Lang Verkeerd Begrepen, Hummingbird Tong Werkt Zoals Micropump

{h1}

Hummingbird-tongen zijn elastische micropompen die ervoor zorgen dat de kleine vogels zich met hoge snelheden voeden met florale nectars, ontdekte een nieuwe studie.

De slanke kolibrietong is al meer dan 180 jaar verkeerd begrepen, vindt een nieuwe studie.

Sinds 1833 dachten wetenschappers dat kolibrie-tongen capillaire actie gebruikten - een fenomeen waarbij vloeistof door nauwe gebieden stroomt, zelfs tegen de zwaartekracht in - om bloemnectar op te slurpen. Onderzoekers kregen dit intrigerende (maar verkeerde) idee omdat de vogels lange bosjes in hun tong hebben die eruitzien als open cilinders, zei Alejandro Rico-Guevara, hoofdonderzoeker van de nieuwe studie en een onderzoekassistent van functionele morfologie aan de Universiteit van Connecticut.

Maar capillaire werking is traag, tenminste door normen van kolibries. Met behulp van hogesnelheidsvideo's hebben onderzoekers in de nieuwe studie vastgesteld dat kolibrietongen fungeren als elastische micropompen, waardoor de vogels in hoge snelheden kunnen voeden, zei Rico-Guevara. [Zie foto's van kolibries die hun tong uitsteken]

De meeste mensen zijn bekend met eenvoudige pompen - het rietje bijvoorbeeld. Bij het drinken van een drankje met een rietje, rotten mensen hun wangen aan om een ​​vacuüm in het rietje te creëren en de vloeistof op te zuigen, zei Rico-Guevara.

De tong van de kolibrie werkt op een enigszins vergelijkbare manier, maar zonder een vacuüm. Na naar een bloem te hebben gezwaveld, maakt de kolibrie zijn uitgestrekte tong plat en "blijft de samengeperste tong plat tot hij de nectar raakt", schreven de onderzoekers in de studie. "Na contact met het nectaroppervlak, verandert de tong het vullen volledig met nectar."

Een juveniele mannelijke zwartkeelmango-kolibrie in Finca El Colibrí Gorriazul, Fusagasugá, Colombia. Zonder het gebruik van spieren of zenuwen, kan de tong van een kolibrie snel uitzetten om nectar uit een bloem te trekken.

Een juveniele mannelijke zwartkeelmango-kolibrie in Finca El Colibrí Gorriazul, Fusagasugá, Colombia. Zonder het gebruik van spieren of zenuwen, kan de tong van een kolibrie snel uitzetten om nectar uit een bloem te trekken.

Krediet: Kristiina Hurme

Om de nectar naar binnen te trekken buigt de bovenkant van de tong (het deel dichter bij de mond), dus het is niet langer vlak en deze buiging slaat elastische energie op, zei Rico-Guevara. Die energie helpt de nectar uit de bloem te halen en in de mond van de vogel te brengen, zei hij.

"We laten zien dat de tong werkt als een elastische micropomp", aldus de onderzoekers. "Vloeistof aan de punt wordt in de groeven van de tong gedreven door krachten die het gevolg zijn van opnieuw uitzetten van een ingeklapte sectie" van de tong dichter bij de mond.

Met deze snelle techniek kan de vogel binnen 15 milliseconden (ongeveer 100e van een seconde) tussen vijf en tien druppels nectar uit een bloem afvoeren, zei Rico-Guevara.

Transparante bloemen

Het opzetten van het experiment duurde vijf jaar, zei Rico-Guevara, en hield zich bezig met het construeren van 'bloemen' waar onderzoekers naar konden kijken.

"Als de factuur van de [kolibrie] in een bloem gaat, zie je helemaal niet wat er in de bloem gebeurt", vertelde Rico-Guevara aan WordsSideKick.com. "Mijn eerste uitdaging was om doorzichtige bloemen te maken."

Hij gebruikte kleine glazen buisjes, vulde ze met kunstmatige nectar en zette de high-speed videocamera's in de buurt van de buizen op. Deze opstelling is op een aantal plaatsen herhaald, waaronder Connecticut, Texas, Californië, Ecuador, Colombia en Brazilië.

"Ik probeerde zoveel mogelijk verschillende soorten kolibries te krijgen," zei Rico-Guevara. "Niet alleen om verschillende soorten te krijgen, maar [ook] de gekke, de extreme soorten, gewoon om te kunnen generaliseren wat er gebeurt" wanneer ze zich voeden.

In totaal filmde hij 96 foerageerperiodes, waaronder 32 vogels van 18 soorten die kunstmatige nectar likten uit de transparante buizen.

Een mannelijke zwart-throated mango (Anthracothorax nigricollis) kolibrie in Finca El Colibrí Gorriazul, Fusagasugá, Colombia. Kolibries kunnen hun lange, magere tong twee keer zo ver reiken als de snavel, waardoor ze nectar diep in de bloemen kunnen bereiken.

Een mannelijke zwart-throated mango (Anthracothorax nigricollis) kolibrie in Finca El Colibrí Gorriazul, Fusagasugá, Colombia. Kolibries kunnen hun lange, magere tong twee keer zo ver reiken als de snavel, waardoor ze nectar diep in de bloemen kunnen bereiken.

Krediet: Kristiina Hurme

De onderzoekers brachten uren door met het bekijken van het beeldmateriaal. In 2011 publiceerden ze een studie waarin werd uitgelegd dat de tong van de kolibrie geen capillaire buis is, maar in plaats daarvan werkt door vocht vast te houden. Ze wisten echter nog steeds niet precies hoe het werkte. In de nieuwe studie legden de onderzoekers uit dat de tong een kleine pomp is die nectar kan aantrekken.

Rico-Guevara ontwikkelde twee computermodellen met Tai-Hsi Fan, een universitair hoofddocent werktuigbouwkunde en expert in vloeistofdynamica aan de Universiteit van Connecticut, om te bepalen hoe de taal van de kolibrie werkt. Eén model vertegenwoordigde capillaire werking en de andere emuleerde de elastische micropomp. [Afbeeldingen: Beautiful Hummingbirds of the World]

"We vertaalden alle stukken in wiskunde om voorspellingen te maken die we konden testen", zei Rico-Guevara. "De match was echt geweldig met de elastische micropomp, dus we waren erg blij."

De modellen toonden aan dat als kolibries capillariteit in het wild gebruikten, ze langzamer moesten worden, zei hij. Dankzij de elastische micropompmethode kunnen kolibries een bloem tot 20 keer per seconde of 20 hertz likken.

"Maar als ze capillariteit zouden gebruiken, zouden ze het moeten vertragen tot 5 Hertz," zei Rico-Guevara. "Dat is nog steeds vrij snel, maar als je daar bent en je hebt zoveel druk [om te overleven], telt elke milliseconde."

De bevinding kan wetenschappers ertoe brengen om bestaand onderzoek naar kolibries een tweede blik te geven. Vroegere studies suggereerden bijvoorbeeld dat sommige bloemen een verdunde nectar ontwikkelden, wat gemakkelijker is voor kolibries om via capillaire werking te consumeren dan geconcentreerde nectar.

Maar als kolibries geen capillaire actie gebruiken, is het onduidelijk waarom bepaalde bloemen verdunde nectar hebben, zei Rico-Guevara. (Verdunningsniveaus doen er niet toe voor de elastische micropompmethode, zei hij.)

"We moeten de modellen opnieuw ontwikkelen en zien waarom die bloemen die concentraties in het algemeen hebben," zei Rico-Guevara.

De studie zal online worden gepubliceerd op woensdag (19 augustus) in het tijdschrift Proceedings van de Royal Society B: Biological Sciences.

Volg Laura Geggel op Twitter @LauraGeggel. Volg WordsSideKick.com @wordssidekick, Facebook & Google+. Oorspronkelijk artikel over WordsSideKick.com.


Video Supplement: .




WordsSideKick.com
Alle Rechten Voorbehouden!
Reproductie Van Materialen Toegestaan Alleen Prostanovkoy Actieve Link Naar De Site WordsSideKick.com

© 2005–2019 WordsSideKick.com