Как колибри набирает нектар языком

Колибри набирает нектар длинным языком, форма которого меняется при каждом контакте с жидкостью. Сжатые участки расправляются и загружают нектар в продольные желобки. Затем клюв и основание языка помогают переместить жидкость внутрь рта. Поэтому весь процесс включает и захват у цветка, и последующее движение пищи.

Кончик языка меняется при погружении

В исследовании устройства языка колибри показали, что его кончик работает как подвижная ловушка для жидкости. У него есть два продольных желобка и участки с тонкими пластинками. Положение этих частей меняется при входе в жидкость и выходе из неё.

Такое устройство отличается от двух неподвижных трубочек, которые просто втягивают содержимое цветка. Для объяснения важно рассмотреть последовательность изменения формы, а не только измерить длину языка или увидеть его раздвоенный конец.

Исследователи также сравнивали взаимодействие языка с жидкостью у живых птиц и в материале погибших птиц. Само открывание и закрывание ловушки происходило одинаковым способом. Это показывало роль строения тканей: для каждого такого изменения не нужен отдельный мышечный толчок непосредственно в кончике.

При этом выдвижение и возвращение всего языка остаются действиями птицы. Пассивное преобразование формы отдельной части не означает, что весь процесс питания обходится без затрат энергии.

Сжатые желобки расправляются и заполняются

Следующая работа подробнее изучала загрузку нектара. Скоростные камеры записывали взаимодействие языка с жидкостью у восемнадцати видов колибри. Наблюдения показали важную подготовительную стадию: при выдвижении через клюв язык сжимается, а его желобки остаются сплющенными до контакта с нектаром.

После касания поверхности форма восстанавливается. Упругие стенки расправляют ранее сжатый участок, и жидкость поступает в желобки. Часть желобков при этом может не погружаться в сам нектар. Жидкость загружается и в эти участки после восстановления их формы. Именно это движение позволило авторам описать язык как очень маленький упругий насос.

Здесь «насос» не означает отдельную машину с мотором. Рабочую последовательность создают предварительное сжатие, соприкосновение с жидкостью и возвращение формы. Начальное состояние языка поэтому существенно: представить сразу открытую трубку было бы неверно.

Авторы сопоставляли наблюдаемое заполнение с моделью капиллярного подъёма — движения жидкости по узкому каналу под действием поверхностных сил. В изученном процессе не видели внутри желобков формы жидкой границы, необходимой для такого объяснения. Результаты поддерживали заполнение за счёт упругого восстановления, соответствовавшее быстрому ритму набора нектара.

Нектар ещё нужно провести к горлу

Загрузка на язык не завершает кормление. В более поздней работе исследователи использовали согласованную скоростную съёмку с разных направлений и просвечивание, позволяющее отслеживать жидкость внутри клюва.

Они описали три согласованных действия. Во-первых, у кончика клюва язык отжимается при возвращении и следующем выдвижении. Когда концы клюва сближены, доступный внутренний объём в этом месте уменьшается и жидкость освобождается с языка.

Во-вторых, основание языка помогает перемещать нектар глубже, используя гибкие складки. Следовательно, работают не только две тонкие части, которые касаются содержимого цветка.

В-третьих, основание клюва раскрывается в иной фазе, чем его кончик. Это увеличивает доступное пространство и облегчает продвижение нектара к горлу. Клюв оказывается подвижной частью транспортной системы, а не только держателем длинного языка.

Эти действия дополняют загрузку: сначала нектар захватывается, затем освобождается и перемещается дальше. Если рассматривать лишь наружный кончик, значительная часть пути пищи остаётся за пределами наблюдения.

Что видно на обычной иллюстрации

На изображении показана рубиновогорлая колибри со сложенными крыльями и закрытым клювом. Тонкие пластинки языка, восстановление желобков и перемещение жидкости здесь не различимы. Для исследования этих быстрых мелких движений потребовалась специальная съёмка; наружный портрет показывает птицу, а не работу её насоса.