Как колибри опыляет цветы

Обновлено: 18.09.2024

У кого-то год начался со свиньи, а у нас начало будет с колибри, а точнее с вопросов эволюции этих маленьких теплокровных созданий, размером от 5 до 13 см.

Колибри издавна считались классическими примерами совместного развития цветов и их опылителей, учитывая схожесть форм клювов и цветов. Это соответствие долгое время использовалось в качестве примера впечатляющей коэволюции, а кормовое поведение колибри и экологические ассоциации были предметом интенсивного изучения. Некоторые колибри, к примеру, питаются только одним типом цветов, потому как цветы и птицы развились параллельно. В некоторых случаях птичий клюв не помещается ни в один другой цветок, в то время как венчик цветка имеет такую форму, чтобы другие птицы не могли эффективно получать из него нектар. Эти отношения обеспечивают надежный источник пищи для птицы и гарантию опыления для растения.

По сравнению с другими позвоночными, колибри представляют исследователям примеры экстремального морфологического дизайна, в виде малых размеров, физиологических пределов, как к примеру, самый высокий основной обмен, активность сахаразы среди позвоночных и наименьший размер генома среди высших позвоночных, а также локомоторные характеристики как парящий полет и высокий уровень маневренности. Колибри, для сохранения энергии, когда мало пищи, и по ночам, когда они не кормятся, могут переходить в состояние анабиоза, замедляя скорость метаболизма в 15 раз.

До последних лет, модели кормления колибри были основаны на почти двухвековом предположении, что капиллярный подъем отвечает за перемещение нектара в канавки языка колибри, что оказалось спорным. Кроме того, роль клюва в процессе поглощения нектара упускалась из виду, вместо этого он рассматривался как простое средство, с помощью которого можно пройти через венчик и получить доступ к камере с нектаром. Однако в тропиках Южной и Северной Америки, включая Колумбию, Бразилию, Перу и Коста-Рику, исследователи обнаружили, что некоторые самцы колибри обменяли форму клювов эффективную для кормления, на форму, которая больше подходят для атак и нанесения наибольшего ущерба противнику, в борьбе за территорию кормления и самок.

В новой статье, учёные из калифорнийского университета в Беркли и коннектикутского университета, объединили последние достижения в области биомеханики питания, морфологические и экологические модели, а также силы отбора, участвующие в формировании аппарата для кормления у колибри. Помимо этого, исследователи рассмотрели модификацию клювов в ранее неожиданном контексте, а именно в качестве инструмента во внутривидовой и межвидовой борьбе. Потому как колибри издавна известны как яростные бойцы - они даже нападают на ястребов, сов и других птиц, если чувствуют угрозу. Но драки происходили так быстро, что ученые не могли заметить фактический результат.

Используя высокоскоростные видеокамеры, учёные впервые запечатлели стратегии драк и кормления колибри в замедленном режиме, чтобы задокументировать различные способы использования клювов, и компромиссы, которые они выбирают между борьбой и мастерством кормления. В результате были выявлены странности в строении этих птиц — более прямые жесткие клювы, крючки и зубцы, схожие с зубами, которые не имеют никакого отношения к эффективному сбору нектара.

Прямыми клювами лучше колоть противника, что может объяснить, разницу в форме клювов у самок и самцов. У самок клювы более изогнуты, чтобы лучше поглощать нектар из цветов с более изогнутыми венчиками. Это различие иногда заставляло самцов питаться разными цветами с самками, более приспособленными к прямому клюву.

Таким образом исследователи предположили, что разнообразие строения клювов у колибри не только связано с совпадением формы клюва с венчиком, но также зависит от их стратегии поиска пищи и полового диморфизма.

Было выявлено несколько поведенческих тактик, которые используют колибри, добывая нектар. Эти стратегии различаются по типу и частоте конкуренции за ресурсы у конкретных особей.

А поскольку морфология колибри в первую очередь развивалась, чтобы обеспечить быстрое посещение цветков, важно понять механику и характеристики процесса поглощения нектара и его последствия. Кроме того, поскольку посещение цветов неразрывно связано с конкурентным поведением у колибри, необходима целостная оценка их морфологической и поведенческой адаптации к этому. Немаловажно учитывать и то, что колибри потребляют не только нектар, но и мелких членистоногих

Маленькая, энергичная и быстрая как молния колибри – одно из наиболее изумительных созданий на земле. Своё название колибри получила за её способность быстро махать крыльями – более 150 взмахов в секунду (с английского ‘humming-bird’ – жужжащая птичка). Поразительно быстрые взмахи крыла колибри создают слышимое, характерное “приглушенное жужжание”. Очень часто колибри называют естественными вертолётами, и это из-за того, что они способны выполнять все маневры, которые совершает вертолёт: они могут неподвижно зависать в воздухе, взлетать и приземляться вертикально, также лететь в обратном направлении. (Смотрите Раскрыты секреты полета колибри).

Колибри может выполнять в воздухе невероятные трюки. Для того чтобы собирать с цветов нектар, её основную пищу, она должна обладать специальными навыками. Колибри может близко подлетать к цветку, чтобы проникнуть в него, неподвижно зависать в воздухе пока она соберёт достаточно нектара, а затем отлетать назад от цветка, чтобы вытащить из него свой клювик. Для осуществления всего этого колибри нужны особенные свойства, которые могут обеспечить этой птичке такой вид полёта.

Во-первых, крыло колибри имеет уникальную структуру, в которой верхние надкрылья и передние крылья маленькие и жесткие. Крылья почти полностью состоят из перьев и мышц. Несмотря на свой миниатюрный размер, эта птичка обладает пропорционально большими мышцами крыла, которые составляют почти половину массы тела этой птицы. Но несмотря на то, что крылья жесткие, плечи колибри очень гибкие, что позволяет ей умело изменять их форму и достигать любой возможной траектории полёта.

Движение крыла колибри тесно связано с его строением. Благодаря своей способности изменять угол крыла, она совершает потрясающие движения, которые не под силу любой другой птице. И поэтому полёт колибри отличается от полёта любой другой птицы; даже наоборот, можно сказать, что её полёт похож на полёт шмеля. Взмахи крыльев большинства птиц совершаются вверх и вниз, подобно вёслам на крючках. Однако колибри не машет крыльями вверх и вниз, но вперёд и назад, что позволяет генерировать подъемную силу как при взмахах вперед, так и при взмахах назад.

Колибри использует три вида полёта: неподвижное зависание в воздухе, полёт вперёд и полёт назад. Когда эта птичка зависает в воздухе, её крылья описывают восьмёрку, благодаря чему она имеет возможность оставаться неподвижной в вертикальном, горизонтальном или наклонном положении тела. Такая траектория крыльев в виде восьмёрки играет очень важную роль, потому что равновесие тела колибри сохраняется благодаря такому движению. Чтобы тело птицы могло зависать в воздухе её крыло должно двигаться со скоростью 50 взмахов в секунду. Пятьдесят взмахов крыла в секунду производят впечатление, но это лишь цветочки по сравнению с 200 взмахами крыла в секунду, которых колибри может достичь во время разгона. Для достижения тяги в обратную сторону, колибри машет своими крыльями по круговой траектории над головой.

Рассмотрим далее высокие показатели обмена веществ у этой птицы. Интенсивность обмена вещества колибри очень большая, даже по сравнению с другими летающими птицами. На самом деле этот показатель у колибри намного превышает показатель любого другого позвоночного животного. Сердце этой маленькой птички составляет приблизительно четыре процента от её общей массы тела, что является наибольшим относительно размера тела среди всех животных. В состоянии покоя сердце колибри обычно бьется с частотой 500 ударов в минуту, а во время физической активности (полёта) 1200 ударов в минуту. Из-за высокой скорости обмена веществ колибри нуждается в нектаре с высоким содержанием сахара. Поэтому она вынуждена питаться через каждые десять минут. Колибри активна всего 12 часов в сутки, и, при этом она съедает такое количество пищи, которое в два раза превышает массу её собственного тела. В The Vancouver Sun говорится:

О коэволюции колибри и цветов

Давид Перлман, научный редактор San Francisco Chronicle, написал статью, которая называлась “Птицы и цветы эволюционируют друг для друга. Изменения клювов и листьев для облегчения опыления.” Перлман пишет, что два биолога, которые занимались изучением колибри и цветов на островах Карибского моря Сент Лусия и Доминика, обнаружили “замечательный пример животных и растений, которые эволюционировали для того, чтобы удовлетворить потребности друг друга” (2003). “Доказательство” учёных состояло в том, что клювы птиц предположительно приобрели свою форму и размер лишь для того, чтобы они могли опылять цветы, тогда как цветы приобрели свой цвет и форму для того, чтобы соответствовать эволюционирующим птичьим клювам. Один из исследователей, У. Джон Кресс, ботаник из Национального Музея Естествознания при Смитсоновском институте сказал: “Мы точно не можем сказать, что появилось первым. Но со временем, клювы птиц и структура цветов приспособились друг к другу”. Более того, Кресс уверенно утверждает: “Это наиболее убедительное доказательство эволюции такого рода, которое я когда-либо видел. Единственное, чего бы мне хотелось – это прожить миллион лет и увидеть, что это происходит на самом деле” (2003).

Роберт Колвел, биолог из университета Коннектикута, заметил: “Это одно из многих доказательств, от которого у меня мурашки бегут по коже, это так здорово. Прекрасная работа” (2003). Но что же представляет собой это “доказательство”? Оно основано на исследовании, которое проводилось в Карибском море учёными Крессом и Этаном Темелсом. Исследователи наблюдали за двумя видами. Это были: вид Heliconia (Геликония) и вид колибри, известный, как гранатовый колибри — единственный опылитель цветков Heliconia.

Эти исследователи заметили, что клювы женских и мужских особей колибри заметно отличались. Клюв самца гранатового колибри короткий и практически прямой, в то время как клюв самки (несмотря на то, что она меньше по размеру) на 30 процентов длиннее, чем клюв самца и больше закручен. Более того, Heliconia растет в двух разных формах. В одной прицветники (листовидные выросты), которые окружают их цветки и удерживают дождевую воду, ярко красного цвета. В другой форме, прицветники зелёные или желто-зелёные. Перлман отметил:

Эти исследователи сделали следующий вывод: “Предпочтения в питании привели к совместному приспосабливанию этих видов”. Дуглас Алтшулер и Кристофер Кларк согласились с выводами Кресса и Темелса в статье журнала Science под названием “Колибри Дарвина”. “Колибри и Heliconia закружились в танце совместной эволюции. Форма цветов эволюционировала в ответ на клювы колибри, а форма клюва эволюционировала в ответ на форму цветов” (цитата из Perlman, 2003).

Итак, растение Heliconia может опыляться только колибри с особым типом клюва, который идеально подходит для цветка. В этом и заключается это “доказательство”, согласно которому цветы эволюционировали для того, чтобы соответствовать клювам птиц, и клювы птиц в свою очередь эволюционировали для того, чтобы соответствовать цветам. Задумывались ли когда-нибудь Кресс и Темелс об их утверждении? Heliconia опыляются только этими уникальными колибри, которые кормятся только Heliconia, и более того они “коэволюционировали” на протяжении периода в “миллион лет”, согласно утверждению Кресса. Для того чтобы это произошло, Heliconia и гранатовый колибри должны были эволюционировать в совершенно одинаковом месте в совершенно одинаковое время, и с совершенно одинаковой скоростью! Более того, дело не только в клюве колибри, но в целом наборе ее уникальных характеристик – от специального сердца и метаболизма до уникальных мышц и дизайна полета.

Колибри - самые мелкие птицы на Земле. В зависимости от вида размер колибри составляет от 5,7 до 21,6 см. Обитают колибри в Америке.
Самое интересное, что эти мелкие птички питаются . цветами. Колибри пьют нектар цветов и поедают мелких насекомых, живущих в цветах.

Поэтому эти маленькие красивые птички всегда обитают рядом с цветами.

Колибри и пчела рядом с цветком. Сравните размер колибри и пчелы.

Фото: Brocken Inaglory

Узнаете? Это наш привычный столетник, алоэ. Храбрая колибри отражает атаку более крупной птицы, американского воробья.

Колибри не только питаются нектаром цветов, но и опыляют цветы, как это делают насекомые. В частности, колибри опыляют некоторые виды орхидей, растущих в Южной Америке.

Что интересно, некоторые виды колибри опыляют строго конкретный вид орхидей. Т.е. каждый вид колибри ответственен за опыление своего вида орхидей. Как они различают друг друга, - для ученых пока остается загадкой. Есть предположение, что колибри привлекают цветы определенного цвета.

Колибри Calypte anna и цветы табачного дерева (Nicotiana glauca).

Колибри питаются нектаром цветов.

Колибри живут практически по всей территории Америки, от юга Аляски до Огненной Земли.

Фото: Lip Kee Yap, Joe Parks, Matthew Field, Jill Clardy, Luiz Gustavo Leme и др.

Тропические цветы. Например орхидеи. Птиц-опылителей привлекает к орхидеям не только нектар, но и мясистые сладкие части околоцветника. У пернатых плохо развито обоняние, поэтому опыляемые ими орхидеи имеют очень слабый аромат или совсем не пахнут. Зато цвета птицы воспринимают в том же спектре, что и человек, их привлекают крупные цветки с яркой красной, розовой или желтой окраской, способные вместить большое количество нектара. Нектар, сохраняемый в длинных шпорцах и доступный только порхающим колибри и бражникам, достается птицам, поскольку непахучие яркие цветки с длинными нектарниками обычно не привлекают насекомых, но являются выгодной адаптацией к опылению колибри. Интересен тот факт, что практически у всех орхидей, поллинии которых переносятся птицами, пыльца имеет черно - серую или зеленоватую окраску под цвет клюва.

Читайте также: