Hummingbirds가 Nectar에서 어떻게 그립니다?

Hummingbirds가 Nectar에서 어떻게 그립니다?이 작은 빨간 청구 에메랄드 벌새 (Chlorostilbon gibsoni)는 하루에 수천장의 꽃을 먹고 삽니다. Kristiina Hurme, CC BY-ND

벌새는 이해할 수없는 속도로 인생을 살고 있습니다. 그들의 비행 곡예가 훌륭하다, 기동 조류보다 곤충 같아. 그들은 주위에 훨훨 날다으로, 거꾸로, 심지어 거꾸로 비행. 그들은 꽃 사이의 경쟁으로 흐림입니다. 그들은 잠시 꽃을 방문 일시 정지 할 때, 그들은 항상 그들의 꿀 연료를 추출하는 두 번째 15하는 20을 핥는 것입니다.

그들에게 우리에게 흥미를주는 이유는이 간단한 식단 선택의 결과입니다. 그들은 과즙을 마 십니다. 각 꽃은 많이 제공되지 않으므로 숲 전체에 퍼지게되는 작은 양의 꿀을 없애기 위해 벌새는 작고 빠르며 힘이납니다.

꿀에 먹이 것은 벌새 '정의 특성이지만, 지금까지 과학자들은 그것을 할 방법의 정확한 메커니즘을 알지 못했다. 우리의 새로운 연구에서, 우리는보고 동영상을 느리게 할 수 있었다 그들이 정말로 감로를 마시는 방법. 우리가 발견 한 것은 1800 이래로 평범한 지혜와 완전히 다릅니다.

튜브 수유?

벌새 '마른 혀는 청구서와 같은 정도의 길이입니다. 그들은 완벽하게 꽃 깊숙이 도달하도록하고 있습니다. 180 년 이상과학자들은 꿀을 마시는 것이, 벌새가 모세관 작용에 의존한다고 믿었습니다. 작은 유리 튜브가 수동적으로 물로 채워지는 것과 같은 방식으로 그들의 방언이 감로로 채워질 것이라는 아이디어가있었습니다.

모세관 작용의 물리학은 두 힘에 의존합니다. 튜브 벽의 액체 분자의 부착은 액체 측 올라갈 수있다. 표면 장력은 함께 액체를 보유하고 위쪽으로 전체 유체의 열을 드래그.

벌새 lick2Hummingbird의 긴 가죽 혀는 중간에 두 개의 홈이 있으며, 넥타 (nectar) 내부로 퍼지는 갈라진 팁으로 끝납니다. Alejandro Rico-Guevara, CC BY-ND벌새의 혀 때문에 감각을 만든 모세관 작용 이론은 두 개의 튜브 모양의 홈이 있습니다. 이 꿀은 혀를 여행 할 수있는 단순하고 수동적 인 방법이 될 것입니다.

Hummingbirds는 그것보다 빠릅니다.

하지만 내 벌새 관찰 (리코 - 게바라의) 원래 콜롬비아, 우리는 모세 혈관이 벌새가 먹이는 방법을 따라 잡을 정도로 빠르지 않다고 느꼈다. 우리는 모세관 현상이 너무 느렸다. 자유 생활 벌새에서 관찰되는 빠른 핥기 비율을 설명합니다. 그들이 15 주위에 꽃 과즙을 잠시 배출 할 수 있다는 것을 기억하십시오!

4 년 전 우리 중 한 명 (Rico-Guevara)과 동료 마가렛 루베가 재래식 신앙에 도전하다 처음으로 모세관 현상에 대해서. 우리는 포크 혀 팁이 정적이 아니라 극적으로 꿀통 속으로 퍼지고 가장자리가 작은 손처럼 열리는 것을 보여주었습니다. 벌새가 꿀에서 그것의 혀를 철회 할 때,이 줄무늬는 표면 장력의 육체적 인 힘 때문에 닫고 라플라스 압력, 덫을 감아 그립에 떨어 뜨린다. 이러한 혀 형태의 변형으로 인해, 혀 팁은 모세관 작용에 필요한 튜브 모양으로 남아 있지 않습니다.

나머지 혀는 어떻게 감로로 채울 수 있습니까?

우리는이 새들이 꽃에서 실제로 무엇을하고 있었는지 알아보기 위해 벌새 종 혼돈을 연구하기 시작했습니다. 음주 과정에서 혀의 두께를 측정 할 수있는 방법이 필요했습니다. 간단하지만 쉬운 일은 아닙니다.

우리는 슬로우 모션 카메라로 촬영 한 투명 인공 꽃을 디자인했습니다. 이 동영상에서 우리는 전체 핥기주기 동안 혀의 모양을 추적 할 수있었습니다. 어려운 부분은 야생 벌새가 명령에 따라 마실 수 있도록 설득하는 것이 었습니다. 시간이 지남에 따라, 우리는 가짜 꽃 피더 및 전체 촬영 설정에 익숙해지게함으로써 그들을 훈련 시켰습니다.

슬로우 모션 비디오를 통한 과학 발견

벌새가 꽃에 그 법안을 삽입 할 때, 그것은 여전히​​ 내 꿀에 얻기 위해 더 깊은 내부의 긴 혀를 고집 할 필요가있다. 혀가 과즙으로 채워 후, 새 다시 법안 내부의 혀를 후퇴합니다. 연구원들은 이미 알고 있었다. 부리 안에 꿀을 유지하기 위해, 벌새는 그것이 다음 핥기를 위해 확장 될 때 계산서 끝으로 혀를 짜냅니다. 그것은 혀를 압착하고 혀를 평평하게하고, 꿀을 법안 안에 남겨 둡니다. 감로가 청구서 끝에서 삼킬 수있는 곳으로 이동하는 방법 아직 알려지지 않은.

혀 충진 메커니즘을 연구하기 위해, 우리는 핥기 시작하는 혀의 평탄한 형태에 중점을 두었습니다. 벌새가 모세 혈관성을 사용하는 경우, 감로가 새 입에 넣었 으면, 혀는 즉시 다시 감로를 만지기 전에 튜브 모양을 회복해야합니다.

밀접하게 투명 꽃에 마시는 새의 우리의 슬로우 모션 비디오를 연구함으로써, 우리는 혀가 다른 모금을위한 꿀에 도달하는 공기를 통해 여행도 같이 압착 한 후 평탄화 남아 있음을 보았다. 그것은 원래 사전 음료 관 형상에 스냅하지 않았다.

우리는 18 벌새 종을 연구하고, 핥는 수백, 우리는 꿀에 닿을 때까지 혀가 평평 남아 있음을 발견했다. 이 모세관 작용이 작동하기 위해 필요한 내부 텅 빈 공간이 없었다되었습니다 때문에 중요한 발견이었다. 마지막으로, 우리는 자신있게 벌새 음주 중요 모세관 현상을 배제 할 수 있습니다.

그들이 실제로 넥타를 펌프하는 방법

우리가 발견 한 것은 단순하게 모세 혈관의 데블 킹을 넘어서는 것입니다. Hummingbirds는 예기치 않은 방법으로이 미세 규모에서 액체를 매우 빠르게 이동시킵니다. 방언은 탄성 마이크로 펌프입니다.

벌새의 혀에있는 홈은 목구멍에 도달하지 않으므로 조류로 사용할 수 없습니다 작은 빨대. 대신 흡입을 생성하기 위해 진공을 사용하여 이러한 이유로, - 빨대에서 레모네이드를 마시는 상상 - 시스템은 혀의 탄력성에 의해 구동 작은 펌프처럼 작동합니다. 조류는 혀가 평평 찌그러 트려 및 열려 스프링 때,이 확장은 빠르게 혀의 홈에 꿀을 가져옵니다. 벌새가 훨씬 빠르게가 모세관 현상에 의존하는 경우보다 꿀을 수집 할 수 있습니다 - 혀의 평탄화에 의해 저장된 가능성이 기계적 에너지 - 그것은 그것의 탄성 에너지를 끈다.

혀가 공기를 통해 움직이는 동안, 편평한 동안 홈 벽에 로딩 된 탄성 에너지는 접착제로서 작용하는 그루브 내부의 잔여 액체 층에 의해 보존된다. 혀가 감로에 닿으면 유체 공급으로 탄성 에너지를 방출하여 홈을 팽창시키고 꿀을 끌어 당겨 혀를 채 웁니다.

0316817155벌새가 마실 때마다 각 핥는 꿀을 수집하는 동안 다음 핥기를 위해 혀 펌프를 빠르게 준비합니다. Alejandro Rico-Guevara, CC BY-ND생물 학자로서, 우리는이 새로운 발견에 흥분했지만 유체 역학 전문가의 도움이 필요했습니다. 타이 -시 팬이 Hummingbird 마이크로 펌프의 물리학을 정확하게 설명하고 새로운 예측을 내릴 수 있습니다.

우리의 연구는 Hummingbirds가 실제로 마시는 방법을 보여주고 에너지 섭취량을 정확하게 모델링 할 수있는 최초의 수학적 도구를 제공합니다. 이러한 발견은 그들이 수분하는 식물과 함께 그들의 먹이감 결정, 생태 및 공 진화에 대한 우리의 이해에 영향을 미칠 것입니다.

우리의 지속적인 연구는 우리의 새로운 모델을 비교 얼마나 많은 과즙 벌레가 야생화에서 마시는 지, 사이의 절충안을 살펴 봅니다. 효율적으로 마시고 싸우는 것 여성을 유치하거나, ​​먹이를 주거나, 또는 둘 다 영토를 장악하는 것.

저자에 관하여대화

리코 게 에바 알레한드로Alejandro Rico-Guevara는 University of Connecticut의 생태 및 진화 생물학 연구원입니다. 그는 생태학적인 모델과 공진화 된 패턴에 대한 우리의 지식과 근본적인 메커니즘 사이의 갭을 줄이기위한 연구 모델로서 감로 먹이 새 (nectar-feeding birds)를 사용하는 기능적 형태 학자이다. 더 많은 alejorico.com

Kristiina Hurme, 코네티컷 대학교의 생태 및 진화 생물학 연구원

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