Нарушения равновесия возникают при повреждении головного мозга. Он страдает при инфекциях, травмах, новообразованиях и других заболеваниях, таких как эпилепсия. Лечение включает антибиотики, хирургическое вмешательство и в тяжелых случаях внутривенные препараты для облегчения состояния кошки.
Почему кошки всегда приземляются на лапы? Вот что думают на этот счет учёные
Способность кошек всегда падать на ноги всегда удивляла людей. Физики и физиологи разработали концепции и модели, которые помогают им решать другие научные проблемы. До сих пор не совсем понятно, как кошки переворачиваются в воздухе без опоры, но у ученых есть несколько теорий. В книге «Тайна падающей кошки» эти теории представлены связно, и давайте рассмотрим их подробнее.
Антуан Паран, французский математик XVII-XVIII веков, и Джеймс Клерк Максвелл. Теории Антуана Парана, французского математика XVII-XVIII веков, и Джеймса Клерка Максвелла придерживались теории, согласно которой кошка, уже вращающаяся в момент падения, может изменить скорость своего вращения, вытянув лапы вверх или растянув их по всей длине, тем самым изменив свой общий момент инерции. Это объяснение уже было подробно описано Уильямом Гордоном Стэйблзом.
«В начале падения с высоты спина кошки выгибается полукругом. Природный инстинкт, после того как она подбросит вверх лапу или две, заставляет ее внезапно сократить мышцы спины и вытянуть лапы; теперь ее живот выгнут, а спина становится впалой, что изменяет центр тяжести и переворачивает тело вверх ногами; кошке остается только удерживать себя в этом положении, чтобы приземлиться на лапы».
Это объяснение не кажется убедительным: кошка в свободном падении ни к чему не привязана, а значит, изменение положения не влияет на устойчивость ее тела. Кроме того, ученые не могли наблюдать за всеми движениями животного, так как кошки падают очень быстро. Однако вскоре на помощь пришла фотография.
«Подожмись и поворачивайся»
Врач и фотограф Этьен-Жюль Маре запечатлел все этапы падения кошки на фотографиях. Когда Французская академия увидела эти фотографии, они не могли поверить своим глазам. Как кошка могла упасть без опоры? Может быть, она свалилась с подоконника или от руки, которая ее уронила? Но нет, фотографии Марея ясно показывают, что опрокидывание начинается только тогда, когда кошка уже находится в свободном полете и рядом нет объектов, от которых она могла бы оттолкнуться.
Математик Эмиль Гийу предложил следующую модель: Кошка использует передние и задние лапы для управления моментом инерции передней и задней частей своего тела. Сначала она вытягивает задние лапы и поднимает передние (так, чтобы верхняя часть уже была правильно выровнена), затем она поднимает задние лапы, вытягивает передние и «скручивает» нижнюю часть в правильное положение без скручивания верхней части, которая уже находится в правильном положении.
Таким образом, Марей обнаружил, что кошки и все нежесткие тела могут менять свою ориентацию в пространстве без изменения импульса, и это открытие повлияло на многие области науки.
Почему кошки такие живучие?
Животные семейства кошачьих с рождения обладают удивительной способностью — они почти всегда приземляются на четвереньки. Эта привычка обусловлена отсутствием ключиц и гибким позвоночником. Чтобы перевернуться в воздухе и встать на ноги, кошке достаточно оторваться от земли (или пола) всего на тридцать сантиметров. Кстати, именно эта гибкость позволяет пушистым питомцам помещаться в различные, даже очень маленькие, контейнеры.
Читайте также: Бирманская святая кошка с голубыми глазами
Стоит также помнить, что кошки имеют относительно небольшие размеры и малый вес и кости. Это способствует тому, что скорость тела кошки при падении с любой высоты не превышает 100 километров в час. Скорость падения человека составляет около 210 километров в час.
При падении кошки интуитивно расставляют все четыре лапы, что увеличивает размеры их тела и сопротивление воздуха. Эта особенность создает эффект парашюта, который тем сильнее, чем больше высота.
Удивительные животные приземляются на все четыре согнутые лапы, так что удар распределяется по всему телу. Такой тип приземления сводит к минимуму серьезные повреждения.
Особенности кошек позволяют им выживать даже в сложных ситуациях, но это не значит, что падение с большой высоты безопасно и совершенно безболезненно для животного. Исследование, проведенное в самых разных ситуациях, выявило 132 случая падения кошек, из которых 90% выжили, хотя некоторые кошки погибли. Кроме того, все питомцы были немедленно обработаны ветеринаром и помещены под наблюдение.
Читайте также: Критерии выбора сухого корма для кошек
Итоги
В том, что кошка может выжить даже при падении с большой высоты, нет ничего необычного, если рассматривать эту особенность хвостатых кошек с научной точки зрения. Это явление объясняется легкостью их костей, небольшим размером, интуитивной привычкой приземляться на согнутые лапы и разводить конечности в разные стороны во время падения.
Несмотря на все исследования, вы никогда не можете быть уверены, что ваша кошка не получит травму при падении. В любом случае, при ударе о землю кошка испытает шок и почувствует боль. Именно поэтому важно защищать своих питомцев, ведь мы в ответе за то, что приручили.
Как кошки поворачивают свое тело во время падения?
В начале падения кошка находится вверх ногами, ее четыре лапы направлены в небо, а спина обращена к земле. Единственная сила, действующая на кошку, — это сила тяжести, направленная вертикально.
Чтобы повернуть свое тело, кошке нужна внешняя сила, действующая в другом направлении, чтобы повернуть тело и направить лапы к земле. Поскольку при падении кошка парит в воздухе, у нее нет такой внешней силы, которая помогла бы ей развернуться. Вместо этого кошка помогает себе сама, скручивая мышцы своего тела, чтобы повернуться.
Рефлекс восстановления
Чтобы защитить тело и избежать травм при свободном падении, некоторые животные разворачиваются в воздухе, чтобы благополучно приземлиться на ноги. Способность животных перестраивать свое тело во время падения называется рефлексом восстановления. Этот воздушный рефлекс наблюдался у многих млекопитающих, включая кошек, морских свинок, кроликов, крыс и приматов.
Кошки и гекконы выравнивают свое тело, сохраняя угловой момент.
На снимках Маре видно, что кошка выгибает спину, когда начинает падать. Это, по сути, разделяет тело кошки на две отдельные части. Чтобы понять проблему падающей кошки, мы должны рассматривать верхнюю и заднюю части тела кошки как два жестких цилиндра с разными осями вращения.
Кошка начинает поворачивать голову в сторону камеры, вытянув задние лапы, и в то же время отдергивает передние лапы. Возможно, вы видели, как фигуристы отводят руки назад при повороте. Вытягивая руки внутрь, они увеличивают угловую скорость, что позволяет им поворачивать быстрее. Кошки используют тот же принцип, когда падают.
Когда передняя часть тела кошки поворачивается на 180° вокруг талии, задняя часть тела поворачивается в противоположном направлении примерно н а-5°, чтобы сохранить общий угловой момент постоянным. Таким образом, результирующий угловой момент равен нулю, поскольку противоположное вращение двух отдельных частей тела кошки уравновешивает друг друга.
Когда голова и передние лапы находятся на земле, кошка вытягивает передние лапы и укорачивает задние. Это позволяет задним лапам дотянуться до передних. Таким образом, изменив направление движения, кошка может повернуть задние лапы и привести их в соответствие с передними.
Когда все четыре лапы направлены к земле, кошка может совершить безопасную и удобную посадку.
К сожалению, мы, люди, не наделены этой удивительной способностью. Тем не менее, у людей есть разновидность корректирующего рефлекса, называемая рефлексом постурального выравнивания. К ним относятся зрительный правый рефлекс, лабиринтный правый рефлекс, шейный правый рефлекс и другие. Эти рефлексы, возможно, не спасут нам жизнь при падении, но они определенно помогают нам поддерживать правильную ориентацию тела и осанку.
Однако рефлекс вправления у кошек не делает их застрахованными от серьезных рисков, связанных с падением с большой высоты. Согласно одному исследованию, 96,5% кошек выжили после падения с высоты. Однако, несмотря на то, что они пережили падение, многие кошки получили различные переломы костей и необратимые физические изменения. Это говорит о том, что, несмотря на их способность быстро вставать на ноги, кошки не всегда остаются невредимыми после падения!
Почему кошки приземляются на 4 лапы: научное объяснение
Кошки обладают удивительной способностью правильно перестраивать свое тело после падения. Существует научное объяснение того, почему кошки приземляются на 4 лапы.
Независимо от того, из какого положения упала кошка, ей всегда удается перегруппировать свое тело в течение нескольких секунд. Приземление на 4 лапы — это естественный инстинкт, который проявляется у котят уже в первые недели их жизни.
В начале падения животное поворачивает голову, чтобы увидеть траекторию своего движения. Затем туловище выравнивается с головой. Передние лапы перемещаются ближе к голове, а задние широко раскрываются. Непосредственно перед ударом о поверхность спина изгибается. Сила удара в момент столкновения амортизируется мягкой подкладкой и развитыми мышцами ног.
Кошка может молниеносно приземлиться на четыре лапы по следующим причинам.
- эластичность позвоночника, в котором больше звеньев, чем в человеческом;
- хорошо развитый вестибулярный аппарат;
- небольшая масса тела.
Другие удивительные способности
Помимо умения правильно приземляться, кошка обладает и другими удивительными способностями.
Умение помещаться в любой ёмкости
Кошка без труда помещает свое тело в маленькие коробки, банки, посуду и другие неприспособленные для этого емкости. Причем неестественная поза кошки не причиняет никаких неудобств.
Лечение хозяев
Кошки — настоящие природные лекари. Они всегда испытывают сильные чувства к своим хозяевам и стараются лечь на больное место. Их положительное влияние на психику человека не оставляет сомнений.
Предчувствие неприятностей
Многочисленные случаи подтверждают тот факт, что кошки могут предсказывать стихийные бедствия, катастрофы и надвигающиеся человеческие беды. Кошки обладают высокоразвитой интуицией и острым слухом. Во время Второй мировой войны люди, жившие под бомбежками, часто ориентировались на поведение своих питомцев. Приближающиеся бомбардировщики узнавали по изменившемуся поведению кошки: она начинала беспокоиться и искать защиты. Кроме того, между кошкой и ее хозяином часто формируется сильная энергетическая связь, благодаря которой животное чувствует болезни и приближающуюся смерть.
Ориентация на местности
Известно много случаев, когда животное находило дом, несмотря на большие расстояния. Потерянные или намеренно брошенные кошки могут вернуться к своим хозяевам, даже если те находятся за тысячи километров от них. Многочисленные исследования подтвердили эти способности животных, но логического объяснения этому феномену пока не существует.
Кошки — удивительные существа, которых природа наделила различными способностями. Ученые пока не нашли научного объяснения некоторым из их талантов.
Эта книга — обширное собрание всего, что имеет отношение к кошкам: в ней можно найти смешные и ужасающие анекдоты о кошках, рассуждения о происхождении домашних кошек, справочник по болезням кошек, советы по обучению кошек различным трюкам, похвалы британским законам, запрещающим жестокость по отношению к кошкам, и, что нам интереснее всего, некоторое объяснение способности кошек всегда приземляться на лапы.
Представьте себе кошку, подвешенную за передние и задние лапы на двух неподвижных опорах. В таком положении она похожа на изогнутую ручку ящика — вариант (а) на рисунке.
Ее центр тяжести — точка, в которой сила тяжести действует на кошку в целом, — находится ниже опор. Если спина кошки изогнута, как в варианте (b), ее центр тяжести находится выше опор. Это неустойчивое положение.
Рассуждения лаек просты, убедительны и, конечно, правдоподобны, но небезупречны. Они применимы только тогда, когда кошка подвешена к неподвижным опорам, как показано на рисунке, что позволяет ей смещать центр тяжести так, чтобы он находился иногда выше, а иногда ниже точек подвеса. Кошка в свободном падении ни к чему не подвешена; изменение ее положения никак не влияет на ее устойчивость.
Стейблз, похоже, считает свое объяснение очевидным. Возможно, он позаимствовал его у физика Джеймса Клерка Максвелла.
В других книгах, многие из которых были написаны до того, как Максвелл заинтересовался опрокидыванием кошки, можно найти похожие объяснения этого явления. Нечто подобное можно найти, например, в книге М. Баттелла «Первые уроки естественной истории: домашние животные» 1836 года.
Но если мы сделаем шар, состоящий из небольшого свинцового сердечника в деревянной оболочке, как показано на рисунке слева, мы можем определить размеры сердечника таким образом, что объект в целом погрузится в воду и «зависнет» на определенной глубине под поверхностью воды; он «плавает» там, говоря словами Парана.
Но что произойдет, если сделать сферу асимметричной: вставить свинцовый сердечник подальше от геометрического центра деревянной сферы, как показано на рисунке справа? Тогда центр тяжести объединенной сферы будет находиться не в ее центре, а ближе к свинцовому сердечнику. Как поведет себя такая сфера по сравнению со сферой со свинцовым сердечником?
За десятилетия до Парана итальянский физик Джованни Альфонсо Борелли уже занимался этим вопросом в своем двухтомном труде De Motu Animalium — «Движение животных» от 1685 года. Борелли был заинтересован в изучении различных движений животных и мышц, которые их производят, с помощью математики и физики.
Благодаря важным исследованиям в этой области и твердому убеждению, что животных можно рассматривать как сложные автоматы, Борелли сегодня часто называют «отцом биомеханики».
Интерес Борелли к движению животных в воде привел его к исследованию проблемы шара, плавающего в жидкости. На примере неравномерно плотного шара Борелли обнаружил, что такой шар, падая с определенной высоты в толщу воды тяжелой стороной вверх, сначала опускается в точку, где силы плавучести и гравитации уравновешивают друг друга, и только затем вращается вокруг собственного центра, пока центр тяжести — свинцовое ядро — не окажется на дне.
Паран считал, что в данном случае движение происходит по более сложной схеме. Его преимущество заключалось в том, что за прошедшие годы были накоплены более глубокие знания по физике, которые он мог использовать для обоснования своих выводов.
Основополагающая книга Исаака Ньютона «Philosophiae Naturalis Principia Mathematica», часто называемая просто «Элементы», была опубликована в 1687 году, через несколько лет после работы Борелли, и представляла собой первую единую математическую теорию движения массивных тел.
Паран воспользовался некоторыми открытиями Ньютона и заявил, что сила тяжести и сила плавучести должны действовать в разных точках сферы. Сила плавучести должна тянуть вверх и действовать в геометрическом центре сферы, а сила гравитации должна тянуть вниз и действовать в центре тяжести.
Поскольку силы действуют в разных точках, заключает Паран, сфера обязательно будет вращаться вокруг точки, лежащей между этими двумя центрами, причем само вращение будет происходить в то время, когда сфера все еще погружается на равновесную глубину.
Объект, вращающийся во время падения, очень напоминает падающую кошку, и Паран, очевидно, думал о том же. Приведя свои математические аргументы, он заявил:
Согласно этому, кошки и некоторые другие животные того же вида, такие как скунсы, хорьки, лисы, тигры и т.д., при падении с возвышенности обычно падают на лапы, хотя их лапы сначала находились выше тела, и животные, следовательно, падали на голову. В воздухе, где у них нет твердой опоры, на которую они могли бы опереться, они, конечно, не упали бы по собственной воле.
Но страх, который они испытывают, заставляет их изогнуть спинной хребет так, что живот выталкивается вверх, и в то же время они тянутся головой и ногами к точке, с которой началось падение, как будто пытаются дотянуться до нее, что увеличивает силу этих частей, как рычагов.
Таким образом, центр тяжести животного смещается относительно центра фигуры и перемещается вверх, из чего следует, согласно демонстрации г-на Парана, что эти животные должны сделать полуоборот в воздухе, повернув ноги вниз, что почти всегда спасает им жизнь. Самое лучшее знание механики окажется в этом случае не более полезным, чем знание сбивчивой и невнятной поэзии.
Физики давно известны тем, что пытаются решить проблемы, упрощая их до такой степени, что они становятся смехотворно неузнаваемыми.
Что же помогает им это сделать?
Ученых давно интересовал этот вопрос. В XIX веке во французской академии исследователи, изучавшие поведение летающих животных, проводили эксперименты и с кошками. Варьируя высоту, на которую кошка выпрыгивала из рук экспериментатора, они смогли выяснить, что делает кошек отличными прыгунами.
Во-первых, ученые предположили, что хвост играет важную роль в полете кошки. Ведь в обычной жизни он имеет для них огромное значение.
Но когда они сделали серию фотографий падающих кошек, то увидели, что хвост здесь ни при чем. И кошки, у которых вообще нет хвостов, могут приземляться так же хорошо.
При более внимательном рассмотрении позы кошки на фотографии выяснились некоторые интересные факты. Из какого бы положения она ни начала падать, за долю секунды ее тело успевает развернуться в воздухе и приблизиться к земле.
Сначала она поворачивает голову, чтобы увидеть место падения. Если кошка слепая или плохо видит, ее падение обычно бывает неудачным. Затем она выравнивает туловище относительно головы. Ее передние лапы приближены к голове, а задние лапы открыты, как можно дальше от тела.
Все это она делает сразу и точно. Она также может выгнуть спину непосредственно перед приземлением.
Мягкие подушечки и сильные, хорошо развитые мышцы ног действуют как амортизаторы, поэтому сила удара при приземлении значительно гасится.
Гибкость кошки начинается с позвоночника!
Помимо мышц, для успешного полета также важны гибкие суставы позвоночника. В отличие от человека, у кошек в позвоночнике больше связок (у кошек 30 связок, у человека — 24). Это придает позвоночнику эластичность и способность изящно изгибаться назад, чему пытаются научиться и люди.
Прекрасно развитый вестибулярный аппарат позволяет животному ориентироваться в пространстве, инстинктивно оценивать все возможности и придавать телу правильное положение для приземления.
Кошки — маленькие и легкие животные. Их масса по отношению к поверхности тела гораздо меньше, чем у человека. Это также помогает ей правильно группировать свое тело.
Всегда ли кошки приземляются на 4 лапы?
Эта способность озадачивала ученых по крайней мере с начала XIX века. Были проведены многочисленные исследования и эксперименты. Первоначально считалось, что животные каким-то образом отскакивают от человеческих рук при полете и переворачиваются.
Однако французский ученый Этьен-Жюль Маре в 1894 году обнаружил, что это не так. Используя таймлапс-камеру, ему удалось записать приземление кошки со скоростью 6 0 кадров в секунду. Затем он просмотрел запись в замедленном режиме и увидел, как пушистая кошка поднимается на четыре лапы.
Полученные им данные впоследствии помогли другим ученым глубже изучить этот феномен. И этот рефлекс был назван «рефлексом выравнивания». В случае падения кошки способны правильно повернуть свое тело, чтобы благополучно приземлиться на лапы.
С помощью своего вестибулярного аппарата (расположенного в ушах) они точно знают, как повернуться. Животные сразу ориентируются и определяют, где «вниз», а где «вверх». Затем поворачивается голова, а за ней и тело.
Уникальный скелет кошек обеспечивает им быстрый поворот — у них нет ключиц, а гибкий позвоночник имеет до 30 позвонков. Поэтому они могут выпрямлять свое тело в нужном направлении с большой точностью и скоростью. При этом задние ноги во время «полета» вытягиваются немного вперед под телом, а передние приближаются к морде, чтобы защитить их от удара о землю.
Также рекомендуется чтение:
В США открыли бар для белок Три основные причины раздвоения клюва у попугаев Причины свисающего языка у собаки Самые невероятные, смешные и нелепые законы для животных
Интересно. Этот рефлекс развивается у всех представителей семейства кошачьих с 3-недельного возраста. А в 7 недель он полностью сформирован. Но иногда рефлекс не срабатывает, и кошка может действительно упасть, если упадет. Это зависит в основном от высоты, с которой «летит» кошка.
Читайте также: Баланопостит — заболевание половых путей у кошек
Травмы позвоночника
Травмы позвоночника возникают не только при падении из окна. Позвоночник животного может быть поврежден и в результате неудачного прыжка на мебель или другие поверхности. Во время падения животное рискует повредить поясничный отдел позвоночника, особенно если есть углы и выступы мебели. После происшествия животное, которое еще может двигаться, может спрятаться. Поэтому хозяин не сразу заметит проблему. Однако он увидит, что кошка встает на задние лапы при ходьбе. К другим симптомам относятся следующие:
- недержание;
- паралич передних конечностей;
- неуверенные движения;
- слабость;
- постоянно опущенный, вялый хвост.
Проблемы со спинным мозгом также приводят к врожденным аномалиям. Например, у мейнских кошек без хвостов существует риск развития у плода некомпрессии позвоночных дуг. Вы можете не понять причину проблемы, пока не подберете животное на улице
Если владелец заметил изменения в походке кошки, он должен обеспечить ей отдых. Если визит к ветеринару откладывается, кошку следует отделить от других животных в доме, поставив рядом с ней лоток, миску с едой и водой. Однако лучше всего, если задержка составит не более 1-2 дней.
Ветеринар определит причину проблемы с помощью осмотра, рентгена и миелограммы. Он может назначить операцию, чтобы разгрузить костный мозг или восстановить структуру позвоночника. В зависимости от тяжести травмы, операция полностью или частично восстановит функции конечностей.
С этой целью также может быть назначена физиотерапия. Кошкам также назначают противовоспалительные препараты для уменьшения отека вокруг травмы и окружающих тканей, а также обезболивающие средства и антибиотики.
Если кошка падает набок при ходьбе, ее конечности (передние или задние) могут не иметь достаточного кровоснабжения. Причинами этого являются ослабленное сердце или тромб. Последний вызывает внезапный паралич и снижение функции ног, боль и температуру конечностей. Другими симптомами сердечной недостаточности являются:
- кашель;
- затрудненное дыхание;
- потеря аппетита и веса;
- уменьшение активности.
В случае тромба проблемы с конечностями могут возникнуть до появления этих симптомов. Ветеринар назначит лекарства для разжижения крови и укрепления сердца. Врач может провести операцию по удалению тромба.
Чтобы предотвратить образование тромбов, владелец должен следить за количеством воды в рационе животного. Взрослому животному необходимо в среднем 100-120 мл жидкости в день, включая потребление консервов и других продуктов.
Если кошка заваливается на бок во время прогулки, причиной может быть средний отит. Чаще всего он вызывается бактериями. Дрожжи и другие грибки являются менее распространенными причинами. Инфекции и травмы внешних структур органа могут вызвать проблемы во внутреннем ухе. К ним относятся:
- микроскопические клещи;
- посторонние объекты;
- раны;
- доброкачественные полипы, растущие в среднем ухе.
Проблемы с равновесием — не единственный признак проблем с внутренним ухом. Симптомами, которые предшествуют или сопровождают их, являются:
- обильное слюноотделение;
- неспособность моргать;
- сложности при приеме пищи;
- отличия в размере зрачков;
- выделения из глаз и ушей.
