Однако за всеми счастливыми влажными беспорядками кроется механическая логика компенсации плотоядных животных: собаки плещутся, когда пьют, потому что у них щеки хищного четвероногого. Изучая привычки питья у собак разных пород и размеров, группа исследователей из Технологического института Вирджинии и Университета Пердью недавно определила и смоделировала динамику жидкости в игре, когда собаки пьют воду.
Результаты будут описаны сегодня в ходе выступления на заседании Отделения гидродинамики (DFD) Американского физического общества в Сан-Франциско, штат Калифорния.«Три года назад мы изучали, как пьют кошки», — сказал Санни Юнг, доцент Технологического института Вирджинии. Исследования Юнга включают механику биожидкостей и нелинейные взаимодействия между мягкими телами и окружающими жидкостями. Его текущий проект спонсируется программой «Физика живых систем» Национального научного фонда. «Мне было любопытно, как пьют собаки, потому что кошки и собаки есть везде».
Как члены отряда Carnivora, кошки и собаки имеют неполные щеки, что позволяет им широко открывать рты для нанесения смертельных ударов. Но то, что делает возможной стайную охоту, также делает невозможным всасывающее питье. Не имея возможности полностью закрыть щеки, собака не может всасывать воду. И наоборот, у людей «полные» щеки, и мы пьем, создавая отрицательное давление, позволяя нам всасывать воду в рот и в глотку.
Кошкам тоже не хватает всасывания, и они компенсируют это питьем через двухэтапный процесс «входа и выхода воды». Он состоит из фазы погружения и фазы вытягивания, во время которых кошка осторожно кладет язык на поверхность воды, а затем быстро извлекает его, создавая столб воды под втягивающимся языком кошки.«Когда мы начали этот проект, мы думали, что собаки пьют так же, как кошки», — сказал Юнг. «Но оказывается, что все по-другому, потому что собаки бьют языком о поверхность воды — они много плещутся — но кошка никогда этого не делает».
Когда собаки вынимают язык из воды, они создают значительное ускорение (примерно в пять раз больше силы тяжести), которое создает водяные столбы, которые питаются им в рот. Чтобы смоделировать это, Юнг разместил камеры под поверхностью поилки с водой, чтобы отобразить общую площадь собачьих языков, которые плескались во время питья.Исследователи обнаружили, что более тяжелые собаки пьют воду большей смоченной областью языка.
Это указывает на то, что существует аллометрическая связь между площадью контакта языка собаки с водой и массой тела — таким образом, объем воды, которую может перемещать язык собаки, увеличивается экспоненциально по отношению к размеру их тела.Чтобы лучше понять, как работает физиология, Юнг и его коллеги могли зайти так далеко, только наблюдая, как собаки пьют. Они должны были иметь возможность изменять параметры и видеть, как они влияют на эту способность, и, поскольку они не могли каким-либо образом изменить собаку, они обратились к моделям языка и рта собаки. «Нам нужно было создать какую-то физическую систему», — сказал Юнг.
Для своей модели Юнг и его коллеги использовали стеклянные трубки для имитации собачьего языка. Это позволило им имитировать ускорение и образование столбов во время процесса выхода. Затем они измерили объем забранной воды.
Они обнаружили, что столб воды отрывается и отделяется от водяной бани в первую очередь под действием силы тяжести. Собаки достаточно умны, чтобы закрыть рот прямо перед тем, как водяной столб снова упадет в ванну.
Дальнейшие исследования Юнга включают изучение динамики ныряющих морских птиц, бегающих лягушек и реакции листьев на стремительные капли дождя.