Як влаштована мова колібрі

На фото 1 — кінчик язика колібрі, що п`є нектар. Знайти знімки мови колібрі набагато складніше, ніж знімки мови метелика бражника, які часто за нього видають. Коли кінчик язика колібрі потрапляє в рідину, він роздвоюється, як у змії, але не для того, щоб уловити пахучі молекули, а щоб зібрати солодкий нектар. А сама мова може далеко висовуватися з дзьоба завдяки довгим ріжкам під`язикового апарату, що обертаються навколо черепа. Рубіноворлий колібрі (Archilochus colubris) ласує нектаром кампсісу, що укорінюється (Campsis radicans).

Колибри дістають нектар не всім язиком, а лише його кінчиком. Він нагадує дві тонкостінні закриті на кінці трубочки, кожна з яких розрізана вздовж. Але порожнистий тільки кінчик довжиною близько 6 мм. Олександров Колібрі (Archilochus alexandri) п`є штучний нектар. Для цього він висунув з дзьоба лише кінчик язика.

У базальній частині язика ороговілий епітелій оточує сполучну, судинну, нервову тканини та інші структури, включаючи параглосалії – кістки, до яких кріпляться м`язи язика. М`язи розташовані лише на основі мови. Далі підтримуючу функцію виконують параглосалії. У міру віддалення від основи мови епітелій все більше вростає вглиб язика, поділяючи його таким чином на дві поздовжні камери. При цьому ороговілий шар стає все товщі, а частка інших тканин зменшується. Навіть у параглосаліях кісткова тканина замінюється на хрящову, а потім вони зовсім закінчуються. Сам кінчик вже розділений на дві частини і повністю складається з ороговілого епітелію. Таким чином, кінчик язика колібрі являє собою два паралельні жолобки з ороговілого епітелію, що володіють пружністю. Кожен жолобок складається з опорного стрижня та приєднаної до нього прозорої пластини товщиною 25 мкм. Вона загортається навколо осі, що йде паралельно стрижню, і грає роль стін. Така структура на поперечному перерізі має вигляд коми, де "точка" - стрижень, а тонка лінія - пластина. Опорні стрижні можуть змінювати орієнтацію у просторі і навіть обертатися. Це допомагає колібрі збирати нектар із неглибоких квіток. На вільному кінці пластина у багатьох видів «розрізана» на сегменти — ламели, або бахрому.

Поперечні розрізи язика колібрі в міру віддалення від основи. Видно вростання епітелію та процес поділу на дві частини. hyoglossus obliquus - один з м`язів язика, paraglossal і basihyal - параґосалалій і базихіал, кістки, до яких кріпляться м`язи язика. На малюнку 6 «крапки» нагорі – це стрижні, тонкі лінії – ламели. Фото із статті R. D. Weymouth, R. C. Lasiewski, A. J. Berger, 1964. The tongue apparatus in hummingbirds (4) Раніше вважалося, що колібрі збирають нектар завдяки капілярним силам. Однак рухи мови надто швидкі для такого механізму. За секунду колібрі примудряються 20 разів захопити нектар, доставити його в дзьоб і проковтнути! При цьому рухами язика керують тільки м`язи біля його основи. Захоплення та звільнення рідини відбувається пасивно.

Схема будови мови рубіногорлого колібрі. A - колібрі п`є нектар. B — кінчик дзьоба та язика. Довжина масштабного відрізка - 0,5 мм. C - схематичне зображення мови, вид зверху. Зверніть увагу, що мова показана не повністю. Основа мови ліворуч, кінець мови справа. Сірим показаний просвіт у жолобках (groove opening), тонкими короткими лініями – ламели (lamella), червоним – опорні стрижні (supporting rod). D — схематично показані поперечні розрізи у різних місцях кінчика мови. Зелені стрілки вказують розташування поперечних перерізів. Чорні лінії вказують на ті самі структури на поздовжньому і поперечному перерізах (стінки жолобків). Зверніть увагу на зміну положення опорних стрижнів від основи жолобків до кінчиків.Коли мова виходить назовні і проходить між кінчиками надклювья і підклювья, вони стискають його. Жолобки стають більш плоскими. Сила пружності прагне розгорнути їх, проте цьому перешкоджає адгезія, когезія та сила поверхневого натягу. Усередині ламелл є залишки нектару, які склеюють стінки жолобків і не дають їм повернутись до вихідної, круглої форми. А поверхневий натяг на межі нектар-повітря між стрижнем і вільним кінцем ламели не дає їй розвернутися. А - кінчик язика рубіногірлого колібрі, вид зверху, від повного занурення в нектар (верхнє фото) до повного виходу з нього. Зеленою стрілкою показано контрольну точку. - діаграми поперечних перерізів показують зміни положення ламелл в контрольній точці з часом. Зверху вниз схематично показано, як зближуються стрижні на кінчику язика та згортаються ламели. На перших двох діаграмах ламели знаходяться всередині нектару; в останніх двох ламели були видалені з нього, але в канавках міститься нектар. Кінчик дзьоба розкривається трохи менше або трохи більше в залежності від того, виходить мова за нектаром і його треба підплющити, або навпаки — повертається наповнений. Довжина масштабного відрізка - 0,5 мм.

Як тільки мова стосується рідини, його кінчик роздвоюється - жолобки відокремлюються один від одного. Поверхневий натяг зникає, склеювання розчиняється, під дією пружної сили ламели розвертаються. Коли мова рухається назад і проходить межу нектар-повітря, під дією капілярного тиску та поверхневого натягу вони згортаються, захоплюючи нектар. На самому кінці стрижнів ламели більш вузькі. Тому, коли вони завертаються, діаметр жолобків там менше, ніж у будь-якій іншій точці стрижня. Виходить закритий конус і нектар не виливається назад.На внутрішній стороні надклювья і подклювья, біля кінця, розташовано по одному зубцю. Коли птах втягує язик усередину, ці зубці змушують ламели знову розкриватися, і вміст потрапляє всередину дзьоба. Але нектар не відразу йде в глотку. На дистальному (дальньому) кінці підклюв`я є два резервуари, де він накопичується.У горло нектар потрапляє завдяки одночасному впливу трьох факторів: рухомому підклюв`ю, гідравлічному тиску наступних порцій нектару та «крильцям» біля основи мови. Отримавши першу порцію солодкого напою, колібрі одразу відправляє мову за другою. Потрапляючи в дзьоб, нова доза просуває вже накопичене ближче до горла. У основи язика колібрі є так звані крильця, або стулки, — утворення сполучної тканини, покриті кератином. Коли мова рухається вперед, вони складаються до центру, а коли повертається до дзьоба, розкриваються під кутом до нього, затягуючи за собою нектар. Мова строкатого орліноклюва (Eutoxeres aquila). Видно «крильця» біля основи мови (позначено стрілкою).

Одночасно з розкриттям стулок підклюв`я біля основи злегка відходить від надклюв`я, створюючи додаткову силу, що втягує. Середня частина дзьоба під час їжі постійно щільно зімкнута. Після того як колібрі перестає лакати, вона ще раз «вхолосту» висовує та прибирає мову, щоб забрати з резервуарів останню порцію нектару.