Если внешний вид связан с функциями, которые выполняет кошка, то почему современная кошка выглядит именно так, а не иначе? Я представила себе, как группа проектировщиков и дизайнеров собираются вместе, чтобы сконструировать механизм, который делал бы все то, что делает кошка, — и прихожу к выводу, что кошачья «машина» на удивление совершенна! Так каким же техническим требованиям должен удовлетворять этот кошачий механизм? Посмотрим, какие условия нужно учитывать конструкторскому бюро, работающему над проектом «Кошка».
Прежде всего, любое животное должно уметь выжить — добывать достаточно пищи в течение всего года, производить на свет потомство и растить его до того момента, когда детеныши способны будут сами о себе позаботиться.
Если говорить конкретно о кошках, то есть и другие, дополнительные подсказки, которые нам помогут. Кошки — хищники, чтобы выжить, им необходимо есть мясо, они не могут синтезировать некоторые необходимые вещества; а кое-какие вещества растительного происхождения, полезные другим животным, для них даже вредны. Кошки не в состоянии жить, питаясь растительной пищей, а это значит, что от успешности охоты зависит их жизнь. Кошки используют первоклассное топливо, но должны получать его регулярно.
Добыча — крысы, мыши и другие мелкие грызуны — наиболее активна в сумерки и на рассвете, когда свет неярок. Эти мелкие зверьки стремительно снуют в лесной подстилке, то и дело скрываясь из глаз, не давая времени прицелиться. Кошкам приходится проявлять чудеса ловкости, чтобы незаметно подкрасться достаточно близко, а потом мгновенно нанести мощный удар и схватить добычу. Если захват удачен, кошка должна быстро обездвижить жертву, чтобы та не вырвалась и не сбежала — второй попытки у хищника не бывает.
Кошка охотится в одиночку, без напарников, в отличие, скажем, от волков или львов. У нее нет дублеров, не с кем организовать засаду. Она подкрадывается как можно ближе к жертве (которая при этом чаще всего не дремлет, а держит ухо востро) и старается поймать ее, и все приходится делать самостоятельно, рассчитывая только на себя.
Возможно, члены КБ «Кошка» поначалу присматривались к собаке в качестве возможной модели, но вовремя осознали, что для кошки требуется улучшенный проект — она должна сама со всем справляться и быть проворной и ловкой; должна двигаться легко и изящно, но при этом обладать мертвой хваткой. И в самом деле, чтобы кошка могла подобраться к добыче, ее организм должен быть способен совершать настоящие чудеса ловкости и мощи. И вот в КБ «Кошка» разработали проект, в котором сочетаются длинный и эластичный позвоночник (с закругленными позвонками, что облегчает повороты и увеличивает гибкость), балансирующий хвост и повышенной подвижности суставы, связки и сухожилия, обеспечивающие легкость движений. Конструкторы сделали ключицу тонкой и, вместо того чтобы присоединить ее к плечу, как у людей, оставили один конец незакрепленным, тем самым существенно облегчив кошке выполнение таких задач, как, например, ходьба по узким карнизам. Конструкторы сузили лопаточные кости кошки, чтобы увеличить амплитуду и плавность движений передних лап без дополнительного расхода энергии. К тому же кошка ходит на цыпочках — подушечки кошачьих лап соответствуют нашим пальцам ног и части ступни перед подушечками пальцев. Это увеличивает длину лап и, соответственно, длину шага, а лапы лишь слегка касаются земли, благодаря чему походка становится легкой и пружинистой. Заднюю часть тела проектировщики сделали мощной, чтобы она могла посылать тело вперед, а переднюю оборудовали таким образом, чтобы движение можно было вовремя остановить. Кошка может двигаться разными аллюрами, от ходьбы до рыси, переходящей в галоп, при котором она одновременно ударяет о землю обеими задними лапами и с силой отталкивается; позвоночник при этом то сгибается, то вытягивается, и это позволяет делать особенно широкие шаги. А если говорить о прыжках в длину, то одним прыжком кошка может покрыть расстояние, в пять-шесть раз превышающее длину ее тела.
Все эти приспособления направлены на то, чтобы помочь подкрасться к добыче и схватить ее — но что потом? Представьте себе юркого зверька, который несется во весь дух, спасая жизнь: он двигается чрезвычайно быстро, при этом ему ничего не стоит резко изменить направление бега. Чтобы схватить его зубами и не промахнуться, требуются резкость и сила. Волкам это удается, но у них есть преимущество — челюстей много, и они нацеливаются на жертву с разных сторон, когда стая окружает ее. Кошке нужно хватать наверняка и делать это практически мгновенно. Конечно, проектировщикам из КБ «Кошка» придется снабдить передние лапы оружием, чтобы помочь кошке схватить и удержать добычу, — когти (чем острее, тем лучше) подойдут для этого идеально. Но когти — помеха бесшумному движению, кроме того, они будут постоянно выходить из строя, стираясь и затупляясь при ходьбе. Пример тому — собачьи когти, которые увеличивают сцепление с почвой, как шипы на обуви бегуна, но ни для чего другого не пригодны. Конструкторов кошки, однако, эти соображения не обескуражили: они блистательно решили проблему, снабдив лапы набором острых, как бритва, когтей, которые обычно спрятаны в ножны, но могут быть молниеносно приведены в действие. Когда кошка бегает или отдыхает, когти втянуты в подушечки лап, но если нужно, мышцы и сухожилия лапы тянут косточки пальцев вперед, и это автоматически выталкивает когти наружу и выпрямляет их, превращая в сильное и крепкое оружие. Острые кончики когтей загнуты, так что впиваются в жертву, не давая ей ускользнуть. Уже неплохо, и все же… кошка с втягивающимися когтями — еще не идеальное решение. Кошка должна уметь пользоваться своим оружием не впрямую, а с максимальной гибкостью. Поэтому проект предусматривает гибкое «запястье», позволяющее поворачивать лапу во время охоты, подносить добычу ко рту. Эта же конструкция чрезвычайно удобна для умывания, лазания и т. п. В самом деле, встроенные шипы, позволяющие быстро залезть куда угодно, незаменимы, когда преследуешь жертву или сам удираешь от преследования. Когда когти втянуты, кошка ступает мягко и совершенно бесшумно.
Итак, гибкие передние лапы с когтями позволяют схватить добычу, поднести ко рту, а там ее перехватят мовдные челюсти, снабженные острыми зубами — длинными и заостренными, не уступающими собачьим. Зубы, надо заметить, используются с редким изяществом, их не назовешь орудием грубого насилия — они буквально скользят между шейными позвонками жертвы и пересекают спинной мозг быстро и чисто, с милосердной точностью.
На этом этапе конструкторы должны быть довольны своим проектом — кошка получилась гибкой, проворной и сильной, она может бесшумно двигаться, великолепно прыгает и способна поймать добычу с помощью выпускающихся когтей. Проект рассчитан не на длительный бег и не на то, чтобы загонять добычу, его цель — хитрость, стремительный натиск и мгновенная атака. Что ж, прекрасно. Но как найти добычу?
Для этого в конструкцию решено встроить что-то вроде радаров, которые обеспечивают поиск добычи. На что их настроить? Мелкие зверьки, передвигаясь, шелестят и шуршат, кроме того, они тихонько попискивают. Не начать ли с этой их особенности? Проектировщики решают заняться кошачьими ушами — они должны улавливать звуки, которые издают грызуны; для человека существенная часть их лежит за пределами слышимости — это ультразвук Надо заметить, что конструкторы снабдили кошку одним из самых широких диапазонов слышимости в животном царстве — с ней могут сравниться только дельфины и лошади. Диапазон частот простирается от 30 до 50 000 герц. А для того чтобы кошка могла на слух определить, где именно находится добыча — участок ведь может быть обширным, а кошка не способна бегать на длинные дистанции, — конструкторы добавили две локационные антенны, вроде тех параболических антенн, которые принимают сигналы из космоса. Расположены антенны на верху головы — это чуткие уши с большими ушными раковинами, которые управляются двумя десятками мышц и могут вращаться на 180 градусов независимо друг от друга. Внутри имеются особые складки, направляющие звук прямо во внутреннее ухо. Подсчитывая разницу во времени, с которой звуки поступают в каждое ухо, встроенный компьютер с высокой точностью определяет, где находится источник звука. Кошка способна отличить звук, который раздается в 8 сантиметрах от нее или доносится с двухметрового расстояния, она не спутает звуки, несущиеся с 40 сантиметров или 20 метров. Оценка дистанции достаточно точна, чтобы кошка могла мгновенно бесшумно приблизиться к источнику звука.
Еще одно условие, изначально внесенное проектной группой в техническое задание, это то, что кошке нужно хорошо видеть в темноте, когда активны ее потенциальные жертвы. Как же конструкторы решили эту проблему? Попробуем разобраться. Для человека сумерки — трудное время суток: рассмотреть что-то почти невозможно, все расплывается, краски почти неразличимы. Серой мышке ничего не стоит слиться с буроватым фоном и ускользнуть незамеченной. Мы с трудом можем разглядеть в полутьме даже крупные фигуры, ростом с нас самих.
Представляю, как интересно было проектной команде работать над этой частью проекта: глаз должен подходить по размеру к небольшой кошачьей голове и при этом обеспечивать четкое и ясное зрение в условиях низкой освещенности. Поэтому конструкторы сделали глаза относительно большими (и эта черта кошачьей внешности кажется нам, людям, весьма красивой), снабдив их зрачком, который открывается втрое шире, чем человеческий. Благодаря такому зрачку максимально возможное количество света попадает на сетчатку (слой светочувствительных клеток на задней стенке глаза, от которых сигнал передается в мозг). Сетчатка кошки содержит намного больше палочек (нервных клеток, которые реагируют на свет), чем колбочек (клеток, отвечающих за цветное зрение). Вот почему кошка прекрасно видит в полумраке, но при этом неважно распознает цвета — синие и зеленые она, видимо, различает, а вот красную гамму видит совсем плохо.
Затем в глаз была встроена «турбосистема». Здесь применен принцип рециркуляции, когда выхлопные газы еще раз прогоняют через мотор автомобиля для повторного использования. Особый слой клеток (он называется тапетум) отражает свет, не уловленный клетками сетчатки с первого раза, и дает сетчатке повторный шанс использовать его. Мы даже можем видеть этот отражательный слой, когда фотографируем кошку со вспышкой — глаза в ярком свете кажутся серебристо-зелеными. Команда «Кошка» должна была бы запатентовать это изобретение — кто-то сказочно разбогател, предложив использовать этот принцип для дорожных знаков, которые внезапно вспыхивают в темноте отраженным светом фар! Все это вместе взятое обеспечивает кошке невероятно эффективное ночное зрение: в сорок — пятьдесят раз лучше, чем у человека. Но конструкторы не остановились и на этом, а еще добавили клетки, высокочувствительные к движению, которые позволяют кошке улавливать все передвижения стремительно мечущейся жертвы.
Единственная сложность в этой изумительной системе — то, что она слишком чувствительна, так что при ярком солнечном свете могут возникать проблемы. Это особенно серьезное осложнение для обитающих в пустыне животных, активных и в дневное время. Другие разработки — например, для лемуров с Мадагаскара — предполагают увеличенные и очень чувствительные глаза, но эти проекты рассчитаны исключительно на применение в ночное время суток. Им не приходится иметь дело с солнцем в его полном блеске. Поэтому конструкторы предусмотрели меры безопасности: возможность регулировать поток света, попадающего в глаз. Привлекательно окрашенными защитными щитами, окружающими светочувствительный зрачок, можно затянуть глаз почти полностью, оставив для доступа света лишь узкую щель — это и есть зрачок. Есть и набор еще более надежных затворов (глазные веки), которые могут закрываться горизонтально, обеспечивая максимальную защиту. Поистине проектировщикам есть чем гордиться — свой проект они еще усилили, добавив третье веко, которым можно затянуть глаз, если ему грозит опасность. Это третье веко обычно спрятано и почти не бывает видно, но может выглядывать, когда кошка неважно себя чувствует.
Расположены эти замечательные точные приборы спереди на черепе, что обеспечивает кошке широкий обзор — идеально сочетая особенности поля зрения тех животных, которые охотятся сами, и тех, на которых охотятся (понятно, что кошка не застрахована и от этого). Если говорить о резкости изображения, то кошка наиболее четко видит предметы на расстоянии 2–6 метров. Это то расстояние, на которое кошка должна подкрасться к добыче перед решающей атакой.
Итак, кошка прекрасно видит днем и не хуже — в сумерках. В полной темноте, однако, даже кошке трудно что-либо разглядеть. Если она охотится на слух, прислушиваясь к шорохам и пискам, как избежать риска наткнуться в темноте на препятствие? Удастся ли команде КБ «Кошка» изобрести что-то и на этот случай? Наши конструкторы — настоящие новаторы, и в этой ситуации не ударили лицом в грязь. Они предложили простое, но изящное решение, применив принцип сенсорного силового поля, окружающего кошку, но особенно — сложные и тонкие приборы, расположенные у нее в голове. Множество длинных и прочных, но гибких чувствительных волосков торчат в разные стороны вокруг головы и на сгибах лап. Эти волоски — называются они вибриссы — чрезвычайно чувствительны к движению и воспринимают даже перемещение на 5 нанометров, что составляет примерно одну двухтысячную часть толщины человеческого волоса. Любое, даже самое легкое колебание раздражает нервные окончания в основании волоска, и от них бежит сигнал к мозгу, так что кошка успевает отреагировать и обогнуть препятствие. Вибриссы настолько чувствительны, что ощущают, по-видимому, даже завихрения воздуха вокруг препятствия — так что кошка оснащена системой более чувствительной, чем наше осязание.
Еще одна небольшая проблема, которую предстоит решить команде проектировщиков: как подстраховать кошку, чтобы, смыкая зубы на загривке жертвы, она не упустила добычу (та, разумеется, не дожидаясь второй попытки, тут же юркнет в ближайшую щель, а кошка останется голодной). Когда кошка подкрадывается вплотную к жертве, ей нужно сориентироваться. Тут опять помогают чувствительные и подвижные усы-вибриссы. Когда же кошка наконец хватает жертву и подносит ее ко рту, направленные вперед вибриссы действуют как дополнительная лапа, помогая «ощупать» добычу. Дополнительный ряд волосков на верхней губе тоже помогает кошке сориентироваться насчет положения жертвы во рту, сообразить, в каком направлении растет шерсть или перья, а значит, с какой стороны шея. Это помогает кошке быстро и безболезненно умертвить добычу.
Конструкторы, вне всякого сомнения, превзошли себя, применив остроумные инновационные решения и разработав совершенную машину, оснащенную чувствительными приборами. Они создали нечто не просто функциональное, но и красивое — «феррари» животного мира. Но, чтобы все это вместе заработало, необходим еще и центральный блок управления, который суммировал бы всю информацию от датчиков и подавал команды движущимся частям. Такой компьютерный блок не должен занимать много места, он должен быть легким, чтобы не сковывать движений кошки. Проектировщики взяли за основу типичный мозг млекопитающего, но переналадили его и немного модифицировали, выделив для одних функций больше места, чем для других. Особенно много внимания уделили сенсорному вводу данных: сюда поступает информация от глаз, ушей и других датчиков. Учитывая, как много информации поступает из внешнего мира, конструкторы усилили участок мозга, называемый мозжечком. В нем и происходит обработка этих сложных, непрерывно поступающих сигналов.
Чтобы успешно охотиться, кошка должна удерживать голову на постоянном уровне, чтобы не выпускать из поля зрения добычу и точно рассчитать прыжок. Для этого необходимо отлично развитое чувство равновесия. Ну вас вряд ли удивит, если я скажу, что у кошки чувство равновесия развито не просто хорошо, а очень и очень хорошо. Орган равновесия, вестибулярный аппарат, расположен во внутреннем ухе. Он состоит из трех заполненных жидкостью полукруговых каналов и выстлан миллионами тончайших волосков. Когда кошка поворачивает голову и жидкость движется по канальцам, нервные окончания принимают сигналы от волосков. Эта система типична для млекопитающих, однако у кошки аппарат отлажен с точностью гоночных машин «Формулы-1». Сигналы поступают постоянно, и происходит автоматическая подстройка, это помогает кошке мгновенно адаптироваться к изменениям положения тела и удерживать равновесие без всякого труда.
Но и это еще не все. Члены КБ «Кошка» разработали систему, благодаря которой в случае падения с высоты кошка уверенно встает на ноги. Если кошка падает, включается автоматическая последовательность движений. При этом кошка выравнивает сначала голову (в позицию горизонтально и прямо), а затем и все тело. Спина при этом тоже поворачивается, и кошка приземляется на все четыре лапы. Конечно, всякое может случиться, и при падении с большой высоты кошка может получить серьезные травмы, но, спрыгнув, скажем, с дерева, кошка чаще всего остается невредимой.
Такая последовательность движений — пример процесса, который происходит в результате автоматических сигналов, поступающих от вестибулярной системы. Кошка как охотник должна очень быстро реагировать на все происходящее вокруг нее, поэтому такие автоматические реакции для нее характерны. Вы можете возразить, что нервная система и без того достаточно быстро работает, принимая сигналы извне, пересылая их в мозг, а оттуда передавая сигналы к действию. Все же при этом требуется время на «обдумывание», хотя и очень короткое, и даже такое промедление может стоить кошке жизни — при падении время, за которое можно что-то предпринять, измеряется порой тысячными долями секунды. Автоматизированная система позволяет импульсу, минуя мозг, проходить от датчика прямо к мышцам, запуская последовательность запрограммированных движений. Все происходит молниеносно, и эта система дает кошке преимущество и перед добычей, и перед конкурентами.
Еще раз надо признать — члены конструкторского бюро «Кошка» проделали фантастическую работу. Ими создан идеальный хищник, сухопутный эквивалент акулы, к тому же такой красивый и обаятельный, что мы не можем им не восхищаться. Он сумел адаптироваться к жизни рядом с нами и полюбить нас, и уж в этом с кошкой не может сравниться никакая рыба!
Миллионы лет эволюции сделали кошек такими, какими мы их знаем. Это, если продолжать сравнение, действительно шедевр — роскошный гоночный автомобиль класса «Формула-1», а не какая-нибудь дешевенькая малолитражка. Если бы мы хотели, чтобы КБ «Кошка» разработало другой проект: животное, предназначенное только для сидения на коленях и мурлыканья, подозреваю, что оно бы получилось вовсе не похожим на кошку! Наверное, мы все должны помнить об этом, когда пытаемся произвести какие-то фундаментальные изменения в кошках: к примеру, перевести их на вегетарианскую диету или запретить охотиться. Наши чудесные друзья-кошки выглядят и ведут себя так, а не иначе, потому что были созданы именно такими, и мы убедились, что этот проект оказался редкостной удачей.