Este pequeño colibrí esmeralda de pico rojo (Chlorostilbon gibsoni) se alimenta de miles de flores al día. Kristiina Hurme, CC BY-ND

Colibríes viven la vida a velocidades incomprensibles. Sus acrobacias de vuelo son increíbles, las maniobras más como insectos que pájaros ya que revolotean alrededor, volando boca abajo e incluso al revés. Son una falta de definición ya que la carrera entre las flores. Cuando lo hacen una pausa para visitar una flor por un momento, que están lamiendo 15 20 a veces por segundo para extraer su combustible néctar.

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Lo que los hace tan intrigantes para nosotros es el resultado de esta simple elección dietética: beben néctar. Cada flor no ofrece mucho, así que para ganarse la vida con pequeñas cantidades de néctar esparcidas por todo el bosque, los colibríes son pequeños, rápidos y luchadores.

Se alimentan de néctar es característica definitoria colibríes ', pero hasta ahora los científicos no conocía los mecanismos exactos de cómo lo hacen. En nuestro estudio, hemos sido capaces de aminore su velocidad en el vídeo para ver cómo realmente beben néctar. Y lo que encontramos fue bastante diferente de la sabiduría convencional desde los 1800.

¿Alimentación por sonda?

lenguas flacos colibríes son aproximadamente la misma longitud que sus facturas. Están perfectamente adaptados para llegar a profundizar en una flor. Desde hace más de 180 años, los científicos creían que para beber néctar, los colibríes dependían de la acción capilar. La idea era que sus lenguas se llenen de néctar de la misma manera que un pequeño tubo de vidrio se llena de agua pasivamente.

La física de la acción capilar depende de dos fuerzas. La adhesión de las moléculas del líquido a las paredes del tubo hace que el líquido suba los lados. La tensión superficial del líquido mantiene juntos y arrastra toda la columna de fluido hacia arriba.

La lengua larga y delgada de un colibrí tiene dos surcos que corren por el medio y termina en una punta bifurcada que se extiende dentro del néctar. Alejandro Rico-Guevara, CC BY-NDLa teoría de la acción capilar tenía sentido ya que la lengua de un colibrí tiene dos ranuras en forma de tubo. Sería una forma simple y pasiva para el néctar para viajar hasta la lengua.

Los colibríes son más rápidos que eso

Pero al ver colibríes en mi (Rico-Guevara) nativos de Colombia, sentimos que la capilaridad no era lo suficientemente rápida como para seguir el ritmo de alimentación de los colibríes. Predijimos eso la capilaridad era demasiado lenta para dar cuenta de las tasas de lamidas rápidas observadas en los colibríes de vida libre. Recuerde, ¡pueden drenar el néctar de una flor con alrededor de 15 lame en menos de un segundo!

Hace cuatro años, uno de nosotros (Rico-Guevara) y colega Margaret Rubega desafió las creencias convencionales acerca de la acción capilar por primera vez. Mostramos que las puntas de la lengua bifurcadas no son estáticas, sino que se extienden de manera espectacular dentro del néctar, con bordes con flecos que se abren como manos diminutas. Cuando el colibrí retrae su lengua del néctar, estas franjas se cierran debido a las fuerzas físicas de la tensión superficial y Presión de Laplace, atrapando gotas de néctar en sus agarres. Debido a esta transformación de la forma de la lengua, las puntas de la lengua no permanecen en la forma de tubo necesaria para la acción capilar.

Entonces, ¿cómo se llena el resto de la lengua con néctar?

Nos propusimos estudiar una mezcla de especies de colibríes para ver lo que estas aves realmente hacían en las flores. Necesitábamos una forma de medir el grosor de una lengua durante el proceso de beber: sencilla, pero no una tarea fácil.

Diseñamos flores artificiales transparentes que filmamos con cámaras de cámara lenta. A partir de estos videos, podríamos seguir la forma de la lengua a lo largo de todo el ciclo de lamer. La parte difícil fue convencer a los colibríes salvajes para que bebieran a la orden. Con el tiempo, los entrenamos habitándolos a los alimentadores de flores falsas y a toda nuestra configuración de filmación.

Descubrimiento de la ciencia a través del video en cámara lenta

Cuando un colibrí inserta su proyecto para convertirlo en una flor, que todavía tiene que sacar la lengua larga y más profunda en el interior para llegar al néctar dentro. Después de la lengua llena de néctar, el ave se retrae la lengua hacia atrás dentro de la factura. Los investigadores ya sabían para mantener el néctar dentro del pico, el colibrí aprieta la lengua con las puntas de la cuenta mientras se extiende para la siguiente lamedura. Eso comprime y aplana la lengua en su salida, dejando el néctar dentro de la cuenta. La forma en que se mueve el néctar desde la punta de la cuenta hasta donde se puede tragar permanece desconocido.

Para estudiar el mecanismo de llenado de la lengua, nos centramos en la forma aplanada de la lengua con la que comienza cada lamedura. Si los colibríes usaban capilaridad, una vez que el néctar había llegado a la boca del ave, la lengua inmediatamente tendría que recuperar su forma de tubo antes de tocar el néctar de nuevo.

Mediante el estudio de cerca nuestros videos en cámara lenta de las aves que beben en las flores transparentes, vimos que la lengua se mantuvo aplanada después de la compresión, incluso a medida que viajaba por el aire para alcanzar el néctar para otro sorbo. No retroceda bruscamente a su forma original en forma de tubo pre-bebida.

Estudiamos 18 especies de colibríes, y en cientos de lame, se encontró que la lengua se mantuvo aplanado hasta que toque el néctar. Este fue un hallazgo clave porque demostró que la lengua no tenía el espacio vacío en el interior necesario para la acción capilar para trabajar. Por último, podemos descartar con seguridad capilaridad tan importante para beber colibrí.

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Cómo realmente bombean el néctar en

Lo que encontramos va más allá de simplemente desacreditar la capilaridad. Los colibríes han golpeado de una manera inesperada para mover líquido muy rápidamente en esta microescala: su las lenguas son elásticas microbombas.

Las ranuras en la lengua colibrí no llegan a la garganta, por lo que el ave no pueden utilizarlos como pajitas. Por esta razón, en lugar de utilizar el vacío para generar succión - imaginar beber limonada de una paja - el sistema funciona como una pequeña bomba, impulsado por la elasticidad de la lengua. El pájaro aplasta la lengua plana, y cuando brota abierta, esta expansión empuja rápidamente el néctar en las ranuras de la lengua. Resulta que la energía elástica de - potencial de energía mecánica almacenada por el aplanamiento de la lengua - que permite a los colibríes recogen el néctar mucho más rápido que si se apoyaron en la capilaridad.

Mientras la lengua se mueve a través del aire, la energía elástica cargada en las paredes de la ranura durante el aplanamiento se conserva mediante una capa restante de líquido dentro de las ranuras que actúa como un adhesivo. Cuando la lengua toca el néctar, el suministro de líquido permite la liberación de la energía elástica que expande los surcos y tira del néctar para llenar la lengua.

A medida que un colibrí bebe, cada lame recoge el néctar, mientras prepara rápidamente la bomba de lengua para la siguiente lamer. Alejandro Rico-Guevara, CC BY-NDComo biólogos, estábamos entusiasmados con este nuevo descubrimiento, pero necesitábamos la ayuda de un experto en dinámica de fluidos, Fan de Tai-Hsi, para explicar con precisión la física de esta microbomba de colibrí, y para hacer nuevas predicciones.

Nuestra investigación muestra cómo los colibríes realmente beben y proporciona las primeras herramientas matemáticas para modelar con precisión su consumo de energía. Estos descubrimientos influirán en nuestra comprensión de sus decisiones de alimentación, ecología y coevolución con las plantas que polinizan.

Nuestra investigación en curso se compara con nuestro nuevo modelo la cantidad de néctar que los colibríes beben en las flores silvestres, y analiza las compensaciones entre beber de manera eficiente y luchar para el dominio sobre los territorios, ya sea para atraer a las hembras, alimentar o ambos.

Sobre el Autor

Alejandro Rico-Guevara es investigador asociado en Ecología y Biología Evolutiva en la Universidad de Connecticut. Es un morfólogo funcional que utiliza aves que se alimentan de néctar como modelo de estudio para cerrar la brecha entre nuestro conocimiento de los patrones ecológicos y coevolutivos y sus mecanismos subyacentes. Más en alejorico.com

Kristiina Hurme es Investigadora Asociada en Ecología y Biología Evolutiva en la Universidad de Connecticut

Este artículo se publicó originalmente el La conversación. Leer el articulo original.

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