Как пьют кошки замедленная съемка. Скоростная съёмка раскрыла секрет кошачьего лакания

Наверняка все видели, как кошка лакает молоко, а многие при этом и задумывались - ну почему природа избрала такой неожиданный способ для питья у этих животных?

Всё дело в том, что губы хищников, в частности кошек, обладают гораздо меньшей подвижностью, чем у травоядных или человека. Проще говоря, губы кошек не способны вытягиваться «трубочкой», однако пить как-то надо, вот и был найден выход - затягивать жидкость в рот с помощью языка.

Механизм лакания

Вопрос о том, как именно пьют кошки, волновал ученых давно, и в 40-х годах прошлого века профессор Г. Эдгертон из Массачусетского технического института использовал стробоскопическую съёмку для того, чтобы раскрыть механизм кошачьего лакания.

Работы по изучению того, как пьёт кошка, были продолжены в наше время с помощью высокоскоростной съёмки. На этом замедленном видео хорошо видно, как кошка лакает молоко и какие именно движения совершает кошачий язык.

Однако выводы Эдгертона о том, что кошки при лакании используют язык как своеобразную перевёрнутую ложку, оказались не совсем верными. Ряд учёных из различных научных заведений, включая тот же Массачусетский технический институт, доказали, что все дело в адгезии (прилипании жидкости к языку) и высокой скорости движений.

Коты пьют молоко: подборка видео

Вместе с тем, сказанное выше вовсе не означает, что коты готовы ограничиться только данными им природой способностями. Если, конечно, им немного помогут.

Посмотрите видео, на котором кот пьёт молоко прямо из-под коровы.

Ну, и наконец, ещё одно видео котов, пьющих молоко. Причём даже сражающихся за него. Правда, очень вежливо и спокойно.

Кот открывает банку с молоком и требует бутылочку

Некоторые питомцы проявляют просто недюжинные умственные способности, чтобы добыть вожделенное лакомство. Посмотрите, как кот открывает банку с молоком.

А этот, не такой уж и маленький кот сосёт молоко из бутылочки, буквально вырвав её из рук хозяина.

Макает в блюдце лапу

Допустим, кот лакает молоко из маленького блюдца - что здесь такого? А то, что делает он это ну очень необычно - лениво развалившись, макая лапу.

news.mit.edu, Denise Brehm, 2010г.

Проведённые исследования показывают, что даже в том, как лакать воду , кошки достигли совершенства. Они делают это эффективнее всех остальных животных, пьющих жидкость подобным образом.

Не подлежит сомнению природная грация и изысканность движений домашних кошек. Но знаете ли Вы, что эти же определения относятся и к тому, как кошки пьют?

Известно, что когда кошка лакает, она вытягивает свой язык прямо вниз, а кончик загибает назад так, что верхняя часть языка первой касается поверхности жидкости. Впервые это было установлено при съемках процесса лакания в 1940 году, которые провёл Гарольд Юджин «Док» Эджертон (англ. Harold Eugene "Doc"), американский инженер и изобретатель, специализировавшийся в области электротехники, профессор Массачусетского Технологического Института (MIT). Он впервые использовал стробоскопический эффект в фотографии, чтобы получить снимки разбитого на отдельные части действия.

Видео: Pedro M. Reis, Sunghwan Jung, Jeffrey M. Aristoff , Roman Stocker

Однако, последние высокоскоростные видеозаписи, сделанные в MIT, Политехническом университете Виргинии и Принстонском университете показали, что кончик кошачьего языка является единственной частью, соприкасающейся с жидкостью. Кошки, в отличие от собак, не погружают весь язык в воду, черпая её подобно ковшу. Когда кошка пьёт, её техника гораздо тоньше и элегантнее. Мягкий кончик языка едва касается поверхности жидкости до того, как кошка вытягивает свой язык обратно. При этом образуется столб жидкости между языком и поверхностным слоем воды. Кошка закрывает рот, отсекая верхнюю часть столба так, что подбородок остаётся сухим.

Когда кошачий язык касается поверхности воды, жидкость прилипает к нему, подобно тому, как вода прилипает к человеческой ладони, если прислонить её к воде. Но кошка двигает языком так быстро, что на долю секунды жидкость сохраняет направление движения. Следуя за языком, вода преодолевает силу притяжения, которая тянет её вниз, к блюдцу. Кошка инстинктивно чувствует этот тонкий баланс сил. Она закрывает рот в тот момент, когда гравитация начинает «побеждать» силу поверхностного натяжения. Если бы она делала движения медленнее, столб жидкости бы разрушался, вода стекала обратно в миску, а язык попадал бы в рот сухим.

Домашняя кошка пьёт, циклически двигая языком четыре раза в секунду, тогда как представители больших видов, такие как тигры, заметно реже. Тигры могут себе это позволить, так как их язык гораздо больше, поэтому равновесие между силами гравитации и инерции наступает позже.

Учёные анализировали скоростные видеозаписи как домашних, так и больших кошек - тигров, львов, ягуаров из зоопарка Новой Англии (Бостон). Кроме того, был обработан большой объём записей процесса лакания больших кошек, доступных на YouTube.

В результате была определена скорость и частота движения языка по ходу питья. Получив эти данные, зная размер языка, исследователи создали математическую модель лакания, которая позволяла описать взаимодействие силы поверхностного натяжения и силы тяжести. Выяснилось, что для кошек любого размера, частота, с которой они лакают жидкость, соответствует максимально эффективному значению.

Для лучшего понимания тонкой динамики процесса, исследователи создали роботизированную версию кошачьего языка, движущегося вверх-вниз над блюдцем с водой. Это позволило им изучить различные аспекты того, как пьёт кошка, а в итоге - описать механизм, лежащий в основе этого процесса.

"Это одна из лучших наших работ, которую я могу припомнить, иллюстрирующая, как, по новому посмотрев на давно знакомые вещи, удаётся увидеть то, чего раньше никто не замечал", - сказал профессор Стивен Фогель из Университета Дьюка (Steven Vogel, Duke University), биомеханик, не участвовавший в проекте. "Теперь, зная результаты, я вижу, что описание и предлагаемые объяснения процесса, полностью соответствуют моим собственным случайным наблюдениям за тем, как пьют кошки".

Исследователи начали работу три года назад, когда Stocker, изучавший биофизику движения микробов в океане, заинтересовался тем, как пьёт его кот. Именно он, 8-летний Cutta Cutta, запечатлён на видео и фото исследователей. Подобно кинозвёздам (Cutta Cutta – на языке аборигенов значит “stars stars”), не стеснялся заставлять людей ждать. Stocker и Reis часами дежурили с камерами наготове, ожидая пока Cutta Cutta подойдёт к блюдцу, чтобы попить.

Наука позволяет нам посмотреть на естественные процессы другими глазами, понять, как они протекают, даже если изучается такая прозаическая вещь, как кошачье лакание. Этот проект потребовал организованной командной работы, творческого подхода к делу. Исследования были проведены без какого-либо финансирования, привлечения ассистентов, без большого количества оборудования. Они стали подтверждением того, что очень интересные, неожиданные результаты можно получить, изучая явления, являющиеся частью нашей повседневной жизни.

Наверное, мало найдется людей, которые никогда бы не видели, как пьет кошка. И многие из них задумывались, как именно она это делает. С человеком в этом плане все понятно – он просто всасывает воду. Так же, кстати поступают и многие другие животные – овцы, коровы, не говоря уж о наших ближайших родственников. Собачьи поступают иначе – они для питья используют язык, который превращается в ложку.

Кошки же ведут совершенно иначе. Еще раз представьте собачью миску – вода разбрызгивается, морда, вся мокрая. Кошки же походят к водопою деликатно, лакают аккуратно, остаются при этом чистенькие и сухие. Просто идеальные воришки – стоит только отвернутся и сметанного похитителя можно опознать только по довольной морде.

Еще в 1940 году Гарольд Эдгертон из Массачусетского технологического института занимался изучением способов питья у кошек. Его инновацией было использование стробоскопической съемки. Тогда удалось установить только «неправильный» загиб языка, не вперед ложкой, а назад.

Работы Эдгертона продолжил Роман Стокер из того же института и его коллеги. Подвигло ученого на такой шаг наблюдение за собственным котом. Роман записывал на видео процесс и потом просматривал записи в очень, замедленном режиме (до 67 раз). Кстати просмотр записей оказывается полезным не только для научных исследований, но и для получения скидок, которые дает, например, интернет-магазин skveez.com . И результаты оказались ошеломляющими. Начать с того, что бытовало мнение о необходимости волосков на языках кошачьих именно для лакания. В исследованиях доказано, что это не так. Механизм совершенно отличен, от всех иных способах питья. Кошка лишь слегка касается языком жидкости и только самой поверхности. Часть воды прилипает к языку за счет адгезии. Затем следует быстрое движение языка, в результате которого вода увлекается вслед за языком, и начинает приподниматься, образуя столбик. Причем процесс образования этого столбика нелинейный – сначала идет наращивание объема водного столба, потом достигается некоторый максимум и далее столбец истощается и падает. Вот в момент наибольшей полноты столбца кошка быстро смыкает челюсти, как бы откусывая верхнюю часть столбца. Просто удивительно как мог возникнуть именно такой механизм питания. Тем более, что необходим очень тонкий баланс в определении момента «откусывания»: чуть раньше или позже и животному достанется значительно меньшее количество жидкости.

Предполагается, что причиной такого интересного поведения стала особая чувствительность вибрисов кошек, расположенных на морде, нелюбовь к намоканию. Что еще интересно, такой способ характерен для всех представителей кошачьих. Это было проверено учеными по видеозаписям больших кошек (львов, тигров, леопардов). На основе разработанной математической модели был создан робот-лакатель. А так же показано, что частота лакания обратно пропорциональна размеру кошки и языка соответственно.

И кошки, и собаки не могут пить как человек: мышцы их щек не позволяют им втягивать жидкость внутрь так, как это делаем мы с вами. Поэтому воду они лакают - но как они это делают?

Счастливые хозяева, в доме которых живут и кошки и собаки, наверняка обращали внимания, что кошки при лакании разбрызгивают гораздо меньше жидкости. Это происходит не потому, что кошки более чистоплотные, а потому, что кошки и собаки пьют по-разному. Более того, лакание кошек - это сложный физический процесс !

Но начнем с собак: их механизм лакания очень просто для восприятия. Наклоняясь над миской, собака высовывает язык и загибает кончик назад, превращая его в маленькую ложку-черпак. Это ложку собака опускает в воду и заносит обратно в рот (разбрызгивая воду вокруг, причем чем крупнее собака - тем сильнее).

А теперь перейдем к кошкам. При лакании кошка тоже выгибает язычок назад, но при этом не пытается зачерпнуть им воду. С большой скоростью она ударяет сгибом языка по воде и сразу убирает его , и под действием сил натяжения на поверхности воды образуется небольшой водяной столбик, который кошка заглатывает, захлопнув рот.

Роман Стокер (Roman Stocker), большой любитель кошек и любопытный ученый, и его команда инженеров из Массачуссетского технологического института (MIT) провели исследование, в ходе которого показали, что кошка не просто пьет воду таким интересным способом, но и делает это максимально эффективно: её движения точно рассчитаны так, чтобы поглощать максимальное количество воды с минимальными усилиями. Для того чтобы это показать, ученые даже построили специального робота, работу которого сравнивали с собственными домашними кошками.

Наверное, каждый владелец кота или кошки хотя бы раз наблюдал за тем, как его питомец лакает воду. У этих животных данный процесс получается непринужденным и очень аккуратным. Кошка пьет воду совсем не так, как человек. Она лакает, погружая в жидкость самый кончик языка, а затем быстро убирая его в рот.

Собака пьёт воду иначе. Она делает язык в форме ложки, после чего зачерпывает им воду и глотает. В отличие от кошек, у собак процесс поглощения воды происходит менее аккуратно: они могут разбрызгивать жидкость.

Процесс поглощения жидкости

Специально для того чтобы найти ответ на этот вопрос, ученые проводили исследования. В процессе они выяснили, что особый механизм поглощения жидкости у этих животных связан с поверхностным натяжением, которым обладает вода. Если понаблюдать за котом, то можно увидеть следующее: когда животное хочет сделать глоток, оно выгибает кончик языка в виде буквы L, после чего касается водной глади ровной частью изгиба. Затем животное очень быстро поднимает язык.

Язык кошки действует наподобие поршня. Он тянет за собой столбик воды. Это хорошо видно на замедленной съемке процесса лакания. Как только часть жидкости попадает кошке в рот, она глотает ее. Это необходимо сделать быстро, чтобы не дать воде осесть. Пьющая кошка погружает язык в воду 4 раза за секунду.

В более медленном ритме у животного лакать питьевую воду просто не получится. За каждый раз зверьку попадает в рот примерно 0,1 мл воды.

Почему природа придумала такой сложный механизм поглощения жидкости у котов? Все дело в том, что эти животные не очень любят воду. Наверное, почти каждый владелец знает, как трудно искупать кошку. Именно из-за неприязни к жидкости пушистые хвостатые пьют таким образом, чтобы не намочить шубку и усы. Наслаждаясь водой, животное остается полностью сухим.

Съемка раскрыла секрет лакания

Для объяснения природы лакания специалист Гарольд Эджертон из Массачусетского технологического института в 1940 году проводил эксперимент, в ходе которого использовал стробоскопическую съёмку. Тогда же было доказано, что животное при лакании сначала касается поверхности воды верхней частью язычка.