Wie zeichnen Kolibris Nektar?

Wie zeichnen Kolibris Nektar?Dieser kleine rot-berechnete Smaragdkolibri (Chlorostilbon gibsoni) zieht auf Tausenden Blumen einen Tag ein. Kristiina Hürme, CC BY-ND

Kolibris leben das Leben in unverständlichen Geschwindigkeiten. Ihr Flug Akrobatik sind erstaunlich, Manövrieren mehr wie Insekten als Vögel wie sie um flitzen, fliegen den Kopf und sogar rückwärts. Sie sind eine Unschärfe, da sie zwischen Blumen laufen. Wenn sie anhalten eine Blume für einen Moment zu besuchen, sind sie 15 lecken mal pro Sekunde zu 20 ihren Nektar Brennstoff zu extrahieren.

Was sie für uns so faszinierend macht, ist das Ergebnis dieser einfachen Diätwahl: Sie trinken Nektar. Jede Blume bietet nicht viel, also sind Kolibris winzig, schnell und lebhaft, um ihren Lebensunterhalt mit winzigen Nektarmengen zu verdienen, die im ganzen Wald verbreitet sind.

Fütterung auf Nektar ist bestimmendes Merkmal "Kolibris, aber bis jetzt Wissenschaftler wussten nicht, die genauen Mechanik, wie sie es tun. In unserer neuen Studie konnten wir sie auf Video zu verlangsamen, um zu sehen wie sie wirklich Nektar trinken. Und was wir gefunden haben, war ganz anders als die herkömmliche Weisheit seit den 1800s.

Sondennahrung?

Kolibris 'skinny Zungen sind etwa die gleiche Länge wie ihre Rechnungen. Sie sind perfekt für das Erreichen tief in eine Blume angepasst. Seit mehr als 180 JahrenWissenschaftler glaubten, dass, um Nektar zu trinken, Kolibris auf Kapillarwirkung angewiesen sind. Die Idee war, dass sich ihre Zungen mit Nektar füllen würden, so wie sich eine kleine Glasröhre passiv mit Wasser füllt.

Die Physik der Kapillarwirkung beruht auf zwei Kräfte. Haftung der Flüssigkeitsmoleküle an den Rohrwänden bildet die Flüssigkeit die Seiten klettern. Die Oberflächenspannung hält die Flüssigkeit zusammen und zieht die gesamte Flüssigkeitssäule nach oben.

Kolibri lecken2Die lange dünne Zunge eines Kolibris hat zwei Rillen, die in der Mitte verlaufen und endet in einer Gabelspitze, die sich im Nektar ausbreitet. Alejandro Rico-Guevara, CC BY-NDDie Kapillarwirkung Theorie sinnvoll, da ein Kolibri Zunge hat zwei röhrenartigen Rillen. Es wäre eine einfache, passive Weise für Nektar der Zunge zu reisen sein.

Kolibris sind schneller als das

Aber von Kolibris in meinem (Rico-GuevarasEnglisch: www.mjfriendship.de/en/index.php?op...39&Itemid=32 In Kolumbien, dem ursprünglichen Kolumbien, hatten wir das Gefühl, dass die Kapillarität nicht schnell genug war, um mit der Art und Weise, wie Kolibris fressen, Schritt zu halten Das haben wir vorhergesagt Kapillarität war zu langsam um die schnellen Leckraten zu berücksichtigen, die bei frei lebenden Kolibris beobachtet wurden. Denken Sie daran, sie können den Nektar einer Blume abtropfen lassen, während 15 in weniger als einer Sekunde leckt!

Vor vier Jahren war einer von uns (Rico-Guevara) und Kollege Margaret Rubega forderte die konventionellen Überzeugungen heraus über die Kapillarwirkung zum ersten Mal. Wir haben gezeigt, dass die gespaltenen Zungenspitzen nicht statisch sind, sondern sich im Nektar dramatisch ausbreiten, mit gefransten Kanten, die sich wie winzige Hände öffnen. Wenn der Kolibri seine Zunge aus dem Nektar zieht, schließen sich diese Fransen aufgrund der physikalischen Kräfte der Oberflächenspannung und Laplace-Druck, Nektartropfen in ihre Griffe einfangend. Aufgrund dieser Umwandlung der Zungenform verbleiben die Zungenspitzen nicht in der Rohrform, die für die Kapillarwirkung notwendig ist.

Wie füllt sich der Rest der Zunge mit Nektar?

Wir machten uns auf den Weg, um eine Mischung von Kolibriarten zu studieren, um zu sehen, was diese Vögel wirklich an den Blumen machten. Wir brauchten einen Weg, um die Dicke der Zunge während des Trinkens zu messen - einfach, aber keine leichte Aufgabe.

Wir haben durchsichtige künstliche Blumen entworfen, die wir mit Zeitlupenkameras gefilmt haben. Aus diesen Videos konnten wir dann die Form der Zunge während des gesamten Leckzyklus verfolgen. Der schwierige Teil war, wilde Kolibris zu überzeugen, auf Befehl zu trinken. Im Laufe der Zeit trainierten wir sie, indem wir sie an die falschen Blumenzufuhrmaschinen und unsere gesamte Filmkulisse gewöhnten.

Science Discovery über Zeitlupenvideo

Wenn ein Kolibri Schnabel in eine Blume fügt, muss er noch seine lange Zunge tiefer nach innen zu kleben an den Nektar zu bekommen innerhalb. Nachdem die Zunge mit Nektar füllt, zieht sich der Vogel die Zunge in der Rechnung zurück. Die Forscher wussten es bereits Um den Nektar im Schnabel zu halten, drückt der Kolibri die Zunge mit den Schnabelspitzen zusammen, während er für den nächsten Lecken ausgestreckt wird. Das drückt und flacht die Zunge auf dem Weg nach draußen und lässt den Nektar in der Rechnung zurück. Die Art und Weise, in der der Nektar von der Geldscheinspitze zu dem Ort bewegt wird, an dem er geschluckt werden kann Bleibt unbekannt.

Um den Mechanismus der Zungenfüllung zu untersuchen, haben wir uns auf die abgeflachte Form der Zunge konzentriert, mit der jeder Lick beginnt. Wenn die Kolibris die Kapillarwirkung nutzten, sobald der Nektar es in den Mund des Vogels geschafft hatte, musste die Zunge sofort ihre röhrenartige Form wiedergewinnen, bevor sie den Nektar wieder anrührte.

Durch die enge Zusammenarbeit unserer Zeitlupenvideos der Vögel zu studieren an den transparenten Blumen zu trinken, sahen wir, dass die Zunge nach dem Quetschen abgeflachte blieb auch, wie es durch die Luft reiste den Nektar für einen weiteren Schluck zu erreichen. Es Snap nicht wieder in seinen ursprünglichen pre-Drink röhrenartige Form.

Wir studierten 18 Kolibriarten, und in Hunderten von Licks, fanden wir, dass die Zunge abgeflachte blieb, bis er den Nektar berührt. Dies war eine wichtige Erkenntnis, weil es zeigte, dass die Zunge nicht den leeren Raum benötigt hatte innen für Kapillarwirkung zu arbeiten. Schließlich können wir getrost Kapillarität als wichtig für Kolibri Trinken auszuschließen.

Wie sie den Nektar wirklich pumpen

Was wir gefunden haben, geht über die Entlarvung der Kapillarität hinaus. Kolibris haben einen unerwarteten Weg gefunden, Flüssigkeit auf dieser Mikroskala sehr schnell zu bewegen: ihre Zungen sind elastisch Mikro.

Die Rillen in der Kolibri Zunge erreichen nicht die Kehle, so dass der Vogel kann sie nicht benutzen als kleine Strohhalme. Aus diesem Grund wird anstelle der Verwendung Vakuum Saugwirkung zu erzeugen, - vorstellen Limonade aus einem Trinkhalm - das System funktioniert wie eine winzige Pumpe, durch die Elastizität der Feder angetrieben. Der Vogel quetscht die Zunge flach, und wenn es aufspringt, diese Expansion zieht schnell den Nektar in die Rillen in seiner Zunge. Es stellt sich die elastische Energie aus - mögliche mechanische Energie, die durch die Abflachung der Zunge gespeichert - die hummingbirds sammeln Nektar viel schneller, als wenn sie verließen sich auf Kapillarität lässt.

Während sich die Zunge durch die Luft bewegt, wird die elastische Energie, die während des Abflachens in die Rillenwände geladen wird, durch eine verbleibende Flüssigkeitsschicht innerhalb der Rillen, die als Klebstoff wirken, erhalten. Wenn die Zunge den Nektar berührt, ermöglicht die Zufuhr von Flüssigkeit die Freisetzung der elastischen Energie, die die Rillen erweitert und den Nektar zieht, um die Zunge zu füllen.

0316817155Während ein Kolibri trinkt, sammelt jeder Lick Nektar, während er schnell die Zungenpumpe für den nächsten Lick vorbereitet. Alejandro Rico-Guevara, CC BY-NDAls Biologen waren wir von dieser neuen Entdeckung begeistert, brauchten aber die Hilfe eines Experten für Fluiddynamik, Tai-Hsi-Fan, um die Physik dieser Kolibri-Mikropumpe genau zu erklären und neue Vorhersagen zu treffen.

Unsere Forschung zeigt, wie Kolibris wirklich trinken, und bietet die ersten mathematischen Werkzeuge, um ihre Energieaufnahme genau zu modellieren. Diese Entdeckungen werden unser Verständnis für ihre Futterentscheidungen, Ökologie und Koevolution mit den Pflanzen beeinflussen, die sie bestäuben.

Unsere kontinuierliche Forschung vergleicht unser neues Modell mit wie viel Nektar Kolibris bei Wildblumen trinkenund schaut auf die Kompromisse zwischen effizient trinken und kämpfen für die Dominanz über Territorien, entweder um Frauen anzuziehen, zu füttern oder beides.

Über den AutorDas Gespräch

Rico Gueva AlejandroAlejandro Rico-Guevara ist wissenschaftlicher Mitarbeiter in Ökologie und Evolutionsbiologie an der Universität von Connecticut. Er ist ein funktioneller Morphologe, der Nektar fütternde Vögel als Studienmodell nutzt, um die Lücke zwischen unserem Wissen über ökologische und koevolutionäre Muster und ihren zugrunde liegenden Mechanismen zu schließen. Mehr auf alejorico.com

Kristiina Hurme ist wissenschaftliche Mitarbeiterin für Ökologie und Evolutionsbiologie an der Universität von Connecticut

Dieser Artikel wurde ursprünglich veröffentlicht am Das Gespräch.. Lies das Original Artikel.

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