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)
Биолог Дж. Б. С. Холдейн в книге «Possible Worlds and Other Essays» (1927) так рассказал о последствиях падения разных животных: «Сила земного притяжения доставляет много неприятностей обычному человеку, но для великанов — это настоящее бедствие. Для мыши или другого мелкого животного сила притяжения практически не опасна. Можно уронить мышь в угольную шахту глубиной в 1000 ярдов: достигнув дна, мышь, отделавшись легким сотрясением, убежит. Крыса, вероятно, погибнет от такого падения, хотя она останется невредимой, упав с высоты 11-этажного дома. Человек, упавший с такой высоты, погибнет, а лошадь превратится в лепешку. Сопротивление воздуха движению объекта пропорционально площади его поверхности. Разделим длину, ширину и высоту животного на 10). Его вес уменьшится в 1000 раз, а поверхность тела только в 100. Таким образом, сопротивление воздуха при падении небольшого животного будет в 10 раз больше, чем скорость падения. Насекомое поэтому не боится силы тяжести: оно может падать без опасения и удивительно спокойно разгуливать по потолку».
Джон Форрестер (Эдинбург, Великобритания)
Пчелка, лети домой!
Недавно я ехал в поезде и заметил, как в вагон влетела большая пчела. Когда мы проехали десять миль, пчела на одной из остановок вылетела. Сможет ли она найти дорогу домой, не пользуясь услугами железнодорожного транспорта? Если нет, способна ли она интегрироваться в новую семью либо колонию или ей предстоит столкнуться с противодействием?
Крис Болл (вопрос поступил по электронной почтебез указания обратного адреса) Пчела, скорее всего, найдет дорогу домой. Судя по ее крупному размеру, это была либо матка, либо шмель — особь из семейства Bombus. Пчелы предпринимают ознакомительные полеты, дабы запомнить, ориентиры вблизи и вдали от своего гнезда. Помимо этого, они также ориентируются по солнцу, делая поправку с помощью встроенных «часов» на его положение на небосводе. Мой друг Марк О'Нилл выпустил рабочих особей видов шмель земляной (Bombus terrestris) и шмель луговой (Bombus pratorum) из точек, находившихся на разном удалении от их гнезда (каждая следующая точка была дальше предыдущей), и все они благополучно вернулись домой, даже те, что были выпущены за 6 км от шмелиного гнезда. Шмелей отвезли к отправным точкам на машине в надежде на то, что их «система навигации» даст сбой, как того можно было ожидать в случае с пчелой, залетевшей в вагон. Но, вероятно, встроенные «часы» пчел, отслеживающие движение дневного светила, помогли им сориентироваться по солнцу и вернуться в знакомую местность в районе их гнезда, где путеводной нитью им служили визуальные подсказки. Умение находить свое гнездо при полетах на дальние расстояния — жизненно важная необходимость для пчел, поскольку в месте своего обитания они не всегда могут найти пищу. Очень крупные самки таких одиночных, необщественных видов, как антофора (Anthophora) и пчела-плотник (Proxylocopa) — их биологию гнездования я изучал в пустыне Негев (Израиль), — всегда летят из своего гнезда прямо за горизонт, образуемый склоном холма, возвышающегося на удалении 0,5 км. С вершины этого холма я не увидел подходящего цветущего луга в соседней долине. По моим подсчетам, в поисках пищи пчелы улетали от гнезда как минимум на 4 км; соответственно, расстояние полета в оба конца составляло не менее 8 км. Известно, что рабочие особи маленькой медоносной пчелы (Apis mellifera) в поисках пищи могут удаляться от улья и на 13 км, даже в лесистой местности, а самки некоторых крупных видов пчел, обитающих в Центральной и Южной Америке, как полагают, летают за пищей на расстояние до 30 км. Если залетевшая в вагон особь была маткой вида Bombus, вполне вероятно, что она могла бы внедриться в колонию пчел того же вида: она затаилась бы в гнезде на некоторое время, пропитываясь запахом колонии, и таким образом избежала бы агрессивного приема со стороны хозяев. Готовая отложить яйца матка с агрессивными наклонностями могла бы убить матку-хозяйку и занять ее место. Но усталая и дезориентированная пчела, залетевшая в чужую колонию, рискует быть убитой рабочими особями, Как показывают наблюдения, все эти виды поведения характерны и для шмелей. Самка антофора, потерявшая свой дом, может устроить себе новое гнездо, если найдет поблизости подходящее место. Но, насколько мне известно, никому еще не доводилось видеть, чтобы заблудившиеся особи одиночных видов устраивали себе гнезда в незнакомом месте.
