С какой частотой двигается язык кошки в процессе лакания
Кошки – от домашних до тигров и львов – всегда считались эталоном грации и ловкости. Их плавные движения, кажется, победили законы гравитации. Но, как выяснили ученые, удивительные способности кошек к гармоничному движению относятся не только к их передвижению, но и к таким мелочам, как процесс питья.
Кошки, большие и маленькие, лакают жидкости совсем не так, как, например, собаки. Они пьют, не погружая язык в жидкость, а лишь легко касаясь им поверхности,
выяснили исследователи Массачусетского технологического института (MIT), Технического университета Вирджинии и Принстонского университета. Их работу публикует Science.
Зрительно механизм лакания знаком каждому, кто наблюдал за тем, как есть и пьет домашняя кошка. Животное вытягивает язык вертикально вниз, а кончик языка, изогнутый назад в форме латинской буквы J, образует «ложечку». Таким образом, первой к поверхности жидкости прикасается лицевая (верхняя) сторона языка. Впервые этот механизм точно зафиксировал инженер из MIT профессор Гарольд Эджертон в 1940 году.
Однако с помощью современных методов видеосъемки, позволяющих фиксировать картинки с высокой частотой, ученые выяснили, что лицевая сторона языка – единственная поверхность, касающаяся жидкости.
Кошки, в отличие от собак, вообще не погружают «ложечки» своих языков в жидкость.
Механизм лакания у кошек более сложный и изящный. Гладкий кончик языка легко касается поверхности перед тем, как кошка резко поднимает язык. В результате образуется струйка между движущимся языком и поверхностью жидкости. Затем кошка закрывает рот, «откусывая» верхнюю часть струйки. Только это небольшое количество жидкости она выпивает за один раз, однако ее подбородок при таком механизме лакания остается сухим и чистым.
Кошка инстинктивно знает, как часто нужно лакать и в какой момент нужно закрыть рот, чтобы успеть получить порцию молока до того, как струйка, протянувшаяся от кончика языка до поверхности жидкости, разорвется под действием силы тяжести. Например, домашние кошки делают четыре «глотка» в секунду, каждый раз съедая столбик жидкости высотой 0,1 мм, а крупные кошки — тигры или львы — лакают гораздо медленнее.
Авторы работы изучили механизм этого процесса, проанализировав данные цифровых видео лакания домашних кошек (одним из «добровольцев» был кот руководителя исследования Романа Стокера), а также крупных животных из семейства кошачьих из зоопарков вблизи Бостона. Анализируя видеозаписи в замедленном режиме, ученые оценили скорость движения языка и частоту лакания. После этого они разработали математическую модель, в которую было включено число Фруда (мера соотношения сил инерции и гравитации). Для кошек всех размеров оно оказалось одинаковым, что говорит о совершенном балансе, достигнутом природой.
Для понимания динамики лакания была также создана механическая модель (на видео) кошачьего языка, который движется вверх и вниз над тарелкой воды. Таким образом исследователи полностью изучили механизм лакания.
«Количество жидкости, поглощаемое кошкой за один «глоток», зависит от размера ее языка и скорости его движения. Наша работа — экспериментальные измерения и теоретическое моделирование — показала, что кошка сама выбирает скорость лакания, чтобы максимально увеличить количество жидкости в «глотке». Значит,
кошки куда разумнее, чем думают некоторые люди, по крайней мере в том, что касается гидродинамики»,
— поясняет Джеффри Аристофф, математик, работающий над теоретическими моделями поверхности жидкостей.
Работа началась около трех с половиной лет назад. Стокер, изучавший механику передвижения бактерий в океане, обратил внимание на то, как его кот пьет молоко, и заинтересовался механизмом этого процесса. Его кот Катта Катта (что на языке австралийских аборигенов означает «звезды звезды») стал первым участником эксперимента. Правда он вел себя как «звезда»: когда ученые приходили с видеокамерой, чтобы заснять процесс лакания, кот часами не подходил к чашке. Однако исследователи продолжали работу, которая началась из простого человеческого любопытства, отмечает Стокер.
«Наука позволяет нам посмотреть на природные процессы с новой, неожиданной стороны и понять, как работают те или иные процессы, даже процесс принятия пищи моим котом. Это работа, но вместе с тем и увлечение. Этот проект мы сделали на энтузиазме, потому что всем нам — физикам, математикам, инженерам — было интересно. Мы не привлекали ни дополнительное финансирование, ни студентов, ни особо сложное оборудование. Разобраться в такой повседневной вещи, как лакание, нам позволило любопытство», — заключил он.
Источник
При лакании кошка создаёт намного меньше брызг, чем собака. И это не случайно – механика процесса совсем разная (фото MIT).
Процесс питья у кошек оказался куда сложнее, чем представлялось. Чтобы узнать, как жидкость попадает кошкам в пасть и почему удивительные создания развили именно такой механизм, биологи и инженеры провели эксперимент. Он показал, что элегантный механизм лакания у кошек использует тонкий баланс двух физических сил.
Чтобы выяснить, как кошки лакают, профессор Массачусетского технологического института (MIT) Гарольд Эдгертон (Harold Edgerton) использовал стробоскопическую съёмку ещё в 1940 году. Тогда стало известно, что кончик своего языка животные загибают не вперёд, что кажется логичным, а назад, так что первой в жидкость попадает верхняя часть языка. На этом вроде бы секрет лакания был раскрыт. Понадобилось ещё полвека, чтобы понять — это не так.
Теперь Роман Стокер (Roman Stocker) и его коллеги из MIT, политехнического института Вирджинии (Virginia Tech) и Принстона (Princeton University) показали: деликатные животные вовсе не пользуются языком как ложкой.
Более того, выясняется, что язык кошек практически не проникает ниже поверхности воды или молока, а только лишь слегка касается её. Эта тактика радикально отличается от лакания у собак, которые черпают жидкость, делая из языка подобие ложки.
Роман и его домашний кот по имени Cutta Cutta. Катта-Катта на языке аборигенов Австралии означает «звёзды-звёзды», – сообщает исследователь (фото MIT, Pedro Reis, Micaela Pilotto, Roman Stocker).
На это занятное исследование Стокера подтолкнуло наблюдение за собственным котом. Вместе со своим коллегой Педро Рейсом (Pedro Reis) Роман часами просиживал перед миской Катта-Катта, ожидая, когда тот соизволит попить.
Наготове стояла высокоскоростная камера. Снятые ею кадры и послужили опорой для дальнейшей работы. На представленном видео Катта-Катта лакает с замедлением в 12 раз.
Таким образом удалось узнать главный секрет лакания. Когда кончик языка дотрагивается до жидкости, некоторая её часть в силу адгезии прилипает к поверхности языка. А поднимается он очень быстро — за доли секунды. В результате часть воды или молока увлекается вверх. Между языком и поверхностью жидкости в миске формируется столбик, непрерывно меняющий свою длину и толщину.
В этом столбике борются две силы — инерции движущейся жидкости и тяжести. Этот хрупкий баланс постоянно меняется. Но кошка инстинктивно знает, в какой момент он наиболее точен: животное быстро закрывает рот, когда колонна жидкости имеет наибольший размер, при этом верхнюю часть вкусного столбика мурка словно откусывает. В следующем ролике заснято лакание Катта-Катта с замедлением в 67 раз.
Удивительная сноровка кошачьих, разумеется, выработалась в ходе эволюции. Если кошка поторопится закрыть рот, ей достанется меньше жидкости, а если чуть-чуть промедлит – молоко и вовсе упадёт обратно в миску и челюсти сомкнутся вокруг пустого места (фото Matt Debouge).
Опираясь на данные съёмок, авторы работы составили математическую модель лакания. А чтобы обобщить её на всех кошек, учёные нашли на YouTube записи, на которых были запечатлены лакающие тигры, львы, леопарды, ягуары, гепарды и рыси.
Внимательно рассмотрев кадры, биологи пришли к выводу, что большие кошки лакают точно так же, как домашние Felis catus. Разница только в частоте движений: домашняя кошка лакает около четырёх раз в секунду, а большие представители семейства кошачьих — несколько реже. И это согласуется с моделью: больше язык, больше объём воды, меньше скорость, при которой в столбе жидкости достигается баланс между инерцией и земным притяжением.
Для того чтобы уточнить тонкие детали процесса, учёные даже построили робототехнический заменитель языка кошки, с большой скоростью дотрагивающийся до воды и поднимающийся обратно. В видеоролике движение этого аппарата показано с замедлением в 100 раз.
Результат труда, начатого три года назад, ныне оформлен в виде статьи в Science. Основываясь на выведенных уравнениях, авторы научились предсказывать частоту лакания в зависимости от массы тела. Измерения фактической частоты по съёмкам показали, что модель верна. Значит, принцип питья оказался неизменен для кошек всех размеров.
Катта-Катта заодно помог исследователям обнаружить, что крошечные волоски на языке, которые, как когда-то предполагалось, помогают кошкам захватывать жидкость, не участвуют в процессе (фото MIT, Pedro Reis, Micaela Pilotto, Roman Stocker).
Стокер подчёркивает, что модель лакания появилась в результате наблюдения за повседневными вещами. «Наука позволяет нам взглянуть на природные процессы другими глазами и понять, как всё это работает, даже если это всего лишь выяснение того, как мой кот поглощает свой завтрак, — рассказывает Роман в пресс-релизе MIT. — Этот проект был для меня кульминацией командной работы и творчества. Мы осуществили его без какого-либо финансирования, без аспирантов, без особо сложных аппаратов».
Остаётся сказать, почему коты пришли к такому странному способу поглощения жидкости. Точно это неизвестно. Однако у Романа и его коллег имеется предположение: всё дело в некоторой нелюбви кошек к воде и их природному стремлению к чистоте.
Кошачий способ лакания намного аккуратнее собачьего. Он позволяет в большей степени сохранить сухими чувствительные области вокруг носа и великолепные усы (вибриссы), помогающие хищнику ориентироваться в темноте. «Я бы сказал, кошки больше знают о механике жидкостей, чем собаки», — с улыбкой резюмирует Стокер.
- биология
- кошки
- животные
- домашние животные
Источник
Долго люди задавались вопросом, как же происходит процесс «забора жидкости» у кошек и почему брызг при этом создается гораздо меньше, чем при аналогичном процессе у собак. И вот кто-то умный догадался заснять лакание кошки в заааамеееедлеееннооом режиме с помощью современных технических средств.
Кошки лакают очень быстро, и ранее считалось, что жидкость попадает к ним в пасть «цепляясь» за шершавый кошачий язык и не успевая вылиться обратно. Однако на самом деле все оказалось намного сложнее, чтобы напиться, кошки используют сложную комбинацию двух физических сил.
Разрешить вопрос механики кошачьего лакания еще в 1940 году решил Гарольд Эдгертон, для чего он использовал стробоскопическую съемку (фотографирование с несколькими вспышками на один кадр). Этот эксперимент показал, что кошки во время питья загибают кончик своего языка не вперед (дабы создать своего рода черпак, что укладывается в логику человеческого мышления), а назад, так что первой в жидкость попадает верхняя часть языка. Казалось, вот вроде бы и все, никакого секрета больше нет, и любопытство было удовлетворено. Возможно, именно поэтому потребовалось целых полвека, чтобы понять, что все не просто так, и кошки до сих пор хранят свою тайну.
Однако, все тайное когда-нибудь становится явным, собратьев по разуму невольно сдал кот по кличке Катта-Катта, которому довелось угодить на ПМЖ к Роману Стокеру, сотруднику Массачусетского технологического института.
Как и положено адепту MIT, Стокер является весьма любознательным и инициативным человеком. Вместе со своим коллегой Педро Рейсом, не менее любознательным и инициативным, они часами (!) просиживали возле миски Катта-Катта, ожидая когда тот соизволит попить (бедный кот, мне бы тоже пить расхотелось, если бы надо мной зависали два огромных дядьки с видеокамерами). Жажда взяла верх над подопытным Катта-Катта, и он таки попал под прицельный взгляд высокоскоростной камеры, которая засняла процесс лакания с замедлением в 12 раз.
В итоге выяснялось, что язык кошек практически не проникает ниже поверхности жидкости, а только лишь слегка касается её. Этот способ полностью отличается от лакания у собак, которые пьют, делая из языка подобие того самого черпака. Для кошек природа изобрела гораздо более сложный механический процесс: когда кончик кошачьего языка дотрагивается до жидкости, некоторая её часть в силу адгезии прилипает к поверхности языка, поднимаясь очень быстро — за доли секунды, язык увлекает часть жидкости вверх. Таким образом, между языком и поверхностью жидкости в миске формируется столбик, непрерывно меняющий свою длину и толщину. В этом столбике борются две силы — инерции движущейся жидкости и тяжести. Этот хрупкий баланс постоянно меняется. Но кошка инстинктивно знает, в какой момент он наиболее точен: животное быстро закрывает рот, когда колонна жидкости имеет наибольший размер.
Жажда мучила Катта-Катта… Так сильно, что, не смотря на двух дядек, он решился в очередной раз угодить под видеокамеры, заснявших его теперь с замедлением в 67 раз.
Добившись от своего кота всего, что ему было нужно, Стокер, как истинный исследователь класса MIT, не остановился только на раскрытии секрета лакания. Вместе со своим коллегой они разработали математическую модель (а куда ж без неё в современном научном мире?), обобщили её на всех из породы кошачьих и даже, для того чтобы уточнить тонкие детали процесса, построили робототехнический заменитель языка кошки (! как говорится, я под столом), с большой скоростью дотрагивающийся до воды и поднимающийся обратно. В видеоролике движение этого аппарата показано с замедлением в 100 раз.
Исследование заняло три года. Благодаря ему, авторы вывели уравнения кошачьего лакания и научились предсказывать его частоту в зависимости от массы тела.
Катта-Катта стал звездой (хотя звездным котом он был изначально, на языке аборигенов Австралии его имя означает «звезды-звезды») — количество просмотров роликов с его участием на youtube перевалило за несколько десятков тысяч, наверное, скоро его пригласят сниматься в рекламе, а там и Голливуд не за горами! 😀
Напоследок, поделюсь предположением, высказанным Стокером, почему же коты лакают именно так, а не иначе. Всё дело в некоторой нелюбви кошек к воде и их природному стремлению к чистоте.
Кошачий способ лакания намного аккуратнее собачьего. Он позволяет в большей степени сохранить сухими чувствительные области вокруг носа и великолепные усы (вибриссы), помогающие хищнику ориентироваться в темноте. «Я бы сказал, кошки больше знают о механике жидкостей, чем собаки», — с улыбкой резюмирует Стокер.
Источник
tulyachka все записи автора
При лакании кошка создаёт намного меньше брызг, чем собака. И это не случайно – механика процесса совсем разная (фото MIT).
Процесс питья у кошек оказался куда сложнее, чем представлялось. Чтобы узнать, как жидкость попадает кошкам в пасть и почему удивительные создания развили именно такой механизм, биологи и инженеры провели эксперимент. Он показал, что элегантный механизм лакания у кошек использует тонкий баланс двух физических сил.
Чтобы выяснить, как кошки лакают, профессор Массачусетского технологического института (MIT) Гарольд Эдгертон (Harold Edgerton) использовал стробоскопическую съёмку ещё в 1940 году. Тогда стало известно, что кончик своего языка животные загибают не вперёд, что кажется логичным, а назад, так что первой в жидкость попадает верхняя часть языка. На этом вроде бы секрет лакания был раскрыт. Понадобилось ещё полвека, чтобы понять — это не так.
Теперь Роман Стокер (Roman Stocker) и его коллеги из MIT, политехнического института Вирджинии (Virginia Tech) и Принстона (Princeton University) показали: деликатные животные вовсе не пользуются языком как ложкой.
Более того, выясняется, что язык кошек практически не проникает ниже поверхности воды или молока, а только лишь слегка касается её. Эта тактика радикально отличается от лакания у собак, которые черпают жидкость, делая из языка подобие ложки.
На это занятное исследование Стокера подтолкнуло наблюдение за собственным котом. Вместе со своим коллегой Педро Рейсом (Pedro Reis) Роман часами просиживал перед миской Катта-Катта, ожидая, когда тот соизволит попить.
Наготове стояла высокоскоростная камера. Снятые ею кадры и послужили опорой для дальнейшей работы. На представленном видео Катта-Катта лакает с замедлением в 12 раз.
Таким образом удалось узнать главный секрет лакания. Когда кончик языка дотрагивается до жидкости, некоторая её часть в силу адгезии прилипает к поверхности языка. А поднимается он очень быстро — за доли секунды. В результате часть воды или молока увлекается вверх. Между языком и поверхностью жидкости в миске формируется столбик, непрерывно меняющий свою длину и толщину.
В этом столбике борются две силы — инерции движущейся жидкости и тяжести. Этот хрупкий баланс постоянно меняется. Но кошка инстинктивно знает, в какой момент он наиболее точен: животное быстро закрывает рот, когда колонна жидкости имеет наибольший размер, при этом верхнюю часть вкусного столбика мурка словно откусывает. В следующем ролике заснято лакание Катта-Катта с замедлением в 67 раз.
Опираясь на данные съёмок, авторы работы составили математическую модель лакания. А чтобы обобщить её на всех кошек, учёные нашли на YouTube записи, на которых были запечатлены лакающие тигры, львы, леопарды, ягуары, гепарды и рыси.
Внимательно рассмотрев кадры, биологи пришли к выводу, что большие кошки лакают точно так же, как домашние Felis catus. Разница только в частоте движений: домашняя кошка лакает около четырёх раз в секунду, а большие представители семейства кошачьих — несколько реже. И это согласуется с моделью: больше язык, больше объём воды, меньше скорость, при которой в столбе жидкости достигается баланс между инерцией и земным притяжением.
Для того чтобы уточнить тонкие детали процесса, учёные даже построили робототехнический заменитель языка кошки, с большой скоростью дотрагивающийся до воды и поднимающийся обратно. В видеоролике движение этого аппарата показано с замедлением в 100 раз.
Результат труда, начатого три года назад, ныне оформлен в виде статьи в Science. Основываясь на выведенных уравнениях, авторы научились предсказывать частоту лакания в зависимости от массы тела. Измерения фактической частоты по съёмкам показали, что модель верна. Значит, принцип питья оказался неизменен для кошек всех размеров.
Стокер подчёркивает, что модель лакания появилась в результате наблюдения за повседневными вещами. “Наука позволяет нам взглянуть на природные процессы другими глазами и понять, как всё это работает, даже если это всего лишь выяснение того, как мой кот поглощает свой завтрак, — рассказывает Роман в пресс-релизе MIT. — Этот проект был для меня кульминацией командной работы и творчества. Мы осуществили его без какого-либо финансирования, без аспирантов, без особо сложных аппаратов”.
Остаётся сказать, почему коты пришли к такому странному способу поглощения жидкости. Точно это неизвестно. Однако у Романа и его коллег имеется предположение: всё дело в некоторой нелюбви кошек к воде и их природному стремлению к чистоте.
Кошачий способ лакания намного аккуратнее собачьего. Он позволяет в большей степени сохранить сухими чувствительные области вокруг носа и великолепные усы (вибриссы), помогающие хищнику ориентироваться в темноте. “Я бы сказал, кошки больше знают о механике жидкостей, чем собаки”, — с улыбкой резюмирует Стокер.
источник
Источник