Японские ученые разгадали анатомический секрет акробатических способностей кошек, которые всегда приземляются на лапы

Ученые на протяжении долгое время пытались объяснить, почему кошки почти всегда приземляются на лапы. Домашние кошки обладают удивительной способностью переворачиваться в воздухе и выравнивать тело так, чтобы приземлиться правильно, независимо от того, как именно они падают. Теперь исследователи из Университета Ямагучи в Японии заявили, что нашли объяснение этому явлению, которое долгое время озадачивало как физиков, так и владельцев домашних животных. Об этом сообщает Daily Mail.

Согласно результатам их работы, секрет акробатических способностей кошек заключается в особой гибкости определенного участка позвоночника. В рамках эксперимента ученые изучили позвоночники пяти умерших кошек, которые были переданы университету для научных исследований. Специалисты выяснили, что грудной отдел позвоночника кошки, расположенный в средней части спины, почти в три раза гибче, чем поясничный отдел, находящийся в нижней части спины.

Такая анатомическая особенность позволяет животному очень быстро поворачивать верхнюю часть тела. Движение напоминает вращение фигуриста во время резкого поворота. Благодаря этому кошка может развернуть корпус и направить голову к земле всего за доли секунды.

Ведущий автор исследования, доктор Ясуо Хигураси, объяснил, что грудной отдел позвоночника способен легко вращаться. По его словам, это движение также помогает повернуть поясничный отдел, позволяя кошке быстро сориентировать тело и приземлиться на лапы.

Феномен, известный как «проблема с падающей кошкой», ученые обсуждают еще с XIX века. Именно тогда физики впервые обратили внимание на то, что кошки способны легко переворачиваться в воздухе. Основная трудность для ученых заключалась в том, что такое вращение, казалось, противоречит законам физики. Согласно принципу сохранения углового момента, объект не может начать вращаться без внешнего воздействия. Тем не менее наблюдения показывают, что кошки способны вращаться в воздухе с поразительной легкостью.

За последние два столетия ученые предложили несколько основных теорий, объясняющих этот феномен. Среди них, теория «хвоста-пропеллера», модель «сгибания и скручивания» и модель «подтянуться и повернуться». Согласно первой гипотезе, кошка якобы размахивает длинным хвостом в одну сторону, чтобы создать силу, которая поворачивает тело в противоположную сторону. Модель «сгибания и скручивания» предполагает, что животное сначала изгибает тело вбок почти под прямым углом, после чего поворачивает переднюю и заднюю части тела в разные стороны. Третья теория предполагает, что кошки могут обойти закон сохранения углового момента, поочередно подтягивая и вытягивая лапы во время вращения.

Чтобы выяснить, какая из этих теорий наиболее точна, доктор Ясуо Хигураси и его коллеги провели два эксперимента. В первом эксперименте они изучили позвоночники умерших кошек, переданных университету, и с помощью специального оборудования измерили гибкость разных участков позвоночника.

Результаты показали, что позвоночник кошки обладает неравномерной гибкостью. Наибольшая подвижность наблюдается именно в грудном отделе, расположенном ближе к передним лапам. По словам ученого, некоторые части позвоночника легко сгибаются и вращаются, тогда как другие остаются более жесткими. Именно эти структурные особенности определяют характер движений кошки.

Во втором эксперименте исследователи проанализировали видеозаписи двух взрослых кошек, которых аккуратно сбрасывали с высоты 3,2 фута — примерно одного метра — чтобы наблюдать процесс их переворота в воздухе. Анализ показал, что передняя половина тела кошки завершает вращение на несколько десятых долей миллисекунды раньше, чем задняя часть. Эти наблюдения подтвердили, что наиболее вероятным объяснением является модель «подтянуться и повернуться».

Хотя законы физики утверждают, что твердый цилиндр не может начать вращаться сам по себе, кошки обходят это ограничение благодаря тому, что верхняя и нижняя части их тела вращаются в противоположных направлениях. Когда кошка подтягивает передние лапы к телу, как фигурист во время вращения, ее инерция уменьшается, что позволяет верхней части тела быстро вращаться.

Одновременно она вытягивает задние лапы, увеличивая инерцию задней части тела и удерживая ее относительно неподвижной. После того как голова кошки оказывается направлена вниз, животное повторяет тот же процесс в обратном порядке — подтягивает задние лапы, вытягивает передние и разворачивает нижнюю часть тела. Поскольку верхняя и нижняя половины тела постоянно вращаются в противоположных направлениях, общий угловой момент остается неизменным. Благодаря этому кошки могут «обходить» ограничения физических законов и почти всегда приземляться на лапы.

yordanka caridad almaguer / Shutterstock / Fotodom