As línguas dos beija-flores são pequenas bombas que se abrem para desenhar néctar em néctar

beija-flores vivem a vida a velocidades incompreensíveis. Suas acrobacias de voo são incríveis, manobrando mais como insetos do que pássaros enquanto voam, voando de cabeça para baixo e até para trás. São um borrão enquanto correm entre flores. Quando eles fazem uma pausa para visitar uma flor momentaneamente, eles estão lambendo 15 a 20 vezes por segundo para extrair seu combustível de néctar.o que os torna tão intrigantes para nós é o resultado desta simples escolha dietética: bebem néctar. Cada flor não oferece muito, por isso para ganhar a vida com pequenas quantidades de néctar espalhadas pela floresta, os beija-flores são pequenos, rápidos e mal-humorados.

alimentar-se de néctar é a característica definidora dos beija-flores, mas até agora os cientistas não sabiam a mecânica exata de como o fazem. No nosso novo estudo, conseguimos atrasá-los em vídeo para ver como eles realmente bebem néctar. E o que encontramos foi bem diferente da sabedoria convencional desde 1800.

Este pequeno vermelho-faturado esmeralda beija-flor (<em>Chlorostilbon gibsoni</em>) alimenta milhares de flores de um dia. Kristiina Hurme

Tube feeding?

as línguas magras dos Beija-flores têm o mesmo comprimento que as suas notas. Eles estão perfeitamente adaptados para alcançar profundamente em uma flor. Por mais de 180 anos, os cientistas acreditavam que para beber néctar, os beija-flores dependiam da ação capilar. A ideia era que as suas línguas se encheriam de néctar da mesma forma que um pequeno tubo de vidro se enchia passivamente de água.

A Física da ação capilar depende de duas forças. A adesão das moléculas líquidas às paredes do tubo faz com que o líquido suba pelos lados. A tensão superficial mantém o líquido Unido e arrasta toda a coluna de fluido para cima.

a long skinny tongue de um beija-flor tem duas ranhuras a correr pelo meio, e termina numa ponta bifurcada que se espalha dentro do néctar. Alejandro Rico-Guevara

a teoria da ação capilar fez sentido uma vez que a língua de um beija-flor tem duas ranhuras tubulares. Seria uma forma simples e passiva de o néctar subir a língua.

os beija-flores são mais rápidos do que isso

mas ao observar os beija-flores na minha Colômbia (Rico-Guevara), sentimos que a capilaridade não era rápida o suficiente para acompanhar a forma como os beija-flores se alimentam. Previmos que a capilaridade era muito lenta para explicar as rápidas taxas de lambidelas observadas em beija-flores de vida livre. Lembrem-se, eles podem drenar o néctar de uma flor com cerca de 15 lambidas em menos de um segundo!há quatro anos, um de nós (Rico-Guevara) e a colega Margaret Rubega desafiaram pela primeira vez as crenças convencionais sobre a ação capilar. Nós mostramos que as pontas da língua bifurcadas não são estáticas, mas se espalham dramaticamente dentro do néctar, com bordas fringidas que se abrem como pequenas mãos. Quando o beija-flor retrai a sua língua do néctar, estas franjas fecham-se devido às forças físicas da tensão superficial e da pressão de Laplace, prendendo o néctar nas suas garras. Devido a esta transformação da forma da língua, as pontas da língua não permanecem na forma do tubo necessária para a ação capilar. como é que o resto da língua se enche de néctar? partimos para estudar uma mistura de espécies de beija-flor para ver o que estas aves estavam realmente a fazer nas flores. Precisávamos de uma maneira de medir a espessura de uma língua durante o processo de beber – simples, mas não uma tarefa fácil.desenhámos flores artificiais que filmámos com câmaras em câmara lenta. A partir desses vídeos, nós poderíamos então rastrear a forma da língua ao longo de todo o ciclo Lambendo. A parte difícil foi convencer os beija-flores selvagens a beber quando mandavam. Com o tempo, treinámo-los habituando-os aos falsos alimentadores de flores e a toda a nossa instalação de filmagem.

Wild hummingbirds got used to the bright lights and big cameras – ready to be our movie stars. Kristiina Hurme

Science discovery via slow motion video

When a hummingbird inserts its bill into a flower, it still needs to stick its long tongue deeper inside to get at the néctar within. Depois que a língua se enche com néctar, o pássaro retrai a língua de volta dentro da conta. Os pesquisadores já sabiam que para manter o néctar dentro do bico, O Beija-Flor aperta a língua com as pontas da conta como ele é estendido para a próxima lambida. Isso comprime e alisa a língua quando sai, deixando o néctar dentro da conta. A forma como o néctar é movido da ponta do bico para onde pode ser engolido permanece desconhecida. para estudar o mecanismo de enchimento da língua, concentrámo-nos na forma achatada da língua com que cada lambida começa. Se os beija-flores estivessem usando capilaridade, uma vez que o néctar tivesse entrado na boca do pássaro, a língua teria imediatamente necessidade de recuperar sua forma tubular antes de tocar o néctar novamente. ao estudar de perto os nossos vídeos em câmara lenta dos pássaros a beber nas flores transparentes, vimos que a língua permaneceu achatada após o aperto, mesmo quando viajava pelo ar para alcançar o néctar para mais um gole. Não voltou à sua forma original de tubo pré-bebida. estudamos 18 espécies de beija-flor, e em centenas de lambidelas, descobrimos que a língua permaneceu achatada até tocar o néctar. Esta foi uma descoberta chave porque mostrou que a língua não tinha o espaço vazio dentro necessário para a ação capilar funcionar. Finalmente, podemos descartar com confiança a capilaridade como importante para a bebida de beija-flor.

como eles realmente bombeiam o néctar em

o que encontramos vai além de simplesmente desmascarar a capilaridade. Os beija-flores têm encontrado uma forma inesperada de mover líquido muito rapidamente nesta micro-escala: suas línguas são micropumpas elásticas.as ranhuras na língua do beija-flor não atingem a garganta, por isso o pássaro não pode usá-las como palhinhas pequenas. Por esta razão, em vez de usar o vácuo para gerar sucção – imagine beber limonada a partir de uma palhinha – o sistema funciona como uma pequena bomba, alimentado pela moleza da língua. O pássaro esmaga a língua, e quando ela brota, esta expansão puxa rapidamente o néctar para as ranhuras em sua língua. Acontece que é energia elástica – energia mecânica potencial armazenada pelo achatamento da língua – que permite que os beija-flores recolham néctar muito mais rápido do que se dependessem da capilaridade.enquanto a língua se move através do ar, a energia elástica carregada nas paredes da ranhura durante o achatamento é conservada por uma camada remanescente de líquido dentro das ranhuras atuando como um adesivo. Quando a língua toca o néctar, o fornecimento de fluido permite a libertação da energia elástica que expande os sulcos e puxa o néctar para encher a língua.

como um beija-flor, cada Lambe recolhe néctar, enquanto prepara rapidamente a bomba da língua para a próxima lambida. Alejandro Rico-Guevara

Como biólogos, estamos muito entusiasmados com esta nova descoberta, mas precisava da ajuda de um especialista em dinâmica de fluidos, Tai-Hsi Ventoinha, para explicar com precisão a física do beija-flor micro-bomba, e para fazer novas previsões.a nossa pesquisa mostra como os beija-flores realmente bebem, e fornece as primeiras ferramentas matemáticas para modelar com precisão a sua ingestão de energia. Estas descobertas irão influenciar a nossa compreensão das suas decisões de forrageamento, ecologia e coevolução com as plantas que polinizam.a nossa investigação em curso compara o nosso novo modelo com a quantidade de beija-flores de néctar que bebem em flores silvestres, e olha para os compromissos entre beber eficientemente e lutar pelo domínio sobre territórios quer para atrair fêmeas, para se alimentar, quer para ambos.

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