นกฮัมมิงเบิร์ดตัวหนึ่งรอดตายในคืนที่หนาวเหน็บ

เพื่อประหยัดพลังงานอันล้ำค่าในคืนที่อากาศหนาวเย็น นกปล่อยให้อุณหภูมิร่างกายลดลง

เทือกเขาแอนดีสในเปรูเป็นสวรรค์ของนกฮัมมิงเบิร์ด มีนักล่าไม่กี่คน และดอกไม้ป่าปกคลุมที่ลาดเขา บุปผาของพวกเขาเต็มไปด้วยน้ำหวานหวานนกเหล่านี้ต้องการพลังงาน แต่มีปัญหาหนึ่ง ในตอนกลางคืนอุณหภูมิจะลดลงต่ำกว่าจุดเยือกแข็ง ตอนนี้นักวิทยาศาสตร์ได้ค้นพบกลยุทธ์ที่นกเหล่านี้ใช้เพื่อให้ผ่านคืนที่หนาวเย็นเหล่านั้น: พวกมันทำใจให้สบาย

เมื่อพระอาทิตย์ตกดินและอากาศเริ่มเย็น นกฮัมมิงเบิร์ดเหล่านี้จะร่อนลงมาค้างคืน จากนั้นพวกเขาก็เข้าสู่สภาวะที่หยุดนิ่ง พวกเขาไม่เคลื่อนไหวอีกต่อไป อัตราการเต้นของหัวใจของพวกเขาช้าลงมาก และอุณหภูมิร่างกายก็ลดลง สายพันธุ์หนึ่งคือหางโลหะสีดำ (Metallura phoebe) ที่หนาวจัดถึง 3.26 องศาเซลเซียส (37.8 องศาฟาเรนไฮต์) ผลการศึกษาใหม่แสดงให้เห็น

นั่นคืออุณหภูมิร่างกายที่เย็นที่สุดที่เคยบันทึกไว้ในนกหรือสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมที่ไม่จำศีล

การรักษาความอบอุ่นในเวลากลางคืนต้องใช้พลังงาน ในฐานะสัตว์ดูดความร้อน สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมและนกจะเติมความร้อนให้ร่างกายด้วยอาหาร ซึ่งช่วยให้พวกเขาใช้งานได้เมื่ออยู่ข้างนอกที่อากาศเย็น แต่ความร้อนบางส่วนก็หายไปทางผิวหนัง และสัตว์ตัวเล็ก ๆ ก็สูญเสียความร้อนนั้นไป ร่างกายขนาดเล็กของพวกมันยังหมายความว่าพวกมันไม่สามารถสร้างความร้อนได้เร็วเท่ากับสัตว์ที่ใหญ่กว่า

เนื่องจากนกฮัมมิงเบิร์ดตัวเล็กมากอาจมีน้ำหนักเพียงหกกรัม – ประมาณไตรมาสของสหรัฐ เพื่อเติมเชื้อเพลิงให้กับเที่ยวบิน นกฮัมมิ่งเบิร์ดต้องการน้ำหวานจากดอกไม้ 500 ดอกต่อวัน ดังนั้นพวกเขาจึงไม่เปลืองพลังงานในการพยายามทำให้ร่างกายอบอุ่นตลอดทั้งคืน

แบลร์ วูลฟ์ศึกษาว่าร่างกายของสัตว์เหล่านี้ปรับตัวเข้ากับสิ่งแวดล้อมได้อย่างไร เขาทำงานที่มหาวิทยาลัยนิวเม็กซิโกในอัลบูเคอร์คี นกฮัมมิงเบิร์ดเคยพบเห็น Torpor มาก่อน แต่เขาและเพื่อนร่วมงานต้องการทำความเข้าใจให้ดีขึ้น พวกเขาเริ่มต้นด้วยการเลี้ยงสัตว์ในชั่วข้ามคืน 26 คนจากหกสายพันธุ์นกฮัมมิงเบิร์ด

การวางเทอร์โมมิเตอร์ไว้ใต้ลิ้นของนกฮัมมิ่งเบิร์ดไม่ใช่ทางเลือกจริงๆ ดังนั้นพวกเขาจึงใส่เทอร์โมมิเตอร์ขนาดเล็กลงในเสื้อคลุมของนก – รูที่นกขับของเสีย (โดยพื้นฐานแล้วก้นของพวกมัน)

ในเวลากลางคืนนกฮัมมิ่งเบิร์ดเกาะตัวตรง เมื่อปากชี้ขึ้น พวกมันก็ขนฟูขึ้นและหยุดเคลื่อนไหว ในไม่ช้าร่างกายของพวกเขาก็เย็นลง ทั้งหกสปีชีส์เข้าสู่ความทรมานบางอย่าง แต่หางโลหะสีดำเย็นลงที่สุด อุณหภูมิลดลงจากอุณหภูมิตอนกลางวันประมาณ 40 °C (104 °F) เหลือเหนือจุดเยือกแข็ง

“พวกมันเย็นชาราวกับก้อนหิน” วูล์ฟกล่าว “ถ้าไม่รู้ก็ถือว่าพวกเขาตายไปแล้ว”

การระบายความร้อนด้วยอุณหภูมิใกล้ตายช่วยให้ฮัมเมอร์เหล่านี้ประหยัดพลังงานอันมีค่า วันรุ่งขึ้นก็ยังพอบินได้กินอีก

ในเวลากลางวัน หัวใจที่เล็กแต่ทรงพลังของนกสามารถเต้นได้ถึง 1,200 ครั้งต่อนาที แต่ในช่วงที่อาการมึนงง อัตรานั้นลดลงเหลือเพียง 40 ครั้งต่อนาที “มันเป็นหยดที่น่าประหลาดใจ” วูล์ฟกล่าว มันสามารถช่วยให้นกที่สูงเหล่านี้ลดการใช้พลังงานลงได้ประมาณ 95 เปอร์เซ็นต์ เขากล่าว โดยไม่สิ้นเปลืองพลังงานในการพยายามทำให้ร่างกายอบอุ่นในตอนกลางคืน นกเหล่านี้สามารถเจริญเติบโตได้สูงถึง 5,000 เมตร (16,400 ฟุต) เหนือระดับน้ำทะเล “มันเป็นการปรับตัวที่น่าทึ่ง”

ในช่วงพระอาทิตย์ขึ้น นกฮัมมิ่งเบิร์ดจะเริ่มบินขึ้นอีกครั้ง โดยการสั่นของกล้ามเนื้อ นกจะอุ่นประมาณหนึ่งองศาต่อนาที “คุณเห็นนกตัวสั่นอยู่ตรงนั้น แล้วจู่ๆ ตาของมันก็เปิดขึ้นและพร้อมที่จะไป” วูล์ฟกล่าว

ทีมของเขารายงานผลลัพธ์ที่ยอดเยี่ยมในวันที่ 9 กันยายนใน Biology Letters

 

ลิ้นของนกฮัมมิงเบิร์ดอาจเป็นปั๊มเล็กๆ

น้ำหวานที่ไหลผ่านร่องพิเศษเป็นแรงบันดาลใจให้เกิดการอภิปรายได้อย่างไร

นกฮัมมิ่งเบิร์ดบินจากดอกไม้หนึ่งไปอีกดอกหนึ่งเพื่อดื่มน้ำหวานที่มีน้ำตาล นกมีลิ้นยาวสำหรับตักอาหาร นักวิทยาศาสตร์คิดว่าพวกเขาเข้าใจวิธีการทำงานของลิ้น น้ำทิพย์คิดว่าจะไหลขึ้นร่องเปิดในลิ้นในลักษณะที่น้ำขึ้นภายในท่อเส้นเลือดฝอยบาง ๆ แต่วิธีใหม่ในการมองลิ้นของนกฮัมมิงเบิร์ดกลับมองว่ามันยาวและผอมเพรียว

มุมมองนี้ท้าทายความคิดแบบเก่าว่านกฮัมมิ่งเบิร์ดจิบอย่างไร Alejandro Rico-Guevara กล่าว เขาเป็นนักปักษีวิทยาหรือนักชีววิทยานกที่มหาวิทยาลัยคอนเนตทิคัตในสตอร์ส คำกล่าวอ้างของทีมเป็นข้อโต้แย้งล่าสุดเกี่ยวกับการทำงานของลิ้นของนกฮัมมิงเบิร์ด

Rico-Guevara และเพื่อนร่วมงานในคอนเนตทิคัตเสนอว่าลิ้นของนกฮัมมิ่งเบิร์ดเป็น “ไมโครปั๊มแบบยืดหยุ่น” ทฤษฎีของพวกเขาอาศัยแนวโน้มเดียวกันของโมเลกุลของน้ำในการเกาะติดกันซึ่งทำให้น้ำลอยขึ้นมาในท่อเปิด แต่วิดีโอความเร็วสูงของนกฮัมมิงเบิร์ดแสดงให้เห็นว่าหลอดไม่ได้เปิดออก

ในป่า วิดีโอแสดงให้เห็นว่านกไม่ค่อยจุ่มร่องในน้ำหวาน แต่นกปากจะบีบลิ้นและร่องลิ้นให้แบนแทน เมื่อปลายลิ้นสัมผัสน้ำหวาน ร่องลิ้นจะเปิดออก ที่ดึงคอลัมน์ของน้ำหวานในขณะที่ร่องขยาย การดึงหรือสูบน้ำนี้ดูดน้ำหวานเร็วกว่าร่องที่เปิดอยู่ นักวิจัยรายงานออนไลน์ในวันที่ 19 สิงหาคมนี้ใน Proceedings of the Royal Society B.

นกฮัมมิงเบิร์ดทำลิ้นนี้จุ่มลงอย่างรวดเร็ว Rico-Guevara กล่าวว่าเขาได้โอเวอร์คล็อก 23 เลียต่อวินาที

ลิ้นโปร่งแสงผอมบางไม่มีกล้ามเนื้อ แต่มีร่องครึ่งวงกลมในแต่ละด้าน ลิ้นแยกออกเป็นครึ่งฝอยที่ปลาย ริโก-เกวาราเริ่มศึกษาปลายลิ้นเป็นครั้งแรก เคล็ดลับเหล่านั้นไม่ใช่หลอดเส้นเลือดฝอยมากเท่ากับกับดักน้ำหวาน ริโก-เกวารา และเพื่อนร่วมงาน มาร์กาเร็ต รูเบกา เสนอในปี 2554 จากวิดีโอความเร็วสูง พวกเขาแย้งว่าเมื่อร่องบีบแตะน้ำหวานและสปริงเปิดออก ขอบจะช่วยดักจับน้ำหวาน Rico-Guevara เสนอให้เป็นทางเลือกแทนการเพิ่มเส้นเลือดฝอย “มันขัดกับสิ่งที่ทุกคนเชื่อ” “ได้รับความสนใจเป็นอย่างมาก แต่ก็มีความสงสัยอยู่มากเช่นกัน”

นักวิทยาศาสตร์คนอื่นโต้กลับด้วยการจำลองด้วยคอมพิวเตอร์และวิดีโอของนกในห้องทดลอง พวกเขาแย้งว่าไม่ว่าจะเกิดอะไรขึ้นที่ส่วนปลาย การดูดของเส้นเลือดฝอยมีความสำคัญในการดึงน้ำหวานขึ้นร่อง

เพื่อศึกษาร่องน้ำด้วยตนเอง ริโก-เกวาราจึงไปหานกกับคริสตินา เฮอร์เม เธอศึกษาพฤติกรรมนก ทั้งคู่เกลี้ยกล่อมนกฮัมมิงเบิร์ด 18 สายพันธุ์ในป่าเพื่อจิบกล้อง วิดีโอแสดงให้เห็นว่าร่องลิ้นของนกส่วนใหญ่ปิดสนิทเมื่อรอน้ำหวาน และเมื่อลิ้นสัมผัสกับน้ำหวาน ของเหลวก็เคลื่อนที่อย่างรวดเร็ว มันเฉลี่ยเกือบ 1 เมตร (3 ฟุต) ต่อวินาทีขณะที่ยกลิ้นขึ้น แม้ภายใต้สภาวะที่เหมาะสม การเพิ่มขึ้นของเส้นเลือดฝอยแบบธรรมดาก็จะดึงน้ำหวานเข้ามาได้ช้ากว่ามาก เอกสารฉบับใหม่รายงานว่าจะสูงสุดเพียง 36 เซนติเมตร (14 นิ้ว) ต่อวินาที

ในระหว่างการถ่ายทำ อุบัติเหตุครั้งหนึ่งกลายเป็น “การทดลองที่สมบูรณ์แบบ” เพื่อเปรียบเทียบการเพิ่มขึ้นของเส้นเลือดฝอยกับการทำงานของปั๊ม ริโก-เกวารากล่าว นกชนด้านหนึ่งของลิ้นกับท่อป้อนอาหาร ร่องลิ้นบีบเปิดออกก่อนเวลาสัมผัสน้ำหวาน คราวนี้น้ำหวานเพิ่มขึ้นจริง ๆ ตามการกระทำของเส้นเลือดฝอยทั่วไป แต่มันเคลื่อนช้ากว่าน้ำหวานในร่องที่อยู่อีกฟากหนึ่งของลิ้น ร่องนั้นเปิดออกเมื่อสัมผัสกับน้ำหวาน และน้ำทิพย์ก็วิ่งขึ้นไป

เพื่ออธิบายกระบวนการนี้ ผู้เขียนร่วม Tai-Hsi Fan ผู้ศึกษาของเหลว ได้พัฒนาแนวคิดของลิ้นเป็นไมโครปั๊มแบบยืดหยุ่น ด้วยการจำลองด้วยคอมพิวเตอร์ เขาคาดการณ์รายละเอียดต่างๆ เช่น ความเร็วในการดูดน้ำหวาน “เรารู้สึกตื่นเต้นมากที่โมเดลทางคณิตศาสตร์จับคู่ข้อมูลได้อย่างไร” จากวิดีโอ Rubega กล่าว

 

สามารถอัพเดตข่าวสารเรื่องราวต่างๆได้ที่ http://www.volantinaggio-volantini.com/