Кошачий выверт. Почему для кошки безопаснее упасть с десятого этажа, чем со второго?

Известно, что кошка всегда приземляется на лапы, в каком бы положении она ни находилась в начале падения. В значительной степени это происходит из-за уникальной способности кошки, которую в разное время называли по-разному: кошачий переворот, рефлекс восстановления правильной ориентации, кошачий выверт. При этом при падении с больших высот шансы кошки на выживание оказываются выше, чем с малых? Эту проблему кошачьего переворота Гбур рассматривает в специальной главе своей книги, несколько отрывков из которой мы предлагаем нашим читателям:

«Кошки как хранители тайн»

В ⁠1825 году несколько ⁠британских газет рассказали о трагедии, ⁠связанной с кошками.

Известный Мангеймский телескоп, шедевр знаменитого венгерского оптика Шпайгера, был уничтожен несколько дней назад самым необычным образом. Один служитель Обсерватории вынул из телескопа линзы, чтобы протереть их, а затем поставил обратно, не заметив, что за это время в трубу телескопа забралась кошка. Ночью это животное, встревоженное сильными лучами лунного света, попыталось убежать; но ее усилия опрокинули инструмент, и он, упав на землю с верхушки башни, разбился на куски.

Американский поэт Энтони Бликер предположил, что кошка при падении погибла, и это событие вдохновило его на написание стихотворения «Обращение девицы Шпайгер к ее кошке» — воображаемую жалобу дочери астронома на потерю любимого питомца. Вот небольшой кусочек из этого стихотворения:

Событие это трагично как для кошки, так и для астронома — если считать, конечно, что оно действительно имело место. Однако есть серьезные причины усомниться в этой истории в том виде, как она здесь рассказана. Трудно также представить себе дорогостоящий ультрасовременный телескоп, ненадежно установленный на крыше какой-то башни, где он легко может опрокинуться и упасть вниз. Кроме того, ни в одном астрономическом журнале тех дней нет упоминания о подобном катастрофическом событии в Мангейме.

Мы могли бы также усомниться в том, что кошка Шпайгера — если она когда-либо существовала, — погибла во время падения. Рефлекс переворачивания помогает кошачьим выживать после неожиданных срывов и падений, но появление в городах высотных зданий позволило кошкам в полной мере продемонстрировать всем еще одно сопутствующее умение, возможно даже более загадочное: кошки не просто имеют хорошие шансы выжить после падения с высоты; при падении с особенно больших высот их шансы на выживание оказываются даже выше.

В 1885 году в Чикаго был воздвигнут первый в мире современный небоскреб с металлическим каркасом — 10-этажное здание страховой компании Home Insurance. Это техническое нововведение открыло дорогу к строительству все более высоких зданий, как коммерческих, так и жилых, и позволило кошкам селиться все выше и выше. Естественно — и это было неизбежно, — кошки начали падать с этих высот.

Строители здания Home Insurance, разумеется, не могли предвидеть, что результатом их работы станет новое заболевание кошачьих — высотный синдром. Это явление обнаружил и описал Гордон Робинсон, глава Отдела хирургии Мемориальной лечебницы им. Генри Берга Американского общества по предотвращению жестокости к животным (ASPCA) в Нью-Йорке; в какой-то момент он заметил, что случаи падения кошек заметно участились.

Статья Робинсона на эту тему вышла в 1976 году; прошло почти 100 лет с постройки первого небоскреба, прежде чем этот синдром был замечен и распознан. Робинсон отмечал, что отчасти такая задержка может объясняться тем, что многие владельцы животных просто не поняли, что произошло падение.

История может быть весьма запутанной. Владельцы животных часто не видят, как это происходит, и решают, что кто-нибудь — домохозяин, управдом, рабочий или кто-то из приятелей — входил в квартиру, а кошка при этом выбежала в коридор и убежала по парадной или черной лестнице вниз на улицу или задний двор, где и произошел какой-то несчастный случай или отравление.

Статья Робинсона, первая на эту тему, имела целью привлечь внимание к синдрому и помочь ветеринарам научиться распознавать его. Робинсон определил триаду травматических явлений, которые обыкновенно сопровождают высотный синдром: эпистаксис, перелом твердого нёба и пневмоторакс.

Эпистаксис — строгий медицинский термин для носового кровотечения, а пневмоторакс — термин, обозначающий коллапс легкого. Твердое нёбо — это костяная пластинка над ротовой полостью, отделяющая ее от носовых проходов; при падении с высоты твердое нёбо кошки часто ломается посередине спереди назад. В дополнение к трем этим главным травмам кошка может сломать себе другие кости и зубы.

Элементарные знания физики, однако, подсказывают нам, что хорошая выживаемость кошек при падениях с высоты — по крайней мере в сравнении с человеком — не должна нас особенно удивлять. Главное в том, что кошки, в отличие от людей, обладают рефлексом переворачивания в воздухе и обычно приземляются головой кверху, что принципиально для выживания. Важную роль играют также относительно небольшие размеры кошек.

Поговорка «Убивает не падение, а резкая остановка в конце» верна: причиной травмы при падении служит неравномерное замедление тела живого существа. Если, к примеру, животное приземляется на лапы, то лапы прекращают движение мгновенно, но тело над ними продолжает двигаться; поэтому нижние части тела подвергаются действию дробящей инерции опускающихся на них верхних частей. Чем массивнее существо, тем более серьёзные травмы наносит ему собственный вес; кошка имеет перед человеком хотя бы то преимущество, что весит меньше.

Более того, для легковесной кошки предельная скорость свободного падения — то есть скорость, при которой сила тяжести и сила сопротивления воздуха компенсируют друг друга, — равна примерно 100 км/ч, что приблизительно вдвое меньше предельной скорости для падающего человека.

Статья Робинсона обозначила проблему высотного синдрома у кошек; в ней, однако, не приводилось никаких количественных данных о выживаемости кошек или о связи выживаемости с высотой падения.

Первое комплексное исследование подобных вопросов провели в 1987 году доктора Уэйн Уитни и Черил Мелхафф из Отдела хирургии Ветеринарного центра Нью-Йорка. Авторы проанализировали 132 случая высотного синдрома и выяснили, что падение пережили поразительное число кошек — 90%. Более того, доктора подтвердили, что в среднем число травм с высотой падения растет, но только для падений в пределах восьми этажей и менее. Как ни странно, для более высоких падений — более восьми этажей — среднее число травм, в первую очередь переломов, резко снижается.

График числа травм у кошек, упавших с разной высоты. Из статьи Уитни и Мелхаффа «Высотный синдром у кошек» (High-Rise Syndrome in Cats), с. 1399

Результаты очень интересны и контринтуитивны — но точны ли они? Поскольку никто — по счастью — не швыряет кошек с крыш в ходе контролируемых научных экспериментов, исследования высотного синдрома вынуждены опираться на те случаи, в результате которых кошки попадают в кабинет ветеринара, что оставляет вероятность того, что данные искажены каким-то образом.

Представьте, к примеру, что при самых высоких падениях кошки с самым большим количеством травм умирают сразу же. Этих умерших кошек никто к ветеринару не понесет, и данные Уитни и Мелхаффа окажутся ошибочно смещенными в сторону более здоровых кошек с меньшим числом травм. Странный результат вполне может иметь и другие причины, но такую возможность нельзя полностью отбрасывать.

Повторных исследований на эту тему не было довольно долго. Хотя кошки регулярно падают со всевозможных возвышений, мало где имеются здания достаточно высокие, чтобы данные для них можно было легко проверить. Только в 2004 году сообщество хорватских ветеринаров в Загребе сумело собрать достаточно данных, чтобы проверить результаты исследования Уитни и Мелхаффа по падениям с экстремальных высот. Изучив 119 случаев, они обнаружили, что у кошек, падающих с самых высоких этажей, действительно наблюдается меньше переломов, хотя число торакальных травм, судя по всему, возрастает.

Считая, что данные эти не содержат серьезных системных ошибок, мы можем задать следующий естественный вопрос: почему у кошек, падающих с этажей выше восьмого, наблюдается меньше травм, по крайней мере некоторых типов травм? Отметив, что момент снижения их числа примерно совпадает с высотой, при которой кошки впервые достигают стабильной скорости, Уитни и Мелхафф предложили следующие гипотезы:

Как можно было ожидать, число травм у наших кошек было пропорционально расстоянию и скорости падения примерно до 7-го этажа — до точки чуть выше той, для которой достигается предельная скорость.

Чтобы объяснить это, мы предполагаем, что кошка, пока не достигнет предельной скорости, испытывает ускорение и рефлексивно вытягивает лапы, делая их тем самым более уязвимыми для травм. Однако после достижения постоянной скорости вестибулярный аппарат перестает испытывать на себе стимулирующее действие ускорения, после чего кошка может расслабиться и перевести лапы в более горизонтальное положение, примерно как это делает белка-летяга. При таком горизонтальном положении сила удара более равномерно распределяется по телу.

Это объяснение в настоящее время считается общепринятым, хотя приведенное здесь описание физики процесса немного ошибочно. При настоящем свободном падении в гравитационном поле кошка ускоряется, но не чувствует ускорения — она совершенно невесома. Ощущение подлинной невесомости, без сомнения, неприятно падающей кошке и заставляет ее вытягивать лапы вниз. После достижения предельной скорости кошка должна ощутить свой нормальный вес; возможно, тогда ей хватит здравого смысла расслабиться и перед ударом вытянуть лапы горизонтально в стороны.

Однако кошачья стратегия, вероятно, не ограничивается одним только расслаблением. В 2012 году бостонский котик по кличке Сахарок выжил после падения с 19-го этажа, отделавшись мелкими травмами. Наблюдения позволяют предположить, что этот кот, возможно, использовал складки кожи под мышками, чтобы приземлиться в нужное ему место, — примерно так, как планирует белка-летяга, пользуясь своими кожистыми мембранами, напоминающими крылья. Сахарок приземлился на кучу древесных опилок, окруженную со всех сторон кирпичами и бетоном, что указывает либо на невероятное везение, либо на некоторую степень управления полетом с его стороны.

В статье Уитни и Мелхаффа рекордсменкой названа кошка по кличке Сабрина, которая упала с 32-го этажа на бетон и отделалась всего лишь легким пневмотораксом и расщепленным зубом. В 2015 году одна гонконгская кошка по кличке Джомми вообще не получила травм при падении с 26-го этажа, хотя Джомми повезло упасть на тент — и пробить его насквозь. Ее владелица так вспоминает это событие и небрежную реакцию кошки:

«Загадка падающей кошки и фундаментальная физика», издательство Альпина нон-фикшн

Подготовил Антон Юрьев
СамолётЪ