Используя фотографии и лабораторное моделирование, исследователи изучили, как собаки набирают жидкость в рот, чтобы пить. Они обнаружили, что небрежно выглядящие действия на собачьей миске на самом деле являются высокоскоростными, точно рассчитанными по времени движениями, которые оптимизируют способность собаки поглощать жидкости.Их открытие сегодня опубликовано в Трудах Национальной академии наук.
Исследователи также сравнили то, что они узнали о том, как собаки пьют, с тем, что они узнали из предыдущих исследований кошек. Ученые обнаружили, что, хотя кошачьи и собачьи рты структурно похожи, их подходы к питью такие же разные, как у кошек и собак.«Мы знаем, что кошки и собаки совершенно разные с точки зрения поведения и характера», — сказал Сунгван «Санни» Юнг, доцент кафедры биомедицинской инженерии и механики. «Но до того, как мы провели фундаментальные исследования того, как эти животные пьют жидкость, мы предполагали, что собаки и кошки пьют примерно одинаково.
Вместо этого мы обнаружили, что собаки пьют совсем не так, как кошки».Собаки и кошки кусают животных, и у них нет полных щек. Но без щёк они не могут всасывать воду, как это делают люди, лошади и слоны.
Вместо этого они используют свой язык, чтобы быстро поднять воду вверх по инерции.Оба животных слишком быстро двигают языком, чтобы полностью наблюдать невооруженным глазом.
Но собаки ускоряют свой язык намного быстрее, чем кошки, погружая их в воду и заворачивая вниз к нижней челюсти, а не к носу.Они быстро втягивают язык, и столб воды образуется и поднимается в их рты, но они также изгибают нижнюю часть языка, чтобы поднять крошечный ковшик с водой вверх.Собаки точно кусают воду.
В одно мгновение они снова открывают рот и снова погружают язык в воду.Кошки, с другой стороны, слегка касаются поверхности воды своим языком, обычно никогда не погружая их полностью, согласно предыдущим изображениям, полученным Юнгом и другими исследователями. Когда их языки поднимаются в рот, жидкость прилипает к верхней стороне, образуя элегантный столб воды.
Когда собаки ускоряют свой язык вверх, последние исследования показывают, что столб воды поднимается, но некоторое количество воды остается в черпаке языка и выбрасывается в обе стороны от рта собаки.Хотя собаки не используют свой язык, чтобы активно набирать воду в рот, возможно, что вычерпанная жидкость имеет некоторый положительный эффект на динамику водяного столба под языком, говорят исследователи.
«Питье собак — это больше ускорение, вызванное неустойчивой инерцией, направленной вверх по столбу, тогда как кошки используют устойчивую инерцию», — сказал Юнг.Всего их владельцы вызвались на съемку 19 собак разных размеров и пород. Тринадцать собак были сняты на открытом воздухе в резиденциях их владельцев в Блэксбурге, штат Вирджиния. Остальные шесть были сняты в кампусе Технологического института Вирджинии.
«Это было фундаментальное научное исследование, чтобы ответить на вопрос, о котором было известно очень мало — каковы фундаментальные механизмы того, как собаки пьют?» сказал Шон Гарт, аспирант в области биомедицинской инженерии и механики, который снимал собак. «Кошки, как правило, выглядят аккуратнее, собаки более беспорядочные, но собакам действительно нужно ускорять свой язык, чтобы использовать динамику жидкости в водной толще».Исследователи измерили движение языка, записали объем воды и, как правило, измерили притирку у собак. По словам Джейка Соча, доцента биомедицинской инженерии и механики в Технологическом институте Вирджинии, они использовали результаты для создания в лаборатории физической модели взаимодействия языка с поверхностью раздела воздух-жидкость.
Павлос Влахос, профессор машиностроения в Университете Пердью, также принял участие в исследовании. Исследование, проведенное при поддержке Национального научного фонда, является достижением лаборатории Bio-Inspired Fluid Lab Технического колледжа Вирджинии.
Лаборатория стремится получить сигналы от живых систем, чтобы найти практические приложения, использующие естественное движение жидкостей.