Загадка решена: исследование раскрывает механизм приземления кошек на лапы
Спустя более ста лет после того, как это явление впервые заинтриговало ученых, новое исследование из Японии предлагает детальное объяснение знаменитой способности кошек переворачиваться в воздухе. Ученые выяснили, как именно гибкость позвоночника позволяет животным безопасно приземляться.
Как кошке удается перевернуться в воздухе и приземлиться на лапы? Этот вопрос занимает ученых уже более ста лет, и теперь новое исследование из Университета Ямагути в Японии проливает дополнительный свет на одно из самых известных явлений в мире животных.
Научный интерес к этому феномену возник еще в конце XIX века. В 1894 году французский физиолог Этьен-Жюль Маре опубликовал работу, в которой использовал раннюю высокоскоростную съемку, чтобы запечатлеть кошку, вращающуюся в воздухе во время падения. Снимки привлекли большое внимание, поскольку казалось, что кошка нарушает закон сохранения углового момента в физике.
В 1969 году исследователям удалось с помощью математических моделей доказать, что кошки не нарушают физические законы, а вращают разные части тела таким образом, что это позволяет им менять положение в воздухе. Новое японское исследование еще глубже проникает в понимание этого механизма.
По словам авторов, способность кошки приземляться на лапы частично связана с различиями в гибкости вдоль позвоночника. Для целей исследования ученые проанализировали позвоночники пяти трупов кошек. Они отделили грудной отдел (верхняя и средняя часть спины) от поясничного отдела (нижняя часть спины) и проверили каждую область на прочность, гибкость и сопротивление вращению, сохранив связки и межпозвоночные диски на своих местах.
Кроме того, исследователи использовали высокоскоростные камеры, чтобы запечатлеть двух кошек, падающих на мягкую подушку. Каждую из них сбрасывали восемь раз с высоты около 3,3 фута (около 1 метра), отслеживая движение плеч и бедер.
От гибкости к устойчивости: как позвоночник обеспечивает безопасное приземление
Результаты показали, что разные части позвоночника движутся по-разному. Грудной отдел оказался более гибким, в то время как поясничный — более жестким. Исследователи обнаружили, что грудной отдел обладает «нейтральной зоной» — диапазоном движения, в котором требуется минимальное усилие для начала поворота, — и может вращаться почти на 50 градусов без особых усилий. Поясничная область, напротив, в основном способствует устойчивости.
Во время падения кошка корректирует положение тела, сначала поворачивая голову и передние лапы к земле. Поскольку передняя часть тела легче и гибче, она ведет движение. После этого за ней следует задняя часть. Разрыв между поворотом передней и задней частей составил около 94 миллисекунд у одной кошки и около 72 миллисекунд у другой.
Исследователи объясняют, что поясничный отдел обеспечивает устойчивость и позволяет поворачивать переднюю часть, не теряя контроля над направлением всего тела. Результатом становится последовательное движение: сначала поворачивается передняя часть туловища, и только после нее — задняя.
Вместе с тем ученые отмечают ограничение исследования: при анализе трупов возникла необходимость разрезать грудную клетку, что могло в некоторой степени повлиять на подвижность грудного отдела позвоночника. По их словам, будущие исследования могут помочь не только в понимании кошек, но и в углублении знаний о двигательных способностях млекопитающих в целом.
