La langue fine des colibris a été mal comprise pendant plus de 180 ans, selon une nouvelle étude.
Depuis 1833, les scientifiques pensaient que la langue des colibris utilisait l’action capillaire – un phénomène dans lequel le liquide s’écoule à travers des zones étroites, même en travaillant contre la gravité – pour aspirer le nectar floral. Les chercheurs ont eu cette idée intrigante (mais fausse) parce que les oiseaux ont de longues rainures sur leurs langues qui ressemblent à des cylindres ouverts, a déclaré Alejandro Rico-Guevara, chercheur principal de la nouvelle étude et associé de recherche en morphologie fonctionnelle à l’Université du Connecticut.
Mais l’action capillaire est lente, du moins selon les normes des colibris. En utilisant des vidéos à haute vitesse, les chercheurs de la nouvelle étude ont déterminé que les langues des colibris agissent comme des micropompes élastiques, permettant aux oiseaux de se nourrir à des vitesses rapides, a déclaré Rico-Guevara.
La plupart des gens connaissent les pompes simples – la paille à boire, par exemple. Lorsqu’ils sirotent une boisson à travers une paille, les gens contorsionnent leurs joues pour créer un vide dans la paille et aspirer le liquide, a déclaré Rico-Guevara.
La langue du colibri fonctionne de manière légèrement similaire, mais sans vide. Après avoir filé vers une fleur, le colibri aplatit sa langue tendue, et « la langue comprimée reste aplatie jusqu’à ce qu’elle entre en contact avec le nectar », écrivent les chercheurs dans l’étude. « Après le contact avec la surface du nectar, la langue se remodèle en se remplissant entièrement de nectar. »
Pour aspirer le nectar, le haut de la langue (la partie la plus proche de la bouche) se plie, elle n’est donc plus plate, et cette flexion emmagasine de l’énergie élastique, a expliqué Rico-Guevara. Cette énergie permet d’aspirer le nectar hors de la fleur et dans la bouche de l’oiseau, a-t-il ajouté.
« Nous montrons que la langue fonctionne comme une micropompe élastique », ont déclaré les chercheurs. « Le fluide à l’extrémité est entraîné dans les rainures de la langue par les forces résultant de la réexpansion d’une section effondrée » de la langue plus proche de la bouche.
Cette technique rapide permet à l’oiseau de drainer entre cinq et dix gouttes de nectar d’une fleur en 15 millisecondes (environ 100e de seconde), a précisé Rico-Guevara.
Fleurs transparentes
Mettre en place l’expérience a pris cinq ans, a déclaré Rico-Guevara, et a impliqué la construction de « fleurs » dans lesquelles les chercheurs pouvaient regarder.
« Lorsque le bec entre dans une fleur, vous ne voyez pas du tout ce qui se passe à l’intérieur », a déclaré Rico-Guevara à Live Science. « Il a utilisé de minuscules tubes de verre, les a remplis de nectar artificiel et a installé les caméras vidéo à haute vitesse près des tubes. Cette configuration a été répétée dans un certain nombre d’endroits, dont le Connecticut, le Texas, la Californie, l’Équateur, la Colombie et le Brésil.
« J’ai essayé d’obtenir autant de types différents de colibris que possible », a déclaré Rico-Guevara. « Pas seulement pour obtenir différentes espèces, mais les plus fous, les plus extrêmes, juste pour pouvoir généraliser ce qui se passe » lorsqu’ils se nourrissent.
En tout, il a filmé 96 séances de recherche de nourriture, qui comprenaient 32 oiseaux de 18 espèces léchant le nectar artificiel des tubes transparents.
Les chercheurs ont passé des heures à examiner les séquences. En 2011, ils ont publié une étude expliquant que la langue du colibri n’est pas un tube capillaire, mais fonctionne plutôt en piégeant le fluide. Cependant, ils ne savaient toujours pas exactement comment cela fonctionnait. Dans la nouvelle étude, les chercheurs expliquent que la langue est une minuscule pompe qui peut aspirer le nectar.
Rico-Guevara a développé deux modèles informatiques avec Tai-Hsi Fan, professeur associé d’ingénierie mécanique et expert en dynamique des fluides à l’Université du Connecticut, pour déterminer comment fonctionne la langue du colibri. Un modèle a représenté l’action capillaire, et l’autre a émulé la micropompe élastique.
« Nous avons traduit tous les éléments en mathématiques pour créer des prédictions que nous pourrions tester », a déclaré Rico-Guevara. « La correspondance était vraiment excellente avec celle de la micropompe élastique, donc nous étions très heureux. »
Les modèles ont montré que si les colibris utilisaient la capillarité dans la nature, ils devraient ralentir considérablement, a-t-il dit. La méthode de la micropompe élastique permet aux colibris de lécher une fleur jusqu’à 20 fois par seconde, ou à 20 hertz.
« Mais s’ils utilisaient la capillarité, ils devraient ralentir à 5 hertz », a déclaré Rico-Guevara. « Ce qui est encore assez rapide, mais quand vous êtes là-bas et que vous avez tant de pression , chaque milliseconde compte. »
Cette découverte pourrait inciter les scientifiques à revoir les recherches existantes sur les colibris. Par exemple, des études antérieures ont suggéré que certaines fleurs développaient un nectar dilué, plus facile à consommer par les colibris par capillarité que le nectar concentré.
Mais si les colibris n’utilisent pas l’action capillaire, alors on ne sait pas pourquoi certaines fleurs ont un nectar dilué, a déclaré Rico-Guevara. (Les niveaux de dilution n’ont pas beaucoup d’importance pour la méthode de micropompe élastique, a-t-il ajouté.)
« Nous devons développer à nouveau les modèles et voir pourquoi ces fleurs ont ces concentrations en général », a déclaré Rico-Guevara.
L’étude sera publiée en ligne mercredi (19 août) dans la revue Proceedings of the Royal Society B : Biological Sciences.
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