Чем ты выше, тем больнее падать?
Ответ на этот вопрос однозначен и прост. Падать с высоты больно, а порой и летально. Ведь выжить без адаптаций нельзя, ибо поли- и кататравма – вещь смертельная в 100% случаев.
Но выживет ли собака, упав, скажем, с высоты четырехэтажного дома на голую землю, лишенную растительности, снега и всякого мусора, способного смягчить падение?
На этот вопрос в полном объёме ответят три богатыря: врач онколог Артемий Липилин, врач-анестезиолог Никита Игнатенко и биолог Самир Ефимов.
Начнём мы пожалуй с видео под этим текстом, которое попыталось ответить за нас очевидным “да”.
Итак, во второй половине ролика вы видите собаку, которая постоянно прыгает с четвёртого этажа. Делает она это с удовольствием, когда ей душе угодно в любое время и в любую погоду. Ну хобби у неё такое.
Только проблема в том, что про прыгающего с домика пёселя поясняет голос диктора за кадром. Но сам диктор никогда не был в месте реальных событий, где снимался этот короткометражный фильм. Человек просто взял и весело переозвучил его на свой лад.
Скажем честно, что получилось смешно, но такой подход мы, конечно же, осуждаем. При этом мы не берём во внимание этическую сторону вопроса чёрного юмора. Ибо он имеет право на существование, если не вводит людей в заблуждение. Но создатель этого ролика как раз этим и занимается, говоря что “прыгать с крыши” – это типичное поведение конкретной собаки. А любая подобная ложь это печально.
Оригинальное видео было снято в Киргизии где-то на стройке строителями. Информация о том, как в здании оказалась собака, весьма противоречива. А о том, что стало с собакой, разночтений ещё больше.
Мы не знаем правдивую версию о причинах, следствии и последствиях прыжка.
Всё что у нас есть – это короткий ролик с бегущей собакой после падения с четвёртого этажа и знание физики с патологической анатомией со времён университетской и практической жизни.
Поэтому мы можем с уверенностью сказать, что собака скорее всего умерла. Но почему?
Ещё со школьной скамьи у всех людей отложились в памяти отголоски второго закона Ньютона. Дескать, чем легче объект, тем меньше его инертность.
Так, если муравья сбросить с высоты в километр, то ему ничего не будет. А вот слон, сброшенный с высоты своего роста превратится в суповой набор, обтянутый кожей.
Но не всегда только масса животного позволяет выжить. Например, есть увесистые утята казарок, прыгающие со скалы. Но они ударопрочные за счёт мягкости пуха, лёгкости скелета, малых размеров и плотной жировой ткани. Так что живы они остаются не только благодаря массе тела. И даже они выживают далеко не все.
Кошки тоже могут прыгать с большой высоты. Но у них нет лёгкого скелета, и все они тяжелее птенца. Тем не менее они выживают. Правда если их масса более 4,5 кг, то это правило уже работает очень плохо.
Животные же массой в 2–4,5 кг могут выжить в результате падения аж с 12 метров (четырехэтажный дом), правда, тут тоже все зависит также от вида и породы.
Тогда как выживают эти любимцы миллионной публики?
Как мы помним, кошка всегда (на самом деле нет, но об этом позже) приземляется на четыре лапы.
Собственно, в этом и кроется секрет её выживания после падения с высоты, смертельной почти для любого другого существа.
Для начала немного физики. Рассмотрим процесс падения тела с высоты (сферической абсолютно чёрной кошки в вакууме).
Одной из характеристик любого тела является (как мы уже говорили), его масса, кроме того, тело, двигающееся вертикально вниз (падающее) имеет определённую скорость. В зависимости от массы тела и скорости падения, тело приобретает ту или иную кинетическую энергию. Вот тут-то кошка и зарыта.
Чем больше масса тела (скорость свободного падения – величина постоянная), тем больше будет кинетическая энергия, приобретаемая телом.
Соответственно, при встрече с опорой эта энергия будет либо поглощаться одним из тел, либо выделяться в виде других типов энергии (например, тепловой).
Ясное дело, что разогнать кошку до скорости, при которой она превратится в чистую тепловую энергию нам не удастся. Значит, вся кинетическая энергия, которую приобретает тело зверя в процессе полёта, будет или поглощена опорой, на которую она упадёт, либо телом самой кошки. Результат соударения зависит от плотности и вязкости среды, в которую прилетает наш котэ.
Если мы рассматриваем бетон/асфальт/гранит, короче очень плотную и вязкую среду, то вся энергия должна быть передана телу кошки, а значит уже очень небольшой высоты должно хватить, чтобы котик пришёл в полную непригодность для дальнейшего применения. Однако этого не происходит.
А теперь от абсолютно черной сферической кошки в вакууме, мы перенесём своё внимание на обычного Барсика.
Обычный Барсик в полёте, активно машет хвостом, как пропеллером, но не для того, чтобы подняться или зависнуть в воздухе, а для того, чтобы, во-первых, перевернуться лапами вниз, таким образом увеличив (пусть даже немного) парусность своего тела, а во-вторых – хвост выполняет функцию стабилизатора падения.
Два этих момента позволяют значимо, для тела таких габаритов, снизить скорость падения. Таким образом кинетическая энергия, с которой кот должен был столкнуться с опорой, уменьшается.
Следующим этапом, является непосредственно приземление. Животное «ляпается» об опору не своим мягким пузиком и тоненькой грудной клеткой, а принимает удар на связочный и мышечный аппарат конечностей, который у кошек подобен пружинному.
Строго говоря, основную нагрузку несут связки, подвешиваюшие скелет конечностей к осевому, и связки-разгибатели конечностей.
Что-то похожее можно увидеть у лягушки, если она выскальзывает из рук человека и падает с высоты, раз эдак в тридцать превышающей её рост. После чего радостно ускакивает от агрессора.
Кроме того, на способность переживать падения с высоты, влияет ещё и «клиренс» котэ – более длинные конечности создают больший лаг для амортизации.
Например, для котов породы манчкин смертельно опасна любая высота, превышающая их рост, поскольку длина их конечностей не позволяет создать эффективную «подушку» для амортизации.
Таким образом высота, с которой кошка может упасть без вреда для себя, во многом индивидуальная ТТХ каждого животного, поскольку лимитирована прочностью связок на разрыв под действием воспринимаемой кинетической энергии и высотой от нижней точки тела при прямых конечностях, до наивысшей точки опоры на которую она приземляется.
Так, молодое здоровое животное может успешнее для себя упасть с большой высоты, чем пожилое. Породы, у которых есть проблемы с формированием соединительной ткани (такие, как шотландская вислоухая) могут серьёзно пострадать уже при падении с 2–3 метров. Также опасны падения для котов с коротким хвостом, поскольку они не способны переворачиваться в полёте.
Вся физика и биомеханика тела обычного Барсика работает на выживание во время падения.
Но почему же эти правила с дворовой собакой работать не будут?
Собака не обладает анатомией кошки, зато имеет грацию картошки. Конечно, пёс может иметь длинные лапы и хвост, но строение их связок и мышц не позволяют контролировать скорость полёта и прыгать резко и высоко так же, как кошка. А если ты не можешь эффективно “отпружинивать” после прыжка, то твои длинные лапы могут сломаться при приземлении.
Поскольку собака не такая пушистая и средняя масса тела дворового пса достигает 16 кг, то высоко и эффективно перевернуться на четыре лапы он не сможет, что мы и видим в видео.
Это значит, что при столкновении с твёрдой поверхностью пёс с высокой вероятностью умрёт. Но в видео же пёс встал и побежал.
Это да. Но в самом начале мы утвердительно сказали, что поли- и кататравма – вещь, смертельная в 100% случаев. И если кто-то и где-то выживает, то становится овощем укладывающимся в статистическую погрешность.
Ибо любые повреждения с высоты высокоэнергетические. Например, при падении с высоты можно как-то ухитриться и не переломать кости. А дальше что? Как экранироваться от гравитации? От инерционных сил? От резкой смены вектора ускорения?
Ведь от удара о поверхность не только ломаются кости. Происходит встряска внутренних органов. С логичным сотрясением, ушибом или разрывом. Это мы не говорим про кровь и мозг, которые тоже физические и тоже подвержены инерции.
Случилась политравма – повредилось несколько органных систем. Произошёл выброс стрессовых медиаторов. Кровь сначала свернулась где попало (и дала ишемию жизненно важных органов), а потом исчерпала факторы свёртывания и начала течь отовсюду.
Это ДВС-синдром. Короче говоря, всё сведётся к геморрагическому (гиповолемическому) шоку и смерти.
Один из авторов этого очерка бывал на выездах по таким случаям, когда работал на скорой. И встречал выживальщиков, но все они падали по-хитрому. Кто-то пролетел через кусты или дерево. Кто-то в процессе падения цеплялся за бельевые верёвки, элементы фасада и соседские балконы.
Кто-то дополнительно врезался не в жёсткий бетон, а в кучи мусора, листьев или досок. Даже крыша чужой машины могла спасать им жизнь.
Но у собаки нет шансов. Законы физики для нее будут такие же, как для человека. Сила F = m * g. Ускорение свободного падения – 9.8 м/с^2. Высота 4 этажа – 10–12 метров. Проведите расчет сами если хотите.
Её тело развило много энергии в процессе полёта, которую во время столкновения надо было куда-то рассеять. Оно и рассеялось на разрушение организма.
То что собака побежала – это шок. Авторы в своей работе встречали ряд таких шоков, в которых есть эректильная и торпидная стадия.
Даже получив смертельные раны, человек или животное в эректильной фазе успеет куда-то пробежать или кому-то напоследок вломить, потому что за счёт огромного выброса стрессовых медиаторов случается прилив сил. А вот в торпидной фазе уже нет резервов, и начинается тупняк.
Возьмите любое серьёзное ДТП, в котором человек первоначально выжил. Он может своими ногами зайти в скорую, шутить шутки и говорить, что ему норм. А потом в одну секунду он делает пластмассовые глаза и залетает на трубу.
Тоже самое и с этой собакой. Маловероятно, что пёс выжил. Это действительно грустно.
Но всё таки переозвученное видео получилось очень смешным анекдотом. Ставим автору сия творения десять плешивых учёных котов из десяти за чёрный юмор и пол плешивого учёного кота за враньё и отсутствие понятий об этике и морали.
А на этом мы закончим этот обзорный очерк и подумаем о других вещах, которые могут быть вам интересны. Хорошего настроения и берегите себя!
#Биология@inbioreactor
#Зоология@inbioreactor
#Заметка@inbioreactor
#Ретроспектива@inbioreactor
Текст:#Ефимов@inbioreactor #Липилин@inbioreactor #Игнатенко@inbioreactor
Редактура: #Гурьев@inbioreactor
#Наука #Научпоп
Video: для нее это плевое дело