Лиллиан Уолкер (Бриджнорт, Великобритания)
Шагающие великаны
Недавно я был в Кении и обратил внимание, что жираф передвигался шагающей походкой. Его обе левы и правые ноги двигались одновременно — не так, как у лошадей и других четвероногих животных. Есть ли этому объяснение с точки зрения биомеханики? Насколько мне известно, ни одно другое жвачное животное, за исключением верблюда, так не ходит. Является ли этот способ передвижения более эффективным, чем обычная для других животных походка?
У жирафов и верблюдов длинные ноги, относительно короткое туловище и крупные копыта. Объяснение их необычной походке простое: они не допускают, чтобы задние ноги путались с передними. Если обозначить ноги по их начальным буквам (ЛП — левая передняя, ПЗ — правая задняя и т. д.), можно записать в виде формулы походку любого животного. Большинство млекопитающих передвигают ноги по очереди, в одном и том же порядке, приблизительно через одинаковые интервалы времени:
ЛП**ПЗ**ПП**ЛЗ**ЛП**ПЗ**ПП**ЛЗ и т. д.
Звездочками обозначены интервалы времени:****— длинный, * — короткий. При движении рысью, что является более быстрым видом хода, животное передвигает по две ноги одновременно — диагонально противоположные пары:
(ЛП + ПЗ)****(ПП + ЛЗ)****(ЛП + ПЗ)****(ПП + ЛЗ) и т. д.
Однако верблюды ходят иначе. Они не трусят рысцой, а вышагивают, передвигая одновременно обе ноги с одной стороны туловища:
(ЛЗ + ЛП)****(ПЗ + ПП)****(ЛЗ + ЛП)****(ПЗ + ПП) и т. д.
Автор вопроса утверждает, что шагающие жирафы, как и верблюды, передвигают одновременно две ноги с одной стороны туловища, но это не совсем так. Анализ съемочного материала о жирафах, проведенный американским зоологом Милтоном Хильдебрандом, показывает, что эти животные шагают следующим образом:
ЛП***ПЗ*ПП***ЛЗ*ЛП***ПЗ*ПП***ЛЗ и т. д.
Длинные и короткие промежутки времени чередуются, а передняя нога с каждой стороны начинает движение с некоторым запозданием после задней. При передвижении рысью передняя нога отбрасывается назад, а задняя по той же стороне — вперед, поэтому, если ноги длинные, есть опасность, что они столкнутся. При ходе шагом обе ноги с каждой стороны туловища одновременно движутся вперед, потом назад, и таким образом передние и задние ноги остаются вне досягаемости друг от друга. Некоторые длинноногие породы вышагивают, а не трусят, и это еще один аргумент в пользу правильности объяснения шагающей походки жирафов. У лошадей опасность столкновения передних ног с задними при стандартном шаге меньше, чем при передвижении рысью. Шагающая поступь жирафов такую опасность сводит практически к нулю. Возможно, этим и объясняется необычная походка жирафов. Однако следует указать, что и верблюды, и жирафы прекрасно передвигаются галопом, хотя при таком ходе существует высокая вероятность столкновения передних ног с задними, поскольку в данном случае движение передних и задних ног встречное: первые отбрасываются назад, а вторые в это же время — вперед. Хильдебранд отмечает, что в стиле жирафов передвигаются также гепарды, гиены и геренуки (длинноногие антилопы). Судя по всему, не проводилось опытов, призванных выяснить, есть ли разница в затратах энергии при передвижении рысью и шагом или при передвижении стилем шага лошади и жирафа, но я предполагаю, что различия несущественные.
Р. Макнилл Александер (почетный профессор зоологии Лидсского университета, Великобритания)
Кому нужны девять жизней?
Мой приятель говорит, что кошку можно сбросить с любой высоты, а она все равно останется целой и невредимой, потому что предельная скорость, с которой она падает, ниже той скорости, при которой она должна разбиться, столкнувшись с твердой поверхностью. Может ли кто-нибудь подтвердить или опровергнуть это утверждение, а то котята в моем доме теперь с опаской поглядывают на моего приятеля? Неужели он прав? Как-то не верится.
Мне пришло на память одно исследование нью-йоркских ветеринаров У. О. Уитни и С. Д. Мелхаффа, опубликованное в 1987 году в статье «Синдром падения с высоты» научного издания «Journal of the American Veterinary Medicine Association». Годом позже основные положения этого исследования были опубликованы в журнале «Nature». Говоря в общих чертах, авторы проанализировали случаи гибели и характер травм поступавших в их клинику кошек, которые падали с разной высоты; со 2-го по 32-й этаж. Коэффициент смертности оказался низким: 90 % пострадавших выживали. Этот факт свидетельствует в поддержку утверждения ненавидящего кошек приятеля вашего корреспондента. Однако исследование неожиданно выявило, что получают травмы или погибают кошки, упавшие примерно с 7-го этажа; при падении с более высоких этажей трагических случаев меньше. В статье, опубликованной в журнале «Nature», называются три фактора, определяющих коэффициент травматизма и смертности: скорость падения кошки, расстояние до точки соударения и площадь тела кошки, на которую действует сопротивление воздуха. Бетон — не самое удачное покрытие улиц для летящих вниз объектов, но кошки при соударении с ним отделываются лишь незначительными ушибами (в отличие от своих хозяев), потому что они падают с меньшей конечной скоростью и, соответственно, испытывают меньшую силу удара. У падающей кошки площадь поверхности относительно массы ее тела больше, чем у человека, поэтому она развивает конечную скорость падения около 100 км/ч (вдвое меньшую, чем человек). Кроме того, кошки способны переворачиваться в воздухе, поэтому сила удара при падении распределяется на четыре конечности, а не на две, как у людей. И поскольку кошки более маневренны, чем человек, они успевают расслабиться во время падения, и таким образом ударные силы поглощаются мягкими тканями. Объясняя парадоксальное увеличение коэффициента выживания при достижении порога 7-го этажа, авторы высказывают следующее предположение: падающая кошка, набирая ускорение при падении, как правило, напрягается, в связи с чем уменьшается ее способность поглощать силу удара. Однако когда предельная скорость набрана и больше никакая равнодействующая сила на кошку не влияет, она расслабляется. В связи с этим повышается ее маневренность и увеличивается площадь поперечного сечения, поглощающая силу удара при столкновении с твердой поверхностью. И все же на вашем месте я не подпускал бы вашего приятеля к котятам. В Оксфорде мало 7-этажных зданий, зато много рек.
Джон Ботуэлл (Ассоциация морских биологов, Плимут, Великобритания)
При приземлении кошки, дабы уменьшить силу удара, сгибают лапы, как мы сгибаем колени. И, поскольку у кошки четыре лапы, это действие, разумеется, приводит к тому, что ее тело и особенно морда оказываются очень близко к земле. Если кошка падает с более высокой точки, в результате сгибания лап она зачастую ударяется о землю нижней частью морды. Таким образом, кошки, сброшенные или прыгающие с большой высоты, ударяются о землю с такой силой, что у них разбивается челюсть.
Никки Лаф (Эрдри, Великобритания)
Ветеринары довольно часто обнаруживают у кошек повреждения в области челюсти, которые обычно возникают, когда кошка соударяется с землей, прыгнув с высокой стены.
Автор-составитель
Не знаю, какова средняя конечная скорость падения кошки, но этот вопрос напомнил мне одну шутку. Поскольку кошки всегда приземляются на лапы, а бутерброд всегда падает маслом вниз, можно сконструировать вечный двигатель, привязав на спину кошки бутерброд с маслом. Из-за сил противодействия сброшенная вниз кошка будет вечно переворачиваться в воздухе у самой земли.
Кэтрин (Стаффордширский университет, Стоук-он-Трент, Великобритания)
