Lange missverstanden, wie Hummingbird Zunge arbeitet Mikropumpe

Die schlanken Kolibri Zunge für mehr als 180 Jahren missverstanden worden, findet eine neue Studie.

Seit 1833, Wissenschaftler glaubten, dass Kolibri Zungen Kapillarwirkung genutzt – ein Phänomen in der Flüssigkeit fließt durch schmale Bereiche, sogar gegen die Schwerkraft arbeiten – bis Blumen Nektar schlürfen. Forscher habe diese faszinierende (aber falsche) Idee, weil die Vögel haben lange Haine auf ihren Zungen, die aussehen wie offene Zylinder, sagte Alejandro Rico-Guevara, die neue Studie-Forscher und wissenschaftliche Mitarbeiterin der funktionelle Morphologie an der Universität von Connecticut führen.

Kapillarwirkung ist aber langsam, zumindest durch Kolibri-Standards. Mit High-Speed-Videos, festgestellt Forscher in der neuen Studie, dass Kolibri Zungen wirken als elastische Mikropumpen, so dass die Vögel bei schnellen Geschwindigkeiten füttern Rico-Guevara gesagt. [Fotos von Kolibris klebt die Zunge heraus]

Die meisten Leute sind vertraut mit einfachen Pumpen – das Stroh, zum Beispiel zu trinken. Wenn ein Getränk mit einem Strohhalm schlürfen, Menschen verdrehen ihre Wangen um ein Vakuum im Stroh und saugen Sie die Flüssigkeit zu erzeugen, sagte Rico-Guevara.

Der Kolibri Zunge arbeitet etwas ähnlich, aber ohne Vakuum. Nachdem zippen in Richtung einer Blume, der Kolibri die ausgestreckte Zunge flacht und "komprimierte Zunge abgeflacht, bleibt bis es den Nektar in Kontakt", schrieb der Forscher in der Studie. "Nach dem Kontakt mit der Oberfläche von Nektar formt die Zunge Füllung komplett mit Nektar."

Um bei den Nektar zu ziehen, sagte der Spitze der Zunge (der Teil näher an den Mund) Kurven, so es nicht mehr flach ist und elastische Energie diese Biegung speichert Rico-Guevara. Diese Energie hilft, den Nektar aus den Blumen und in den Vogel Mund ziehen, sagte er.

"Wir zeigen, dass die Zunge wie eine elastische Mikropumpe funktioniert,", sagte der Forscher. "Flüssigkeit an der Spitze treibt in der Zunge Nuten durch Kräfte, die von Re-Expansion des eingestürzten Abschnitt" der Zunge näher an den Mund.

Dieser schnelle Technik lässt sich den Vogel zwischen fünf abtropfen lassen und 10 Tropfen Nektar aus einer Blume innerhalb von 15 Millisekunden (etwa 100. einer Sekunde), Rico-Guevara gesagt.

Transparente Blüten

Aufbau des Experiments nahm fünf Jahre, sagte Rico-Guevara und beteiligten konstruieren "Blumen" Forscher untersuchen konnte.

"Wenn die [Hummingbird] Rechnung innerhalb einer Blume geht, Sie nicht sehen, was geschieht im Inneren überhaupt" sagte Rico-Guevara Leben Wissenschaft. "Meine erste Herausforderung war, See-through Blumen zu machen."

Er benutzte winzige Glasröhrchen, mit künstlichen Nektar gefüllt und richten Sie die High-Speed-Video-Kameras in der Nähe der Röhren. Dieses Setup wurde wiederholt in einer Reihe von Orten, einschließlich Connecticut, Texas, Kalifornien, Ecuador, Kolumbien und Brasilien.

"Ich versuchte, so viele verschiedene Arten von Kolibris wie möglich zu bekommen," sagte Rico-Guevara. "Nicht nur um verschiedene Arten, aber [auch] die verrückten, die Extreme, nur um in der Lage zu verallgemeinern, was passiert," Wenn sie ernähren.

Alles in allem filmte er 96 Futtersuche Kämpfe, inklusive 32 Vögel aus 18 Arten lecken bis künstlichen Nektar von den transparenten Röhren.

Die Forscher stundenlang das Filmmaterial zu prüfen. Im Jahr 2011 veröffentlichte sie eine Studie erklärt, dass die Kolibri-Zunge kein Kapillarröhrchen ist, aber stattdessen durch Abfangen Flüssigkeit funktioniert. Allerdings wussten sie noch nicht genau, wie es funktioniert. In der neuen Studie erklärte die Forscher, dass die Zunge ist eine kleine Pumpe, die im Nektar ziehen kann.

Rico-Guevara entwickelt zwei Computer-Modelle mit Tai-Hsi-Fan, Associate Professor für Maschinenbau und Experte für Fluiddynamik an der Universität von Connecticut, um festzustellen, wie der Kolibri Zunge funktioniert. Ein Modell vertreten Kapillarwirkung und andererseits emuliert die elastischen Mikropumpe. [Bilder: schöne Kolibris der Welt]

"Wir übersetzen alle Stücke in Mathematik Vorhersagen zu erstellen, die wir testen konnten," sagte Rico-Guevara. "Das Spiel war wirklich toll mit den elastischen Mikropumpe, so wir sehr zufrieden waren."

Die Modelle zeigten, dass Kolibris Kapillarität in freier Wildbahn verwendet, sie müssten so verlangsamen, sagte er. Die elastischen Mikropumpe Methode ermöglicht Kolibris, eine Blume bis zu 20 Mal pro Sekunde oder bei 20 Hertz zu lecken.

"Aber wenn sie Kapillarität verwendet haben, müssten sie es langsam bis 5 Hertz", sagte Rico-Guevara. "Das ist immer noch ziemlich schnell, aber wenn Sie draußen und Sie haben so viel Druck [zu], jede Millisekunde zählt."

Die Feststellung fordert möglicherweise Wissenschaftlern bestehende Kolibri-Forschung einen zweiten Blick geben. Frühere Studien zufolge beispielsweise einige Blumen verdünnter Nektar entwickelt, das ist einfacher für Kolibris über Kapillarwirkung zu konsumieren, als konzentrierter Nektar ist.

Aber wenn Kolibris Kapillarwirkung, nicht verwenden, dann es unklar, ist warum bestimmte Blumen verdünnter Nektar haben, sagte Rico-Guevara. • Verdünnung Ebenen viel für die elastische Mikropumpe Methode spielen keine Rolle, sagte er.

"Wir müssen die Modelle wieder zu entwickeln und sehen, warum diese Blumen haben diese Konzentrationen im allgemeinen" Rico-Guevara gesagt.

Die Studie online veröffentlicht Mittwoch (19. August) in der Zeitschrift Proceedings der Royal Society B: Biological Sciences.

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