Kolibri-Zungen: ein Saugrohr bei Bedarf

Cambridge (USA) - Wenn Kolibris Nektar trinken, verformen sich ihre Zungen zu einem doppelten Saugrohr. Obwohl es an den Seiten einen Spalt offen ist, optimiert der Vogel damit den Trinkfluss, berichten US-Forscher. Sie filmten den Vorgang mit Hochgeschwindigkeitskameras und verglichen ihre Analyse mit Computersimulationen. So belegen sie, dass die Kolibrizunge sowohl mit Kapillareffekten arbeitet, die Nektar in die Höhe ziehen, als auch mit einer Art Taschenbildung, die – vor allem dickflüssigeren – Nektar quasi in den Schnabel hebt. Flüssigkeit ist auch dafür verantwortlich, dass sich die Zunge überhaupt erst zum Rohr formt, schreiben die Zoologen, Mathematiker und Ingenieure in den „Proceedings of the Royal Society B“. Die Kapillarwirkung sei vor allem bei Blüten mit flachen Nektarspeichern wichtig, in die die Zunge nur minimal eintauchen kann.

„Die Zunge von Kolibris lässt sich am besten als selbst anordnendes Kapillar-Saugrohr beschreiben“, schreibt das Team um den Ingenieur Wonjung Kim und den Mathematiker John W. M. Bush vom Massachusetts Institute of Technology. Gemeinsam mit Biologen der Harvard University wollten sie bestehende Theorien zum Trinkvorgang von Kolibris überprüfen. Ihre Videoaufnahmen zeigen im Detail die Zungen von Rubinkehlkolibris (Archilochus colubris), die durch ein nur 1,6 Millimeter großes Loch spezielles Zuckerwasser trinken. Dabei ist der Flüssigkeitsspiegel gerade so nah, dass die Vögel nicht den Schnabel eintauchen konnten, sondern die Zunge im Schnitt 13 Millimeter weit ausfahren mussten. Die lange, dünne Kolibri-Zunge hat seitlich zwei lange Furchen, die sich bei der Flüssigkeitsaufnahme zu – im Querschnitt – beinah geschlossenen Cs verformen. Dank der Oberflächenspannung von Wasser wirken Kapillareffekte auch bei Röhren mit schmaler seitlicher Öffnung.

Diese Formveränderung beginnt, sobald die Zunge die Flüssigkeit berührt. Allerdings können die Vögel dies aktiv nicht beeinflussen, hydrodynamische Kräfte sind dafür verantwortlich – ähnlich wie sich manche dünne Folie biegen, wenn sie Wasser berührt. Dass Kolibris ihren Nektar mithilfe von Kapillareffekten trinken, war erstmals im 19. Jahrhundert diskutiert worden. Doch zeigte sich auch, dass die Vögel dickflüssigen Nektar, der Kapillarwirkungen ausbremst, in die seitlichen Hohlräume aufnehmen und dann im Schnabel wieder auspressen können. Die C-förmigen Furchen bestehen aus Keratin-Membranen von rund 25 Millimetern Dicke, deren lamellenartige Seitenkanten sich einander annähern können. Gleichzeitig ist die Zunge selbst aber flexibel genug, um auch bei ungünstig geformten Blüten an den Nektar zu kommen, und weich genug, dass die Flüssigkeitstaschen in kürzester Zeit im Schnabel geleert werden.

Mit ihren Live-Aufnahmen untermauern Kim, Bush und Kollegen nun frühere Theoriemodelle der Nektaraufnahme. Je nach Zuckerkonzentration sagten diese korrekt vorher, wie schnell der Vogel seine Nahrung mithilfe von Kapillareffekten aufnehmen kann. Ihre eigene Saug-Simulation bestätigt, wie die elastische Verformung der Zunge wiederum den Nektarfluss beeinflusst. Optimal wäre ein Trinkerfolg demnach bei einer steifen Zunge mit einem Öffnungswinkel der C-Röhrchen von 150 Grad. Allerdings ist eine steife Zunge unpraktisch bei unterschiedlichsten Blütenformen und beim „Auspressen“, schließen die Forscher, so dass die Evolution eine leichte Flexibilität erlaubt hat – zu Ungunsten des theoretisch maximalen Saugerfolgs.