Эволюционный путь двух групп нектароядных птиц, колибри и нектарниц, привел к формированию различных методов получения сладкой жидкости из цветков. Исследования биологов показали, что нектарницы применяют необычный способ питания, который не встречается у других животных — внутриязыковое всасывание.
Для поглощения жидкости большинство позвоночных используют язык, лакая или облизывая её (как это делают собаки и кошки). Однако некоторые животные предпочитают метод всасывания.
Рот рыбы раздувается для захвата пищи, бабочки используют мышечный насос, чтобы втягивать нектар и пыльцу, а голуби забирают воду из луж, погружая клювы в жидкость и используя язык как поршень. Люди тоже могут втягивать жидкость ртом, однако это нелегко без губ, обеспечивающих плотное уплотнение. Губы имеются лишь у небольшого числа животных, помимо млекопитающих. Животным, питающимся нектаром и погружающим в жидкость только язык, такие способы недоступны.
Ранее существовало мнение, что нектароядные птицы поглощают нектар, полагаясь на капиллярный эффект: жидкость затягивается внутрь их узких, трубчатых клювов или языков благодаря силе поверхностного натяжения. Однако многие биологи выражали сомнения в этом, поскольку капиллярный эффект – недостаточно быстрый способ получения необходимой энергии для таких маленьких, но очень подвижных птиц, как колибри, обитающие в Америке, и их сородичи – нектарницы, населяющие Африку и Азию.
Примерно десять лет назад исследователи, используя технологии высокоскоростной видеосъемки, установили, что колибри не применяют капиллярный эффект при питании, а используют иной механизм: их язык функционирует как губка.
Прежде чем погрузить язык в нектар, птица сжимает его. По мере расслабления нектар проникает в поры языка. Затем колибри втягивает язык, наполненный нектаром, в рот и отжимает его, подобно губке, за счет сжатия верхней и нижней челюстей. В процессе кормления колибри повторяют это действие многократно, и такая методика питания примерно в десять раз продуктивнее, чем использование капиллярного эффекта.
Согласно недавнему исследованию, которое провели биологи из Калифорнийского университета в Беркли, нектарницы, подобно колибри, не используют капиллярный эффект. Вместо этого, в ходе эволюционного развития они разработали совершенно иную, уникальную методику добычи нектара из цветков.
Этот способ питья, ранее не зафиксированный у других животных, был описан исследователями в своей статье опубликована в журнале Current Biology, назвали «внутриязыковое всасывание».
Анализ показал, что устройство языка у нектарниц отличается от такового у колибри: у нектарниц на основании языка присутствует U-образный желобок. При погружении языка, имеющего трубчатую форму, в нектар, птица плотно прижимает его основание к верхней части клюва. Благодаря этому, особое строение участка языка обеспечивает создание герметичного уплотнения.
В результате возникает пониженное давление (вакуум) в ротовой полости, что вызывает всасывание и перемещение жидкости по поверхности языка. После этого основание языка отрывается от верхней челюсти, нарушая герметичность, и птица заглатывает нектар.
«Ученые назвали это значительным достижением для животных, не имеющих губ и щек.
Выяснить, как это работает, стало возможным благодаря исследованиям, проведенным в Южной Африке и на острове Сулавеси в Индонезии. Для этого ученые использовали семь видов нектарниц и установили высокоскоростные камеры возле искусственных цветов, созданных на 3D-принтере и заполненных сахарным сиропом. Полученные видеозаписи подверглись детальному анализу. Дополнительно, микрокомпьютерная томография предоставила анатомическое подтверждение уникального строения языка этих птиц.
«Это поистине впечатляющий случай, демонстрирующий силу и красоту конвергентной эволюции, когда в природе наблюдается сходство в экологической роли у двух не связанных между собой организмов. Однако, при более детальном рассмотрении становится очевидно, что они достигают этого результата, используя совершенно различные механизмы», — заключил один из авторов исследования, профессор интегративной биологии Рори Боуи.