Языки колибри — это крошечные насосы, которые раскрываются, чтобы втянуть нектар
Колибри живут с непостижимой скоростью. Они могут лизать нектар 15–20 раз в секунду, чтобы получить энергию. Их определяющая черта — питание нектаром, но точная механика этого процесса долгое время оставалась неизвестной.
Капиллярное действие? Недостаточно быстро
Более 180 лет считалось, что колибри пьют за счёт капиллярного действия, при котором жидкость пассивно поднимается по двум желобкам на языке, как по тонким трубкам.
Однако наблюдения показали, что капиллярность слишком медленна для таких скоростей: птица может опустошить цветок примерно за 15 движений языка менее чем за секунду. Четыре года назад было обнаружено, что раздвоенные кончики языка не статичны, а раскрываются внутри нектара, а затем смыкаются, удерживая капли.
Открытие с помощью замедленной съёмки
Исследователи создали прозрачные искусственные цветы и сняли на видео, как 18 видов диких колибри пьют из них. Ключевое наблюдение: после того как птица сжимает язык кончиком клюва, чтобы оставить нектар во рту, язык остаётся сплющенным, пока не коснётся новой порции нектара. Он не возвращается к своей первоначальной трубчатой форме, необходимой для капиллярного действия. За сотни циклов язык оставался плоским, что исключало важную роль капиллярности.
Эластичный микропомп
На самом деле язык колибри работает как упругий микропомп. Процесс выглядит так:
- Птица сжимает язык, сплющивая его и запасая упругую энергию.
- Пока язык движется по воздуху, тонкий слой жидкости внутри желобков удерживает эту энергию.
- При контакте с нектаром упругая энергия высвобождается, желобки резко раскрываются, и это расширение быстро втягивает нектар.
Эта система, работающая на упругой энергии, позволяет колибри собирать нектар гораздо быстрее, чем при пассивном капиллярном подъёме.
Значение открытия
Это открытие, описанное с помощью эксперта по динамике жидкостей Тай-Си Фана, даёт первые точные математические инструменты для моделирования потребления энергии колибри. Оно повлияет на понимание их пищевого поведения, экологии и коэволюции с опыляемыми растениями. Текущие исследования сравнивают новую модель с тем, сколько нектара птицы выпивают из диких цветов, и изучают компромисс между эффективным питьём и борьбой за территорию.