Как кошки всегда приземляются на лапы: научное объяснение феномена ( 1 фото )

Любой, кто хоть раз держал кошку, знает: если она сорвётся с рук, то почти наверняка упадёт на все четыре лапы. Это происходит за мгновения. Тело животного вращается в полёте и будто само находит нужное положение. Учёные уже много лет пытаются разгадать, как кошкам удаётся этот трюк. Теперь исследователи стали ближе к ответу.

В ходе эксперимента передняя часть туловища кошки разворачивалась на десятки миллисекунд быстрее, чем задняя. То есть движение шло последовательно, а не синхронно. Этот манёвр выполняется так быстро, что со стороны кажется, будто кошка переворачивается в воздухе всем корпусом сразу.

Способность кошек приземляться на лапы издавна удивляла людей. Научный интерес к этому явлению возник в конце XIX века — после опытов и хронофотографий французского физиолога Этьена‑Жюля Маре, впервые позволивших увидеть поворот тела кошки в падении покадрово. С тех пор физики и биологи начали систематически изучать и обсуждать механизмы, лежащие в основе феномена. В популярной и научной литературе сформировалось несколько ключевых гипотез.

Согласно первой, которую называют «пропеллерный хвост», кошка вращает хвостом в одну сторону, заставляя тело поворачиваться в другую, что помогает ей приземлиться на лапы. Однако последующие эксперименты показали, что хвост играет лишь вспомогательную роль. Кошки без хвоста или с коротким хвостом тоже успешно выполняли этот манёвр.

Вторая гипотеза — «сгибание и скручивание» — предполагает, что животное резко сгибает тело, после чего передняя и задняя половины корпуса поворачиваются в противоположные стороны. Благодаря этому передние и задние лапы занимают правильное положение в воздухе практически одновременно.

Третья гипотеза — «группировка и поворот». Согласно этой идее, кошка действует поэтапно. Сначала она вытягивает задние лапы и прижимает передние к груди, поворачивая переднюю часть корпуса. Затем, поменяв положение, вытягивает передние конечности, поджимает задние и доворачивает таз. Таким образом, одна пара лап оказывается в нужном положении раньше другой.

Учёные долго спорили, какая из этих моделей верна. Им хотелось найти простое и элегантное объяснение, но природа, как обычно, оказалась сложнее.

Окончательно разобраться в вопросе попыталась команда японских исследователей под руководством Ясуо Хигураси из Университета Ямагути. Они провели два необычных эксперимента.

Сначала изучили позвоночники пяти умерших кошек: аккуратно скручивали разные участки и измеряли, насколько сильно каждая часть способна поворачиваться без повреждений. Особое внимание уделили двум зонам: грудному отделу (середина спины) и поясничному отделу (область ближе к тазу).

Измеренный диапазон вращения грудного отдела позвоночника в среднем оказался примерно в три раза больше, чем диапазон поясничного отдела. Иными словами, грудной отдел позвоночника намного гибче поясничного, и эта гибкость позволяет кошке быстрее и легче поворачивать переднюю часть тела во время падения.

Затем учёные сняли на высокоскоростную камеру падение двух взрослых кошек с высоты одного метра и проанализировали последовательность движений животных. Запись позволила рассмотреть движения тела с точностью до миллисекунд.

Оказалось, передняя часть тела кошки поворачивалась на десятки миллисекунд раньше, чем задняя. То есть движение происходило последовательно, а не одновременно. Сперва кошка выравнивала передние лапы и только спустя десятки миллисекунд доворачивала задние. Этот трюк совершается очень быстро, поэтому со стороны кажется, что кошка переворачивается в воздухе всем телом.

Ранее многие специалисты отдавали предпочтение второй гипотезе («сгибание и скручивание»), предполагающей одновременный поворот частей тела. Однако результаты нового исследования показали, что в основе кошачьей акробатики лежит последовательный механизм, описываемый третьей гипотезой, — «группировка и поворот». Животное сначала группируется, затем поочерёдно разворачивает разные части тела, используя гибкость грудного отдела позвоночника.

Стоит отметить, что исследование имеет некоторые ограничения. Учёные наблюдали только двух живых кошек и снимали их падение с высоты один метр. Это не позволяет с полной уверенностью утверждать, что все кошки ведут себя одинаково при падении с разных высот или в разных условиях. Также эксперименты с умершими животными показывают лишь пределы гибкости позвоночника, но не учитывают активную работу мышц живой кошки в воздухе.

Во время экспериментов обнаружилась ещё одна любопытная деталь. При падении обе кошки поворачивались вправо. Одна из них делала так всегда, другая — в шести случаях из восьми. Почему это происходит, пока неясно. Возможно, дело в асимметрии внутренних органов. Их расположение способно слегка смещать центр масс и облегчать поворот в определённую сторону.

Научная работа опубликована в журнале The Anatomical Record.

А ваша кошка тоже всегда приземляется на лапы, или были курьёзные случаи?