Анатомические особенности кошачьего позвоночника объясняют механизм приземления на лапы

Научное исследование, опубликованное в издании «The Anatomical Record», предоставило новое анатомическое обоснование механизма, благодаря которому кошки неизменно приземляются на четыре лапы после падения. Ученые сфокусировались на изучении механических свойств позвоночника этих животных, чтобы детально понять уникальный маневр выпрямления в воздухе. Работа выявила ключевые структурные различия в строении спины, которые обеспечивают эту способность.

Исследователи установили, что грудной отдел позвоночника кошки обладает исключительной подвижностью, позволяющей ему совершать значительные вращательные движения. В ходе экспериментов с образцами позвоночников пяти пожертвованных животных было зафиксировано, что диапазон скручивания грудного отдела примерно в три раза превышает показатели поясничного отдела. Кроме того, жесткость грудного отдела оказалась примерно на треть ниже, чем у более тяжелой и жесткой поясничной части. Эта переменная гибкость, по мнению исследователей, играет важную роль не только в спасении при падении, но и в других высокоскоростных маневрах, таких как галоп.

Анализ видеозаписей падений, снятых с частотой 1000 кадров в секунду, подтвердил последовательный характер ротации тела. Было обнаружено, что верхняя часть туловища совершает поворот первым, опережая нижнюю часть тела на интервал от 70 до 90 миллисекунд. Эта асимметрия в движении, где передняя половина тела, составляющая около половины общей массы, поворачивается быстрее, объясняется использованием кошкой закона сохранения момента импульса путем изменения конфигурации конечностей. Ученые из Университета Ямагути, возглавляемые ветеринарным физиологом Ясуо Хигуруши, также отметили, что у некоторых исследованных особей наблюдался устойчивый перекос в сторону поворота на правую сторону.

Исследование, которое продолжает изучение феномена, известного с 1894 года благодаря работам Этьена-Жюля Маре, выявило наличие «нейтральной зоны» в грудном отделе позвоночника. Эта зона представляет собой диапазон скручивания, требующий минимальных усилий, и составляет около 47 градусов; поясничный отдел такой зоны не имел. Хотя ученые признают возможное влияние рассечения ребер на механические свойства образцов, их выводы согласуются с результатами исследований, проведенных на живых кошках в 1998 году.

Понимание этой сложной биомеханики, основанной на анатомических различиях, имеет прикладное значение. Специалисты полагают, что полученные данные могут быть использованы для усовершенствования математических моделей движения животных и для разработки более эффективных методов лечения травм позвоночника в ветеринарной практике. Кроме того, принципы, лежащие в основе этого маневра, представляют интерес для инженеров-робототехников, работающих над созданием более маневренных и самостабилизирующихся мягких роботов.