Làm thế nào để chim ruồi vẽ trong mật hoa?

Làm thế nào để chim ruồi vẽ trong mật hoa?Loài chim ruồi ngọc lục bảo nhỏ màu đỏ này (Chlorostilbon gibsoni) ăn hàng ngàn bông hoa mỗi ngày. Kristiina Hurme, CC BY-ND

Chim ruồi sống ở tốc độ không thể hiểu nổi. nhào lộn chuyến bay của họ là tuyệt vời, điều động giống côn trùng hơn chim khi họ dọn nhà xung quanh, bay lộn ngược và thậm chí thụt lùi. Họ là một vệt mờ khi họ chạy đua giữa hoa. Khi họ dừng lại để thăm một bông hoa trong giây lát, họ đang liếm 15 để 20 lần thứ hai để trích xuất nhiên liệu mật của họ.

Điều khiến chúng trở nên hấp dẫn đối với chúng ta là kết quả của sự lựa chọn chế độ ăn kiêng đơn giản này: họ uống mật hoa. Mỗi bông hoa không cung cấp nhiều, vì vậy để kiếm sống bằng một lượng nhỏ mật hoa lan rộng khắp khu rừng, chim ruồi rất nhỏ, nhanh và mạnh mẽ.

Cho ăn mật hoa là đặc điểm xác định chim ruồi ', nhưng cho đến nay các nhà khoa học không biết các cơ chế chính xác về cách họ làm điều đó. Trong nghiên cứu mới của chúng tôi, chúng tôi có thể làm chậm họ xuống trên video để xem họ thực sự uống mật hoa như thế nào. Và những gì chúng tôi tìm thấy khá khác biệt so với trí tuệ thông thường kể từ các 1800.

Ống Nuôi?

lưỡi gầy chim ruồi 'là về chiều dài tương tự như hóa đơn của họ. Họ hoàn toàn phù hợp để đạt sâu vào một bông hoa. Trong hơn 180 năm, các nhà khoa học tin rằng để uống mật hoa, chim ruồi dựa vào hành động mao dẫn. Ý tưởng là lưỡi của họ sẽ chứa đầy mật hoa giống như cách một ống thủy tinh nhỏ lấp đầy thụ động với nước.

Vật lý của hành động mao mạch dựa vào hai lực lượng. Độ bám dính của các phân tử chất lỏng vào thành ống làm cho chất lỏng leo lên hai bên. Sức căng bề mặt chứa chất lỏng với nhau và kéo toàn bộ cột chất lỏng trở lên.

chim ruồi lick2Lưỡi gầy dài của một con chim ruồi có hai rãnh chạy xuống giữa và kết thúc bằng một mũi chĩa lan ra bên trong mật hoa. Alejandro Rico-Guevara, CC BY-NDLý thuyết hành động mao mạch có ý nghĩa kể từ khi lưỡi của một con chim ruồi có hai đường rãnh ống giống như. Nó sẽ là một cách thụ động đơn giản cho mật hoa để đi du lịch lên lưỡi.

Chim ruồi nhanh hơn thế

Nhưng từ việc xem chim ruồi trong tôi (Rico-Guevara) bản địa Colombia, chúng tôi cảm thấy rằng mao mạch không đủ nhanh để theo kịp cách thức chim ruồi ăn. Chúng tôi dự đoán rằng mao dẫn quá chậm để tính tỷ lệ liếm nhanh quan sát thấy ở những con chim ruồi sống tự do. Hãy nhớ rằng, họ có thể rút mật hoa của một bông hoa với khoảng 15 liếm trong một giây!

Bốn năm trước, một người trong chúng tôi (Rico-Guevara) và đồng nghiệp Margaret Rubega thách thức những niềm tin thông thường về hành động mao dẫn lần đầu tiên. Chúng tôi đã chỉ ra rằng các đầu lưỡi chẻ đôi không tĩnh, nhưng lan rộng đáng kể bên trong mật hoa, với các cạnh tua mở ra như bàn tay nhỏ bé. Khi chim ruồi rút lưỡi ra khỏi mật hoa, những rìa này đóng lại do các lực vật lý của sức căng bề mặt và Áp lực Laplace, bẫy mật hoa rơi trong nắm của họ. Do sự biến đổi hình dạng lưỡi này, các đầu lưỡi không còn trong hình dạng ống cần thiết cho hành động mao dẫn.

Vậy làm thế nào để phần còn lại của lưỡi lấp đầy với mật hoa?

Chúng tôi bắt đầu nghiên cứu một nhóm các loài chim ruồi để xem những con chim này thực sự đang làm gì ở những bông hoa. Chúng tôi cần một cách để đo độ dày của lưỡi trong quá trình uống - đơn giản, nhưng không phải là một nhiệm vụ dễ dàng.

Chúng tôi đã thiết kế những bông hoa nhân tạo trong suốt mà chúng tôi quay bằng máy quay chậm. Từ những video này, sau đó chúng tôi có thể theo dõi hình dạng của lưỡi trong toàn bộ chu kỳ liếm. Phần khó khăn là thuyết phục chim ruồi hoang dã uống theo lệnh. Theo thời gian, chúng tôi đã đào tạo họ bằng cách làm quen với những người cung cấp hoa giả và toàn bộ thiết lập quay phim của chúng tôi.

Khám phá khoa học qua video chuyển động chậm

Khi một con chim ruồi chèn hóa đơn của mình thành một bông hoa, nó vẫn cần phải dính vào lưỡi dài của nó sâu hơn vào bên trong để có được mật hoa bên trong. Sau khi đẻ đầy cam lồ, những con chim thụt lưỡi lại trong dự luật. Các nhà nghiên cứu đã biết rằng để giữ mật hoa bên trong mỏ, chim ruồi bóp lưỡi bằng các mẹo hóa đơn vì nó được mở rộng cho lần liếm tiếp theo. Điều đó nén và làm phẳng lưỡi trên đường ra, để lại mật hoa bên trong hóa đơn. Cách thức mà mật hoa được di chuyển từ đầu hóa đơn đến nơi có thể nuốt được Vẫn chưa được biết.

Để nghiên cứu cơ chế làm đầy lưỡi, chúng tôi tập trung vào hình dạng dẹt của lưỡi mà mỗi lần liếm bắt đầu. Nếu những con chim ruồi đang sử dụng mao mạch, một khi mật hoa đã đưa nó vào miệng chim, lưỡi sẽ ngay lập tức cần phục hồi hình dạng giống như ống của nó trước khi chạm vào mật hoa một lần nữa.

Bằng cách nghiên cứu chặt chẽ video chuyển động chậm của chúng ta về các loài chim uống tại những bông hoa trong suốt, chúng ta đã thấy rằng lưỡi vẫn phẳng sau khi ép ngay cả khi nó đã đi qua không khí để đạt được mật hoa cho ngụm khác. Nó đã không chụp lại để tiền uống ống giống như hình dạng ban đầu của nó.

Chúng tôi nghiên cứu 18 loài chim ruồi, và trong hàng trăm liếm, chúng tôi thấy rằng lưỡi vẫn phẳng cho đến khi nó chạm vào mật hoa. Đây là một phát hiện quan trọng vì nó cho thấy rằng lưỡi không có không gian trống bên trong cần thiết cho hoạt động mao dẫn để làm việc. Cuối cùng, chúng tôi tự tin có thể loại trừ mao dẫn là quan trọng để uống cho chim ruồi.

Làm thế nào họ thực sự bơm mật hoa

Những gì chúng tôi tìm thấy vượt ra ngoài chỉ đơn giản là gỡ lỗi mao mạch. Chim ruồi đã tấn công một cách bất ngờ để di chuyển chất lỏng rất nhanh ở quy mô siêu nhỏ này: lưỡi là micropumps đàn hồi.

Các rãnh ở lưỡi chim ruồi không đạt họng, vì vậy con chim không thể sử dụng chúng như ống hút nhỏ. Vì lý do này, thay vì sử dụng chân không để tạo ra sự hút - tưởng tượng uống nước chanh ra khỏi ống hút - hệ thống hoạt động như một máy bơm nhỏ, trang bị bung của lưỡi. Những con chim squashes lưỡi phẳng, và khi nó tự bật lên, mở rộng này nhanh chóng kéo mật hoa thành các rãnh trong lưỡi của nó. Hóa ra đàn hồi năng lượng của nó - cơ năng tiềm năng lưu trữ bởi sự làm phẳng của lưỡi - cho phép chim ruồi thu thập mật hoa nhanh hơn nhiều so với khi họ dựa vào mao dẫn.

Trong khi lưỡi di chuyển trong không khí, năng lượng đàn hồi được nạp vào thành rãnh trong quá trình làm phẳng được bảo toàn bởi một lớp chất lỏng còn lại bên trong các rãnh đóng vai trò là chất kết dính. Khi lưỡi chạm vào mật hoa, việc cung cấp chất lỏng cho phép giải phóng năng lượng đàn hồi mở rộng các rãnh và kéo mật hoa để lấp đầy lưỡi.

0316817155Là một con chim ruồi uống, mỗi lần liếm thu thập mật hoa, trong khi nhanh chóng chuẩn bị máy bơm lưỡi cho lần liếm tiếp theo. Alejandro Rico-Guevara, CC BY-NDLà nhà sinh vật học, chúng tôi rất hào hứng với phát hiện mới này, nhưng cần sự giúp đỡ của một chuyên gia về động lực học chất lỏng, Quạt Tai-Hsi, để giải thích chính xác vật lý của máy bơm siêu nhỏ chim ruồi này và đưa ra dự đoán mới.

Nghiên cứu của chúng tôi cho thấy chim ruồi thực sự uống như thế nào và cung cấp các công cụ toán học đầu tiên để mô hình chính xác lượng năng lượng của chúng. Những khám phá này sẽ ảnh hưởng đến sự hiểu biết của chúng ta về các quyết định tìm kiếm thức ăn, sinh thái và hợp tác của chúng với các loài thực vật mà chúng thụ phấn.

tiếp tục nghiên cứu của chúng tôi so sánh mô hình mới của chúng tôi với Có bao nhiêu mật hoa chim ruồi uống tại hoa dạivà nhìn vào sự đánh đổi giữa uống hiệu quả và chiến đấu cho sự thống trị trên các lãnh thổ hoặc để thu hút con cái, để nuôi hoặc cả hai.

Giới thiệu về Tác giảConversation

rico gueva alejandroAlejandro Rico-Guevara là nghiên cứu viên về Sinh thái học và Sinh học tiến hóa tại Đại học Connecticut. Ông là một nhà hình thái học chức năng sử dụng chim ăn mật hoa làm mô hình nghiên cứu để thu hẹp khoảng cách giữa kiến ​​thức của chúng ta về mô hình sinh thái và hợp tác và các cơ chế cơ bản của chúng. Thêm tại alejorico.com

Kristiina Hurme là nghiên cứu viên liên quan đến sinh thái học và sinh học tiến hóa tại Đại học Connecticut

Bài viết này ban đầu được xuất bản vào Conversation. Đọc ban đầu bài viết.

Sách liên quan:

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

enafarzh-CNzh-TWnltlfifrdehiiditjakomsnofaptruessvtrvi

theo dõi Nội bộ trên

facebook-iconbiểu tượng twitterbiểu tượng rss

Nhận tin mới nhất qua email

{Emailcloak = off}