Большинство позвоночных, чтобы выпить жидкость, используют язык для лакания или облизывания (например, собаки и кошки). Но некоторые животные прибегают к методу всасывания.
К примеру, рыбы раздувают рот, чтобы всасывать пищу, бабочки задействуют мышечный насос для всасывания нектара и пыльцы, голуби всасывают воду из луж, погружая в нее клювы и используя язык как поршень. Люди способны всасывать жидкость ртом, но это непросто, если у вас нет губ, создающих герметичное уплотнение, а губы есть лишь у немногих животных, помимо млекопитающих. Для нектароядных животных, погружающих в жидкость только языки, эти варианты недоступны.
До недавнего времени считалось, что нектароядные птицы пассивно всасывают лужицы нектара, используя капиллярный эффект: сила поверхностного натяжения втягивает жидкость в их узкие трубковидные клювы или языки. Однако многие биологи сомневались в этом, поскольку капиллярный эффект — очень медленный способ получения калорий для таких маленьких, но гиперактивных птиц, как обитающие в Америке колибри и их африканские и азиатские аналоги — нектарницы.
Около десятилетия назад ученые с помощью высокоскоростной видеосъемки выяснили, что колибри не используют капиллярный эффект, а действуют по-другому: их язык работает как губка.
Перед тем как опустить язык в нектарную лужицу, птица сжимает его. По мере расслабления языка нектар заполняет его поры. Затем колибри втягивает наполненный нектаром язык в рот и отжимает его, как губку, с помощью сжатия верхней и нижней части клюва. Во время еды колибри делают это многократно, и такой способ питания примерно в 10 раз эффективнее, чем использование капиллярного эффекта.
Новое исследование, проведенное биологами из Калифорнийского университета в Беркли, показало, что нектарницы, как и колибри, тоже не пользуются капиллярным эффектом. Но в процессе эволюции они выработали совершенно иной, уникальный подход к извлечению нектара из цветов.
Этот механизм питья, не встречавшийся до сих пор ни у одного другого животного, исследователи, статья которых опубликована в журнале Current Biology, назвали «внутриязыковое всасывание».
Выяснилось, что структура языка нектарниц отличается от колибри: у нектарниц на основании языка есть U-образный желобок. Когда птица погружает язык, напоминающий трубку, в лужицу нектара, она плотно прижимает основание языка к верхней части клюва. В результате благодаря особому строению этого участка языка создается герметичное уплотнение.
Это приводит к образованию во рту отрицательного давления (вакуума), что заставляет жидкость всасываться и двигаться вдоль по языку. Затем его основание отлипает от верхней части клюва, герметичность уплотнения нарушается, и птица проглатывает нектар.
«Замечательное достижение для животных без губ и щек», — отметили исследователи.
Обнаружить этот механизм удалось благодаря проведенным в Южной Африке и на индонезийском острове Сулавеси экспериментам с семью видами нектарниц. Ученые устанавливали высокоскоростные камеры возле напечатанных на 3D-принтере искусственных цветов, наполненных сахарной водой, а затем анализировали снятые видео. Кроме того, анатомическое подтверждение особого строения языка нектарниц позволила получить микрокомпьютерная томография.
«Это действительно удивительный пример силы и красоты конвергентной эволюции, когда в природе мы видим два неродственных организма, играющих одну и ту же экологическую роль. Но если присмотреться, они достигают этого результата двумя совершенно разными способами», — заключил один из авторов исследования, профессор интегративной биологии Рори Боуи.