В одной Нью-Йоркской ветеринарной лечебнице хранится история болезни кошки Сабрины, которая после падения с 32 этажа осталась жива, отделавшись сломанным зубом, и другими мелкими травмами. На первый взгляд эта фантастическая история не так уж удивительна и уж совсем не уникальна.
Если с большой высоты падает человек, то он обычно получает тяжелую травму — переломы черепа и позвоночника, может развиться тяжелое внутреннее кровотечение. Редко кто остается в живых после падения с высоты в несколько этажей.
Как кошки приземляются на лапы
Вопрос падения кошек занимал физиков давно. Было предложено несколько приблизительных моделей, которые могли бы объяснить, как котам удается приземляться на лапы. Ученые пришли к выводу, что всё-таки это рефлекс, а не специальный расчёт вращения в начале падения, как было принято думать раньше. Вот что помогает кошкам безопасно приземлиться:
- Превосходно развитый вестибулярный аппарат, контролирующий положение тела в пространстве;
- При падении кошки растопыривают лапы, увеличивая площадь поверхности тела, превращаясь благодаря этому в маленький «парашют». Скорость падения не превышает при этом 100 км/ч, вне зависимости от высоты, с которой животное падает;
- Для переворота кошка в первую очередь выравнивает голову, а затем изгибает посередине тело. После чего переворачивается на 180⁰ по своей оси и снова меняет изгиб тела, компенсируя угловой момент, который возникает при вращении. Обе половины тела при этом вращаются, скорее всего, синхронно. То есть тело изгибается, но не скручивается;
- Задние лапы при этом перед падением выравниваются соответственно положению передних;
- Перед приземлением кошки немного выгибают спину и подгибают лапы, чтобы сила удара распределилась по сухожилиям и мышцам, смягчая приземление;
- Мышцы кошек выступают отличным амортизатором, так как по отношению к общему весу тела они более сильные, чем, например, у человека.
Кстати, согласно исследованиям кошки при падении с очень большой высоты, приземляются все-таки не на лапы, а на живот. А беcхвостые кошки двигаются в полёте так же, как и хвостатые. Только для правильной группировки они больше используют задние лапы. Глухие кошки падают так же, как и здоровые, а вот слепые ведут себя менее активно при падении.
Читайте также: Почему не цветет роза в саду
«Падающая фигуристка»
Французский математик XVII-XVIII веков Антуан Паран, а вслед за ним Джеймс Клерк Максвелл считали, что кошка, которая в момент падения уже вращается, может изменять скорость своего вращения, подтягивая или вытягивая во всю длину лапы, из-за чего меняется её общий момент инерции. Объяснение подробно записал уже Уильям Гордон Стейблс.
«В начале падения с высоты внизу находится спина кошки, выгнутая полукругом. Природный инстинкт побуждает её, после того как она пролетела один-два фута, внезапно сократить мускулы спины и вытянуть лапы; теперь уже живот её выгибается, а спина становится вогнутой, что меняет центр тяжести и переворачивает тело; после этого кошке, чтобы приземлиться на лапы, остается только удерживать себя в этом положении».
Это объяснение не похоже на правду: кошка в свободном падении ни к чему не прикреплена, а значит, перемена положения её тела никак не влияет на его устойчивость. Кроме того, учёные не могли по-настоящему заметить все движения животного, потому что кошки переворачиваются слишком быстро. Но вскоре на помощь людям пришла фотография.
Кошки в космосе
В 1950-60 годах в ходе экспериментов по подготовке запуска животных и человека в космос велось изучение поведения кошек в невесомости. Выяснилось, что в невесомости кошки не переворачиваются, так как там нет гравитации. По возвращении в поле силы тяжести кошка может перевернуться, если провела в невесомости не более пяти секунд. В ином случае доля успешных переворачиваний падала.
Томас Кейн, профессор инженерной математики Стэнфордского университета, применил свои математические методы и к задаче о падающей кошки. Он создал самую точную на сегодняшний день модель, в которой сочетаются гипотезы Радемакера и Марея. Изучение движения кошки использовали, чтобы научить астронавтов эффективно менять положение тела в невесомости.
Сложный рефлекс
Не менее важным был вопрос о том, как мозг животного управляет мышцами тела, чтобы перевернуть кошку правильно. В 1916 году Льюис Вид из Университета Джона Хопкинса и его коллега Генри Мюллер провели первое исследование кошачьего рефлекса с точки зрения нейробиологии. Их интересовали не конкретные движения кошки, а то, как нервная система инициирует эти движения.
Вид «выключил» из процесса большие полушария кошки — и увидел, что кошка, лишенная больших полушарий, не проявляет рефлекса переворачивания. Это позволило предположить, что для переворачивания в воздухе необходимо сознание. Кроме того, Мюллер и Вид попытались разобраться в том, как кошка определяет, в какую сторону необходимо повернуться, чтобы приземлиться на лапы. Они выяснили, что кошка с завязанными глазами способна перевернуться и приземлиться в правильном положении, может это сделать и кошка с поврежденным вестибулярным аппаратом, но действующим зрением. А вот если завязать кошке глаза и при этом повредить ее вестибулярный аппарат — кошка не будет даже пытаться перевернуться. Значит, рефлекс переворачивания опирается либо на зрение, либо на чувство равновесия.
Как кошки выживают, падая с большой высоты?
Помимо умения группироваться кошки обладают рядом преимуществ, которыми их наградила природа:
1. Скелет. Гибкие и легкие кости вкупе с небольшим размером помогают кошкам оставаться более защищенными, чем другие животные и люди, при падении с высоты.
2. Сопротивление. Конечная скорость — это максимальная скорость, которой достигает объект при падении. Ее можно уменьшить, увеличив лобовое сопротивление, то есть сопротивление воздуха, которое может замедлить объект. Кошки имеют повышенное сопротивление благодаря тому, как они двигают конечностями во время падения. Также сопротивление увеличивает шерсть. Именно поэтому пушистые кошки более защищены при падении с высоты.
3. Лапы. Кошачьи лапы сильные и мускулистые. Они помогают кошкам передвигаться незаметно, а также смягчают падение, действуя как амортизаторы. Сила удара распределяется между четырьмя конечностями и позволяет защитить тело.
4. Хвост. Он может помочь стабилизировать тело при падении. У короткохвостых и бесхвостых кошек такого преимущества нет, но это не влияет на сам рефлекс выпрямления.
Профилактика падения
Москитные сетки задержать кошку в окне не помогают. Они абсолютно бесполезны и защищают только от комаров. Эти сетки держатся на окне плохо, да и легко рвутся. Если кошке надо, она выпрыгнет в два счета.
Не надейтесь и на пластиковые окна с режимом проветривания. Это кошек не спасает. Они часто застревают между рамами, получая не менее страшные повреждения, чем при падении.
Продолжение статьи — после рекламы
Вместо всего этого для кошек придумали специальные металлические сетки. Они крепятся к окну очень надежно и не рвутся. Кошки даже могут прыгать и повисать на них. Поэтому, если у вас дома живет хвостатый друг, такая сетка жизненно необходима.
Механизм приземления на лапы
Эксперименты с падением кошки были проведены еще два века назад французскими исследователями. Они меняли высоту, отпускали кошку и анализировали ее движения. Долгое время считалось, что за приземление на четыре лапы отвечает хвост, ведь именно он считается своеобразным рулем. Но позже выяснилось, что даже без хвоста кошка всегда приземляется на лапы.
Независимо от положения, в котором начинается падение, за очень короткое время тело кошки разворачивается и выравнивается по отношению к земле. Более подробно это выглядит так
«Подожмись и поворачивайся»
Медик и фотограф Этьен-Жюль Марей зафиксировать все этапы падения кошки на фотографиях. Увидев эти фото, французская Академия не поверила своим глазам. Как кошка может перевернуть себя на пол-оборота без точки опоры? Может быть, она отталкивалась от подоконника или руки, которая её роняет? Но нет, фотографии Марея ясно показали, что переворот начинается только тогда, когда кошка уже находится в свободном полете и не имеет рядом никаких объектов, от которых она могла бы оттолкнуться.
Математик Эмиль Гийю предложил такую модель происходящего: кошка при помощи своих передних и задних лап управляет моментом инерции передней и задней частей тела. Сначала вытягивает задние лапы и подбирает передние (и вот верхняя часть уже правильно сориентирована), затем подбирает задные лапы, вытягивает передние и «докручивает» нижнуюю часть до правильной ориентации, при этом не поворачивая верхнюю, которая уже находится в правильной позиции.
Позвоночник
Flying kittens
Помимо мускулатуры, удачный полет зависит и от гибкости суставов позвоночника. Кошка, в отличие от человека, обладает большим количеством звеньев позвоночника (у кошки их тридцать, тогда как у человека – 24). Это делает кошачий позвоночник эластичным, и именно поэтому животное может так элегантно и изящно выгибать спину, так, как не способен сделать человек.
Замечательно развитый вестибулярный аппарат позволяет кошке, которая падает на землю, ориентироваться в окружающем пространстве, интуитивно давать оценку собственным шансам и приводить туловище в наиболее удачную для приземления позицию.
Кошка – это достаточно маленькое и легкое животное. Ее вес относительно площади туловища намного меньше, чем у человека. Это тоже способствует умению грамотно сгруппировать туловище.
«Хвост-пропеллер»
Математик Джузеппе Пеано предположил другой механизм: кошка закручивает свое тело, вращая хвостом, как пропеллером. Провернувшись на желаемый угол, кошка останавливает хвост, а тем самым и собственное вращательное движение, спасая одновременно суть и принцип площадей. Хвост кошки, однако, весит намного меньше, чем она сама, и это значит, что хвост должен будет сделать не один оборот, чтобы перевернуть тело целиком.
Однако почти столетие спустя, в 1989 г., Дж. Э. Фредериксон экспериментально продемонстрировал, что бесхвостая кошка прекрасно умеет переворачиваться, хотя кошки, у которых хвосты имеются, действительно используют их, чтобы помочь процессу.
Возможные последствия
Самостоятельные эксперименты с кошачьими способностями чреваты опасными последствиями. Не стоит намеренно отпускать животное с большой высоты, иначе вместо успешного приземления перед глазами хозяина может случиться беда:
- черепно-мозговые травмы;
- разрывы внутренних органов;
- переломы, вывихи;
- гематомы, рваные раны;
- шок.
У возрастных животных нередко наблюдаются проблемы опорно-двигательного аппарата, поэтому для них падение с высоты может закончиться летальным исходом. Но все негативные обстоятельства являются не более, чем исключением. Каждая кошка, спустя 3—4 недели после рождения, априори умеет приземляться правильно.
Каждый человек, хотя бы раз в жизни, задается вопросом — почему кошки приземляются на лапы? Не смотря на то, что данный феномен легко объясняется с точки зрения особенностей физиологии семейства кошачьих, для большинства людей это не более, чем уникальная и неповторимая способность. Кошки — удивительные животные, которые никогда не перестанут удивлять и покорять человечество.
Предыдущая
Вопрос-ответ Норма креатинина в моче у кошек
Следующая
Вопрос-ответ Умеют ли кошки плавать
Отличная статья
Сопутствующие симптомы
Симптоматика заболеваний может развиваться по двум путям. В первом случае проявляется сразу и в полной мере, а во втором проявляется постепенно с эффектом усиления. В любой ситуации требуется как можно раньше обратиться за помощью к специалисту. Среди самых частых симптомов находятся:
- шаткая походка;
- заваливание на бок при ходьбе;
- невозможность быстро двигаться;
- нарушение координации;
- неуверенное поведение в пространстве;
- боязнь сделать движение;
- аккуратное наступание на одну сторону лап;
- зрачки различного размера;
- бегающие глаза;
- обмороки;
- неадекватная реакция на привычные действия;
- при эпилепсии непроизвольно смыкаются челюсти, судороги, непроизвольное мочеиспускание.
Такое поведение оправдывается боязнью животного упасть, кружению головы, болям в мозге и сердце, а также конечностях. Развитие параличных состояний может начаться в результате поражения организма инфекцией, либо воспалительным процессом во внутренних органах и системах, при нарушении кровотока. Если нарушаются отделы позвоночного столба, то нередко хозяева отмечают нарушение в дефекации мочевого пузыря и кишечника. Развитию атаксии может способствовать опухоль головного мозга, панлейкопения, отравления химикатами, травмы черепа.
Лечение назначается только врачом ветеринаром на основе поставленного диагноза. В ряде случае животному будет показано стационарное лечение с проведением инъекций, капельниц.
