这更快

但是从看我蜂鸟(波多黎各 - 格瓦拉)当地的哥伦比亚,我们觉得毛细管现象还不够快,无法跟上蜂鸟的食量。 我们预测到了 毛细管太慢了 来解释在自由生活的蜂鸟中观察到的快速舔速。 请记住,他们可以在一秒钟左右的时间内用15舔舔花朵的花蜜!

四年前,我们中的一个人(Rico-Guevara)和同事 玛格丽特Rubega 挑战传统的信仰 关于毛细管作用的第一次。 我们发现分叉舌尖不是静止的,而是在花蜜内部显着扩散,边缘流苏,像小手一样张开。 当蜂鸟从花蜜中回缩舌头时,由于表面张力的物理作用,这些条纹会闭合 拉普拉斯压力,把花蜜滴在他们的手中。 由于舌形的这种变化,舌尖不保持为毛细作用所需的管状。

那么舌头的其余部分如何充满甘露?

我们着手研究蜂鸟的混合物,看看这些鸟在花上真的在做些什么。 我们需要一种在饮用过程中测量舌头厚度的方法 - 简单明了,但不是一件容易的事情。

我们设计了用慢镜头拍摄的透明人造花。 从这些视频中,我们可以跟踪整个舔周期的舌头形状。 困难的部分是令人信服的野蜂鸟命令喝。 随着时间的推移,我们通过让他们习惯于假花馈线和整个拍摄设置来训练他们。

科学发现通过慢动作视频

当蜂鸟插入它的票据成一朵花,它仍然需要坚持更深里面的长长的舌头来获得在内的甘露。 舌头与花蜜填充后,鸟缩回舌头背面的法案中。 研究人员已经知道 为了将花蜜保持在喙内,蜂鸟用舌尖挤压舌头,为下一个舔舔而延长。 在挤出和压扁舌头的路上,把花蜜留在帐单里面。 将花蜜从帐单尖端移到可以吞咽的地方 仍然未知.

为了研究舌头填充机制,我们着重于每个舔开始的舌头的扁平形状。 如果蜂鸟正在使用毛细管作用,一旦花蜜进入鸟的嘴巴,舌头就会立即恢复其管状形状,再次接触花蜜。

通过仔细研究我们的鸟儿在透明花朵喝慢动作视频,我们看到,舌头的挤压后仍保持扁平的,即使它通过空气前往达到另一个SIP的花蜜。 它不弹回其原来的饮料前筒状。

我们研究18蜂鸟种,数百舔,我们发现,舌头保持扁平,直到它触及了花蜜。 这是一个重要的发现,因为它表明,该舌没有空的空间内所需要的毛细作用工作。 最后,我们可以自信地排除毛细为蜂鸟饮用重要。

他们如何真正把花蜜泵入

我们发现的不仅仅是揭穿毛细作用。 蜂鸟在意想不到的方式上以这样的微观尺度非常迅速地移动液体: 舌头是有弹性的微型泵.

在蜂鸟舌槽不到达喉部,因此鸟不能使用它们作为 小小的吸管。 出于这个原因,而不是使用真空吸生成 - 想象喝柠檬水了秸秆 - 系统就像一个小泵,搭载了舌头的弹性。 鸟南瓜舌头平坦,当它弹开,这种扩张迅速拉花蜜到它的舌头凹槽。 原来,它的弹性能量 - 让蜂鸟采蜜比,如果他们依靠毛细作用更快 - 通过舌头的扁平化存储的潜在机械能。

在舌片移动通过空气的同时,在平坦化过程中加载到凹槽壁中的弹性能量通过作为粘合剂的凹槽内的剩余液体来保存。 当舌头接触到花蜜时,流体的供应允许释放扩大槽的弹性能量并拉动花蜜填充舌头。

0316817155当蜂鸟喝,每个舔收集花蜜,而迅速准备下一个舔舌头泵。 Alejandro Rico-Guevara,CC BY-ND作为生物学家,我们对这个新发现感到兴奋,但需要流体力学专家的帮助, 太西范,准确地解释这个蜂鸟微型泵的物理学,并做出新的预测。

我们的研究显示了蜂鸟真正饮酒的方式,并提供了第一个数学工具来精确模拟他们的能量摄入。 这些发现将影响我们对其觅食决策,生态和与其授粉植物的共同进化的理解。

我们正在研究我们的新模式与比较 多少蜂蜜蜂蜜喝野花,并看看之间的权衡 高效饮酒和战斗 在领土上的统治地位,无论是吸引女性,饲料,还是两者兼而有之。

关于作者谈话

rico gueva alejandroAlejandro Rico-Guevara是康涅狄格大学生态与进化生物学研究助理。 他是一个功能形态学家,使用花蜜喂养鸟类作为研究模式,弥合我们的生态和共同进化模式的知识和其基本机制之间的差距。 更多在alejorico.com

Kristiina Hurme是康涅狄格大学生态与进化生物学研究助理

这篇文章最初发表于 谈话。 阅读 原创文章.

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