Нектарницы: единственные позвоночные с уникальным механизмом всасывания языком

Две группы птиц, питающихся нектаром — колибри и нектарницы — долгое время считались использующими сходные стратегии добычи пищи. Однако детальные исследования показали, что в ходе эволюции они выработали принципиально разные подходы к извлечению сладкой жидкости из цветов. Если колибри обитают преимущественно в Америке, то их экологические аналоги — нектарницы — распространены в Африке и Азии.

Долгое время в научном сообществе преобладала гипотеза о том, что нектароядные птицы используют капиллярный эффект для получения нектара. Согласно этой теории, поверхностное натяжение жидкости должно было втягивать её в узкие трубковидные клювы или языки птиц. Однако многие биологи сомневались в этом объяснении, поскольку капиллярный эффект — слишком медленный процесс для таких маленьких, но гиперактивных птиц, требующих быстрого получения калорий.

Разные эволюционные пути

Около десяти лет назад учёные с помощью высокоскоростной видеосъёмки установили, как на самом деле питаются колибри. Оказалось, что их язык работает по принципу губки. Птица сжимает язык перед погружением в нектар, а при расслаблении жидкость заполняет его поры. Затем колибри втягивает наполненный нектаром язык в рот и отжимает его с помощью сжатия верхней и нижней части клюва. Этот способ примерно в десять раз эффективнее гипотетического капиллярного эффекта.

Новое исследование биологов из Калифорнийского университета в Беркли, опубликованное в журнале Current Biology, показало, что нектарницы тоже не используют капиллярный эффект. Однако в процессе эволюции они выработали совершенно иной, уникальный подход, который исследователи назвали «внутриязыковое всасывание». Этот механизм не встречается ни у одного другого животного.

Анатомия уникального механизма

Структура языка нектарниц существенно отличается от языка колибри. У основания языка этих птиц находится U-образный желобок. Когда птица погружает свой трубковидный язык в лужицу нектара, она плотно прижимает основание языка к верхней части клюва. Благодаря особому строению этого участка создаётся герметичное уплотнение.

Образование герметичного уплотнения приводит к созданию во рту отрицательного давления, фактически вакуума. Это заставляет жидкость всасываться и двигаться вдоль языка. Затем основание языка отлипает от верхней части клюва, герметичность нарушается, и птица проглатывает нектар. Исследователи отметили, что это «замечательное достижение для животных без губ и щек».

Обнаружить этот уникальный механизм удалось благодаря экспериментам с семью видами нектарниц, проведённым в Южной Африке и на индонезийском острове Сулавеси. Учёные устанавливали высокоскоростные камеры возле искусственных цветов, напечатанных на 3D-принтере и наполненных сахарной водой, а затем тщательно анализировали полученные видео. Анатомическое подтверждение особого строения языка нектарниц было получено с помощью микрокомпьютерной томографии.

Это открытие представляет собой яркий пример конвергентной эволюции, когда неродственные организмы, играющие одну и ту же экологическую роль, достигают сходного результата совершенно разными путями. Как отметил один из авторов исследования, профессор интегративной биологии Рори Боуи, «это действительно удивительный пример силы и красоты конвергентной эволюции».