Язык, похожий на наждачную бумагу, позволяет кошкам держать себя в чистоте и не перегреваться.
Статья об этом опубликована в Proceedings of the National Academy of Sciences.
На языке кошки, утверждают ученые, есть капиллярные сосочки c полостями, с помощью которых слюна глубоко попадает в шерсть. Также с помощью сосочков кошка приглаживает шерсть, удаляя при этом перегретый воздух.
Домашние кошки примерно 24 процента времени бодрствования уделяют грумингу. Он позволяет животному убирать из шерсти блох и выпавшие волосы. Если не заниматься умыванием, то в шерсти накапливается слишком много мусора, который ее спутывает. Это может привести к болезненным ощущениям при расчесывании, и даже к инфекциям. Кроме того, возможно, груминг позволяет кошкам не перегреваться. Потовые железы у них находятся только на лапах, поэтому ученые предполагают, что умывание играет роль в терморегуляции. Предположительно, до трети испаряющейся воды, которую теряет кошка — это слюна, которая испаряется из меха.
Физики Алексис Ноэль (Alexis Noel) и Дэвид Ху (David Hu) из Технологического университета Джорджии решили детально изучить строение языка кошки и выяснить, как он позволяет животному держать себя в чистоте и решать вопрос с терморегуляцией. Для этого они сделали компьютерную томографию языка и изучили строение капиллярных сосочков. Также они сделали компьютерную томографию отдельно капиллярных сосочков у шести видов кошачьих — домашней кошки (Felis catus), рыжей рыси (Lynx rufus), пумы (Puma concolor), снежного барса (Panthera uncia), льва (Panthera leo) и тигра (Pantheratigris); языки были взяты у мертвых представителей видов.
Ученые обнаружили, что капиллярные сосочки на языке у домашних кошек отличаются по размерам, ближе к центру они меньше, и растут чаще, а по бокам они крупнее и растут реже. Как выяснили ученые, при груминге задействованы только боковые сосочки. Также выяснилось, что у всех кошачьих он похожи и по виду напоминают разные по размеру крючки с двумя полостями: одна внизу, другая U-образная, на конце.
Исследователи измерили модуль Юнга (способность материала сопротивляться растяжению или сжатию при упругой деформации) у капиллярных сосочков домашних кошек и выяснили, что они в пять раз жестче, чем собственно язык, и по упругости похожи на человеческие ногти.
Чтобы выяснить, что при груминге происходит с жидкостью, они использовали пищевую краску, которую нанесли на языки домашней кошки и тигра. Оказалось, что жидкость попадает в U-образные полости в капиллярных сосочках примерно за 100 миллисекунд, и потом остается там, даже если сосочек переворачивается. В сумме 290 капиллярных сосочков могут содержать 4,4 микролитра жидкости. Чтобы удалить ее, кошке достаточно коснуться языком шерсти.
Исследователи выяснили, что способность к грумингу у вида кошачьих зависит не только от свойств шерсти, но и от длины капиллярных сосочков. Чтобы вычистить шерсть, кошачья слюна должна добраться до кожи. Чтобы это определить, ученые измерили длину и радиус волоса и разреженность шерсти у 19 видов кошачьих. А затем — насколько животные сминают свою шерсть во время груминга. Оказалось, что почти у всех исследованных видов и пород капиллярные сосочки достаточно длинные, чтобы достать до кожи. Только у двух пород персидских кошек шерсть, даже смятая, оказалась длиннее, чем сосочки на языке.
Соотношение длины капиллярных сосочков и смятой шерсти у 19 видов кошачьих. Диагональная линия (длина сосочков равна длине шерсти) отмечает границу между видами и породами, которые могут самостоятельно заниматься грумингом, и теми, кто на это не способен.
Авторы статьи посчитали, что груминг позволяет кошкам выделять около четверти тепла, которое нужно, чтобы не перегреться. Животному массой 2,2 килограмма нужно выделять 5,7 Ватт. Учитывая, что кошки спят по 14 часов в день, а четверть оставшегося времени умываются, за грумингом они проводят около 2,4 часов в день. Как определили авторы, скорость вылизывания у домашних кошек составляет 1,4 движения в секунду. С учетом максимально возможного содержания жидкости в капиллярных сосочках, кошка может в день выделить 48 граммов слюны. Выделение тепла ученые посчитали по формуле Q = mL, где Q — выделяемое тепло, m — масса, а L- скрытая теплота испарения воды. Для средних размеров кошки скрытая теплота примерно равна 575 калорий на грамм, а Q максимально может достигать 1,3 Ватт, четверти всего тепла, которое необходимо выделить, чтобы не перегреться.