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?
Роджер Сантер (Ньюкасл-апон-Тайн, Великобритания)
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.
Анна Гудмэн (Оксфорд, Великобритания)
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)
