Beobachtung, wie eine Katze frisst und trinkt. Wie eine Katze Milch leckt: Zeitlupenvideo

Wahrscheinlich hat jeder Katzenbesitzer schon einmal beobachtet, wie sein Haustier Wasser leckt. Für diese Tiere ist dieser Vorgang entspannt und sehr vorsichtig. Eine Katze trinkt Wasser völlig anders als ein Mensch. Sie leckt, taucht die Zungenspitze in die Flüssigkeit und zieht sie dann schnell in den Mund zurück.

Der Hund trinkt Wasser anders. Sie formt ihre Zunge in die Form eines Löffels, schöpft damit Wasser auf und schluckt. Im Gegensatz zu Katzen nehmen Hunde Wasser weniger sorgfältig auf: Sie können Flüssigkeit verspritzen.

Flüssigkeitsaufnahmeprozess

Wissenschaftler haben gezielt geforscht, um die Antwort auf diese Frage zu finden. Dabei fanden sie heraus, dass der besondere Mechanismus der Flüssigkeitsaufnahme dieser Tiere mit der Oberflächenspannung des Wassers zusammenhängt. Wenn Sie eine Katze beobachten, können Sie Folgendes beobachten: Wenn das Tier einen Schluck trinken möchte, krümmt es die Spitze seiner Zunge in Form des Buchstabens L und berührt anschließend mit dem geraden Teil der Kurve die Wasseroberfläche . Dann hebt das Tier ganz schnell die Zunge.

Die Zunge einer Katze wirkt wie ein Kolben. Er zieht eine Wassersäule hinter sich her. Dies ist in den Zeitlupenaufnahmen des Läppvorgangs deutlich zu erkennen. Sobald etwas Flüssigkeit in das Maul der Katze gelangt, schluckt sie diese. Dies muss schnell erfolgen, um ein Absetzen des Wassers zu verhindern. Trinkende Katze taucht die Zunge viermal pro Sekunde ins Wasser.

In einem langsameren Rhythmus läuft das Tier seine Runden Trinkwasser Es wird einfach nicht funktionieren. Jedes Mal gelangt das Tier etwa 0,1 ml Wasser in sein Maul.

Warum hat sich die Natur das ausgedacht? komplexer Mechanismus Flüssigkeitsaufnahme bei Katzen? Die Sache ist, dass diese Tiere Wasser nicht wirklich mögen. Wahrscheinlich weiß fast jeder Besitzer, wie schwierig es ist, eine Katze zu baden. Wegen ihrer Abneigung gegen Flüssigkeit trinken Tiere mit Pelzschwanz so, dass ihr Pelzmantel und ihre Schnurrhaare nicht nass werden. Während das Tier das Wasser genießt, bleibt es völlig trocken.

Die Dreharbeiten enthüllten das Geheimnis des Überrundens

Um die Natur des Läppens zu erklären, führte der Spezialist Harold Edgerton vom Massachusetts Institute of Technology 1940 ein Experiment durch, bei dem er Stroboskopfotografie verwendete. Gleichzeitig wurde nachgewiesen, dass ein Tier beim Runden zunächst die Wasseroberfläche berührt. Oberteil Zunge

Es gibt wahrscheinlich nur wenige Menschen, die noch nie eine trinkende Katze gesehen haben. Und viele von ihnen fragten sich, wie sie das genau macht. In dieser Hinsicht ist bei einem Menschen alles klar – er saugt einfach Wasser ein. Das Gleiche gilt übrigens für viele andere Tiere – Schafe, Kühe, ganz zu schweigen von unseren nächsten Verwandten. Hunde verhalten sich anders – zum Trinken benutzen sie ihre Zunge, die sich in einen Löffel verwandelt.

Katzen verhalten sich völlig anders. Stellen Sie sich noch einmal einen Hundenapf vor – Wasser spritzt, das Gesicht ist ganz nass. Katzen nähern sich vorsichtig der Wasserstelle, lecken sie vorsichtig ab und bleiben sauber und trocken. Einfach perfekte Diebe – sobald sie sich abwenden, ist der cremige Dieb nur noch an seinem zufriedenen Gesicht zu erkennen.

Bereits 1940 untersuchte Harold Edgerton vom Massachusetts Institute of Technology das Trinkverhalten von Katzen. Seine Innovation war der Einsatz der Stroboskopfotografie. Dann konnte nur die „falsche“ Biegung der Zunge festgestellt werden, nicht mit einem Löffel nach vorne, sondern nach hinten.

Edgertons Arbeit wurde von Roman Stoker vom selben Institut und seinen Kollegen fortgeführt. Den Anstoß zu diesem Schritt gab dem Wissenschaftler die Beobachtung seiner eigenen Katze. Roman zeichnete den Vorgang auf Video auf und schaute sich die Aufnahmen anschließend in sehr langsamer Bewegung (bis zu 67 Mal) an. Das Anzeigen von Aufzeichnungen erweist sich übrigens nicht nur als nützlich wissenschaftliche Forschung, sondern auch um Rabatte zu erhalten, die beispielsweise vom Online-Shop skveez.com gewährt werden. Und die Ergebnisse waren atemberaubend. Zunächst herrschte die Meinung vor, dass Haare auf den Zungen von Katzen speziell zum Läppen notwendig seien. Untersuchungen haben gezeigt, dass dies nicht der Fall ist. Der Mechanismus ist völlig anders als bei allen anderen Trinkmethoden. Mit der Zunge berührt die Katze die Flüssigkeit nur leicht und nur die Oberfläche selbst. Durch Adhäsion bleibt ein Teil des Wassers an der Zunge haften. Darauf folgt eine schnelle Bewegung der Zunge, wodurch das Wasser mit der Zunge mitgerissen wird und zu steigen beginnt und eine Säule bildet. Darüber hinaus ist der Prozess der Bildung dieser Säule nichtlinear – zuerst nimmt das Volumen der Wassersäule zu, dann wird ein bestimmtes Maximum erreicht, und dann wird die Säule erschöpft und fällt. Im Moment der größten Vollständigkeit der Säule schließt die Katze schnell ihren Kiefer, als würde sie den oberen Teil der Säule abbeißen. Es ist einfach erstaunlich, wie genau solch ein Ernährungsmechanismus entstehen konnte. Darüber hinaus ist bei der Bestimmung des Zeitpunkts des „Abbeißens“ ein sehr feines Gleichgewicht erforderlich: Etwas früher oder später erhält das Tier deutlich weniger Flüssigkeit.

Es wird vermutet, dass der Grund für dieses interessante Verhalten die besondere Empfindlichkeit der im Gesicht befindlichen Schnurrhaare der Katzen und ihre Abneigung gegen Nässe waren. Interessant ist auch, dass diese Methode für alle Katzen typisch ist. Dies wurde von Wissenschaftlern anhand von Videos von Großkatzen (Löwen, Tiger, Leoparden) bestätigt. Basierend auf dem entwickelten mathematischen Modell wurde ein Roboter-Lacker erstellt. Es wurde auch gezeigt, dass die Häufigkeit des Läppens umgekehrt proportional zur Größe der Katze bzw. der Zunge ist.

Die erstaunliche Fähigkeit der Katze, „mit der Schwerkraft zu spielen“, beschränkt sich nicht nur auf ihre Fähigkeit zu balancieren, zu springen und zu landen, sondern erstreckt sich auch auf ihren Läppmechanismus.

Beim Trinken rollt ein Hund einfach seine Zunge zu einem „Eimer“ zusammen, schöpft damit Wasser auf und verspritzt es um sich herum und auf sich selbst. Eine andere Sache ist eine Katze. Seit den 1940er Jahren ist dank einer Reihe von Stroboskopfotos des Ingenieurs Doc Edgerton aus Massachusetts bekannt, dass eine Katze beim Schoppen ihre Zunge senkrecht nach unten in Richtung der Flüssigkeit senkt und ihre Spitze in einen Haken – den Buchstaben J – einwickelt dass die äußere Oberfläche der Zunge tatsächlich zuerst das Wasser berührt.

Ein interdisziplinäres Forscherteam hat heute nachgewiesen, dass die Krümmung der Außenfläche der einzige Teil der Zunge einer Katze ist, der überhaupt mit Flüssigkeit in Kontakt kommt. Im Gegensatz zu einem Hund taucht eine Katze ihre Zunge nicht ins Wasser, sondern zieht sie durch leichtes Berühren der Oberfläche mit ihrer gebogenen Spitze sofort wieder nach oben, und zwischen der sich bewegenden Zunge und der Milchoberfläche bildet sich eine Milchsäule . Diese Säule entsteht durch das subtile Gleichgewicht zwischen der Schwerkraft, unter deren Einfluss die Flüssigkeit dazu neigt, zurückzufallen, und der Trägheitskraft, die die sich bewegende Flüssigkeit dazu zwingt, sich weiter nach oben zu bewegen. Die Katze hält das Gleichgewicht zwischen diesen Kräften instinktiv aufrecht – indem sie mit einer erstaunlich präzisen Frequenz leckt: Wenn sich der Rhythmus des Läppens auch nur für den Bruchteil einer Sekunde ändert, reißt der durchgehende „Faden“ aus Flüssigkeit.

Die Hauskatze leckt mit einer Geschwindigkeit von etwa vier Zungenbewegungen pro Sekunde, wobei jede Bewegung etwa 0,1 ml Flüssigkeit bewegt; Großkatzen wie Tiger sind langsamer, da auch der Zungenbereich des Tieres eine Rolle spielt.

Roman Stoker vom Massachusetts Institute of Technology, Pedro Reis und Sunwan Yun von der University of Virginia sowie Jeffrey Aristof aus Princeton filmten Stokers Hauskatze und Tiger, Jaguare und Löwen aus Zoos in Neuengland, die sich gegenseitig beschleckten. Darüber hinaus wurden in der Studie – möglicherweise zum ersten Mal in der Geschichte der wissenschaftlichen Veröffentlichungen in der Zeitschrift Science – auch YouTube-Videos von Raubtieren beim Plätschern verwendet.

Mithilfe von Videoaufnahmen konnten die Forscher die Geschwindigkeit und Bewegungsfrequenz der leckenden Zungen ermitteln. Basierend auf der Größe der Zunge und ihrer Geschwindigkeit wurde ein mathematisches Modell erstellt, um den Zusammenhang zwischen den Kräften der Schwerkraft und der Trägheit zu berechnen. Dieser Wert gilt für Katzen aller Art und Größe.

Aristof, ein Mathematiker, der das Verhalten von Flüssigkeitsoberflächen untersucht, sagte, die Forschung habe stark vom multidisziplinären Charakter des Teams profitiert, dem Ingenieure, Physiker und Mathematiker angehören. „Zu Beginn des Projekts waren wir uns nicht sicher, ob der Katzenläppmechanismus irgendetwas mit der Mechanik von zu tun hatte flüssiger Körper“, erklärt Yoon, ein Ingenieur, der das Verhalten weicher Objekte wie Fische und der sie umgebenden Wasserumgebung untersucht. Die Idee für die Studie entstand vor dreieinhalb Jahren, als Stoker, der die Mechanismen der Flüssigkeitsbewegung im Zusammenhang mit den Bewegungen von Meeresmikroben untersuchte, seiner Katze beim Trinken zusah und anfing nachzudenken. Sie, die achtjährige Kutta-Kutta, wurde zum Star des Videos und der Fotografie der Studie.

Laut Stoker ließen sich Wissenschaftler ausschließlich von Neugier und Bewunderung für die Schönheit der technischen Lösungen der Natur leiten; Die Forschung erforderte keine finanziellen Investitionen oder große personelle Ressourcen, außer vielleicht viel Geduld, um mit der auf den Katzennapf gerichteten Kamera darauf zu warten, dass die Katze sich zum Trinken herablässt.

news.mit.edu, Denise Brehm, 2010.

Studien zeigen, dass Katzen es sogar perfektioniert haben, Wasser aufzuschlürfen. Sie tun dies effizienter als alle anderen Tiere, Flüssigkeit trinken in ähnlicher Weise.

An der natürlichen Anmut und Raffinesse der Bewegungen von Hauskatzen besteht kein Zweifel. Aber wussten Sie, dass dieselben Definitionen auch für das Trinken von Katzen gelten?

Es ist bekannt, dass eine Katze, wenn sie leckt, ihre Zunge gerade nach unten streckt und die Spitze nach hinten biegt, sodass die Oberseite der Zunge zuerst die Oberfläche der Flüssigkeit berührt. Dies wurde erstmals 1940 von Harold Eugene „Doc“ Edgerton, einem amerikanischen Ingenieur und Erfinder mit Spezialisierung auf Elektrotechnik und Professor am Massachusetts Institute of Technology (MIT), entdeckt, als er den Läppvorgang filmte. Er leistete Pionierarbeit bei der Nutzung des Strobe-Effekts in der Fotografie, um fragmentierte Actionaufnahmen einzufangen.

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

Jüngste Hoam MIT, an der Virginia Tech und an der Princeton University haben jedoch gezeigt, dass die Zungenspitze der Katze der einzige Teil ist, der mit der Flüssigkeit in Kontakt kommt. Im Gegensatz zu Hunden tauchen Katzen nicht ihre gesamte Zunge ins Wasser, sondern schöpfen es wie eine Schöpfkelle auf. Wenn eine Katze trinkt, ist ihre Technik viel subtiler und eleganter. Die weiche Zungenspitze berührt kaum die Oberfläche der Flüssigkeit, bevor die Katze ihre Zunge herauszieht. In diesem Fall bildet sich zwischen der Zunge und der Oberflächenwasserschicht eine Flüssigkeitssäule. Die Katze schließt ihr Maul und schneidet die Spitze des Pfostens ab, damit ihr Kinn trocken bleibt.

Wenn die Zunge einer Katze die Wasseroberfläche berührt, bleibt die Flüssigkeit daran haften, so wie Wasser an der Handfläche eines Menschen haften bleibt, wenn man ihn an Wasser hält. Doch die Katze bewegt ihre Zunge so schnell, dass die Flüssigkeit für den Bruchteil einer Sekunde ihre Bewegungsrichtung beibehält. Das Wasser folgt der Zunge und überwindet die Schwerkraft, die es nach unten in Richtung Untertasse zieht. Die Katze spürt dieses empfindliche Gleichgewicht der Kräfte instinktiv. Sie schließt ihren Mund in dem Moment, in dem die Schwerkraft beginnt, die Kraft der Oberflächenspannung zu „besiegen“. Wenn sie sich langsamer bewegte, würde die Flüssigkeitssäule zusammenbrechen, das Wasser würde zurück in die Schüssel fließen und die Zunge würde im Mund trocken werden.

Die Hauskatze trinkt, indem sie ihre Zunge viermal pro Sekunde bewegt, während Vertreter große Arten, wie etwa Tiger, sind deutlich seltener anzutreffen. Tiger können sich das leisten, weil ihre Zunge viel größer ist und der Ausgleich zwischen Schwerkraft und Trägheitskräften erst später erfolgt.

Wissenschaftler analysierten Hovon Haus- und Großkatzen – Tiger, Löwen, Jaguare – aus dem New England Zoo (Boston). Darüber hinaus wurde es verarbeitet großes Volumen Aufnahmen von leckenden Großkatzen, verfügbar auf YouTube.

Als Ergebnis wurde die Geschwindigkeit und Häufigkeit der Zungenbewegung beim Trinken bestimmt. Nachdem die Forscher diese Daten erhalten und die Größe der Zunge kannten, erstellten sie sie mathematisches Modell Läppen, das es ermöglichte, das Zusammenspiel von Oberflächenspannung und Schwerkraft zu beschreiben. Es stellte sich heraus, dass bei Katzen jeder Größe die Häufigkeit, mit der sie die Flüssigkeit lecken, dem maximalen effektiven Wert entspricht.

Um die subtile Dynamik des Prozesses besser zu verstehen, entwickelten die Forscher eine Roboterversion der Zunge einer Katze, die sich über einer Untertasse mit Wasser auf und ab bewegt. Dadurch konnten sie studieren verschiedene Aspekte wie eine Katze trinkt, und schließlich den Mechanismus beschreiben, der diesem Prozess zugrunde liegt.

„Dies ist eine der besten Arbeiten, an die ich mich erinnern kann. Sie zeigt, wie die Betrachtung vertrauter Dinge auf neue Weise dazu beitragen kann, Dinge zu erkennen, die noch niemand zuvor bemerkt hat“, sagte Professor Steven Vogel von der Duke University, ein Biomechaniker, der nicht beteiligt war im Projekt. „Jetzt, da ich die Ergebnisse kenne, sehe ich, dass die Beschreibung und die vorgeschlagenen Erklärungen des Prozesses völlig mit meinen eigenen anekdotischen Beobachtungen darüber übereinstimmen, wie Katzen trinken.“

Die Forscher begannen ihre Arbeit vor drei Jahren, als Stocker, der die Biophysik der mikrobiellen Bewegung im Ozean untersuchte, sich dafür interessierte, wie seine Katze trank. Er ist es, der 8-jährige Cutta Cutta, der im Video und Foto der Forscher festgehalten wird. Wie Filmstars (Cutta Cutta bedeutet in der Sprache der Aborigines „Sterne, Sterne“) scheute er sich nicht, die Leute warten zu lassen. Stocker und Reis standen stundenlang mit bereitgehaltenen Kameras daneben und warteten darauf, dass Cutta Cutta zum Trinken an die Untertasse kam.

Die Wissenschaft ermöglicht es uns, zu schauen natürliche Prozesse mit anderen Augen, um zu verstehen, wie sie vorgehen, selbst wenn man so etwas Prosaisches wie das Abschlecken einer Katze studiert. Dieses Projekt erforderte eine organisierte Organisation Teamarbeit, kreativer Ansatz auf den Punkt. Die Forschung wurde ohne jegliche Finanzierung, ohne Hilfskräfte, ohne durchgeführt große Menge Ausrüstung. Sie bestätigten, dass durch die Untersuchung von Phänomenen, die Teil unseres Alltagslebens sind, sehr interessante und unerwartete Ergebnisse erzielt werden können.

Der Trinkvorgang bei Katzen erwies sich als viel komplizierter als gedacht. Um herauszufinden, wie Flüssigkeit in das Maul von Katzen gelangt und warum erstaunliche Kreaturen einen solchen Mechanismus entwickelt haben, führten Biologen und Ingenieure ein Experiment durch. Er zeigte, dass der elegante Läppmechanismus von Katzen ein empfindliches Gleichgewicht zweier physikalischer Kräfte nutzt.

Um herauszufinden, wie Katzen lecken, nutzte MIT-Professor Harold Edgerton bereits 1940 die Blitzfotografie. Dann wurde bekannt, dass Tiere ihre Zungenspitze nicht nach vorne neigen, was logisch erscheint, sondern nach hinten, sodass der obere Teil der Zunge zuerst in die Flüssigkeit gelangt. An diesem Punkt schien das Geheimnis des Überrundens gelüftet zu sein. Es dauerte ein weiteres halbes Jahrhundert, um zu verstehen, dass dem nicht so ist.

Jetzt haben Roman Stocker und seine Kollegen vom MIT, der Virginia Tech und der Princeton University gezeigt, dass empfindliche Tiere ihre Zunge nicht als Löffel benutzen.

Darüber hinaus stellt sich heraus, dass die Zungen von Katzen praktisch nicht unter die Wasser- oder Milchoberfläche eindringen, sondern diese nur leicht berühren. Diese Taktik unterscheidet sich grundlegend vom Läppen bei Hunden, bei denen die Flüssigkeit mit der Zunge zu einem Löffel geformt wird.

Roman und er Hauskatze namens Cutta Cutta. Katta-Katta bedeutet in der Sprache der Aborigines Australiens „Sternsterne“, sagt der Forscher (MIT-Foto, Pedro Reis, Micaela Pilotto, Roman Stocker).

Stoker wurde durch die Beobachtung seiner eigenen Katze zu dieser interessanten Studie veranlasst. Zusammen mit seinem Kollegen Pedro Reis saß Roman stundenlang vor einer Schüssel Katta-Catta und wartete darauf, dass er sich zum Trinken herabließ.

Eine Hochgeschwindigkeitskamera stand bereit. Die von ihr aufgenommenen Aufnahmen dienten als Grundlage für die weitere Arbeit. Im vorgestellten Video fährt Katta-Katta Runden mit 12-facher Verlangsamung.

So war es möglich, das herauszufinden Hauptgeheimnis läppen. Wenn die Zungenspitze die Flüssigkeit berührt, bleibt ein Teil davon durch Adhäsion an der Zungenoberfläche haften. Und es steigt sehr schnell – im Bruchteil einer Sekunde. Dadurch wird ein Teil des Wassers bzw. der Milch nach oben getragen. Zwischen der Zunge und der Oberfläche der Flüssigkeit im Kopf bildet sich eine Säule, die ihre Länge und Dicke kontinuierlich ändert.

In dieser Säule kämpfen zwei Kräfte – die Trägheit der bewegten Flüssigkeit und die Schwerkraft. Dieses empfindliche Gleichgewicht verändert sich ständig. Doch die Katze weiß instinktiv, in welchem ​​Moment sie am genauesten ist: Das Tier schließt schnell das Maul, wenn die Flüssigkeitssäule austritt größte Größe, während der obere Teil der leckeren Kolumne von Murka abgebissen zu sein scheint. Das nächste Video zeigt Katta-Katta beim Runden in 67-facher Zeitlupe.

Die erstaunliche Geschicklichkeit von Katzen hat sich natürlich im Laufe der Evolution entwickelt. Wenn die Katze es eilig hat, ihr Maul zu schließen, bekommt sie weniger Flüssigkeit, und wenn sie etwas zögert, fällt die Milch vollständig in den Napf zurück und die Kiefer schließen sich leerer Raum(Foto von Matt Debouge).

Nach sorgfältiger Untersuchung des Filmmaterials kamen Biologen zu dem Schluss, dass große Katzen Sie schlecken es wie zu Hause Felis catus. Der einzige Unterschied besteht in der Häufigkeit der Bewegungen: Hauskatze Runden etwa viermal pro Sekunde und große Vertreter der Katzenfamilie - etwas seltener. Und das stimmt mit dem Modell überein: eine größere Zunge, ein größeres Wasservolumen, eine geringere Geschwindigkeit, bei der in der Flüssigkeitssäule ein Gleichgewicht zwischen Trägheit und Schwerkraft erreicht wird.

Um die Feinheiten des Prozesses zu klären, haben Wissenschaftler sogar einen Roboter-Ersatz für die Zunge einer Katze gebaut, der mit hoher Geschwindigkeit das Wasser berührt und wieder nach oben steigt. Im Video wird die Bewegung dieses Geräts mit einer 100-fachen Verlangsamung gezeigt.

Das Ergebnis der vor drei Jahren begonnenen Arbeit wird nun in Form eines Artikels in Science vorgestellt. Basierend auf den abgeleiteten Gleichungen lernten die Autoren, die Häufigkeit des Läppens in Abhängigkeit vom Körpergewicht vorherzusagen. Messungen der tatsächlichen Häufigkeit aus den Umfragen zeigten, dass das Modell korrekt ist. Das bedeutet, dass das Prinzip des Trinkens für Katzen jeder Größe unverändert blieb.

Catta-Catta half den Forschern auch dabei, herauszufinden, dass winzige Härchen auf der Zunge, von denen einst angenommen wurde, dass sie Katzen beim Erfassen von Flüssigkeiten helfen, an diesem Prozess nicht beteiligt waren (MIT-Foto, Pedro Reis, Micaela Pilotto, Roman Stocker).

Stoker betont, dass das Läppmuster aus Beobachtungen alltäglicher Dinge entstanden sei. „Die Wissenschaft ermöglicht es uns, natürliche Prozesse mit neuen Augen zu betrachten und zu verstehen, wie alles funktioniert, selbst wenn es nur darum geht, herauszufinden, wie meine Katze ihr Frühstück isst“, sagt Roman