Kediler Neden Hep Dört Ayak Üstüne Düşer? Dönme Refleksinin Fiziği

Bir kediyi sırtüstü tutup çok alçak bir yükseklikten yumuşak bir yatağa bıraktığını düşün. Saniyenin küçük bir bölümünde kedi havada döner ve dört ayağının üstüne iner. Bu hareket öylesine hızlı ve kusursuzdur ki 19. yüzyılda fizikçiler arasında ciddi bir tartışma başlatmıştı. Çünkü ilk bakışta fizik yasalarına aykırı görünüyordu.

Dönme refleksi nedir?

Kedilerin havada kendilerini çevirme becerisine dönme refleksi (righting reflex) denir. Bu refleks doğuştan gelir ama hemen ortaya çıkmaz:

• Yavrularda yaklaşık 3–4 haftalıkken ilk belirtiler görülür.
• Yaklaşık 6–9 haftalıkken refleks tamamen olgunlaşır.

Refleksin başlangıç noktası, iç kulakta bulunan vestibüler sistemdir. Sıvı dolu kanallardan oluşan bu denge organı, kafanın hangi yöne döndüğünü ve “aşağının” nerede olduğunu algılar. Gözler de yardımcı olur, ama karanlıkta ya da gözleri kapalıyken bile kediler dönebilir.

Fizikçileri şaşırtan problem

Sorunun neden bu kadar ilginç olduğunu anlamak için bir fizik kuralını bilmek gerekir: açısal momentumun korunumu.

Havada serbestçe düşen bir cisim, dışarıdan bir şeye tutunamaz ya da bir şeyi itemez. Dönmeye başlamadan bırakılmışsa toplam “dönme miktarı” sıfırdır ve sıfır kalmak zorundadır. Bir patenci kollarını açıp kapayarak dönüşünü hızlandırıp yavaşlatabilir. Ama hiç dönmeden başlarsa yalnızca kollarını oynatarak kendi etrafında dönmeye başlayamaz.

O halde sırtüstü ve hiç dönmeden bırakılan bir kedi nasıl oluyor da 180 derece dönüyor?

1894’te Fransız bilim insanı Étienne-Jules Marey, düşen bir kediyi saniyede 12 kare çekebilen bir kamerayla fotoğrafladı. Fotoğraflar, Paris Bilimler Akademisi’nde hararetli bir tartışma başlattı. Kedi gerçekten de tutunacak hiçbir şey olmadan dönüyordu.

Çözüm: Bük ve burk

Kedinin sırrı, vücudunu tek bir katı cisim gibi değil, iki ayrı parça gibi kullanmasıdır. Ön yarı ve arka yarı, bel bölgesinden bükülerek birbirinden bağımsız dönebilir. Süreç dört aşamada gerçekleşir:

1. Baş döner: İç kulak “aşağıyı” algılar ve kedi önce başını yere doğru çevirir.
2. Ön yarı döner: Kedi ön bacaklarını göğsüne doğru toplar, arka bacaklarını ise açar. Toplanmış ön yarının dönmeye karşı direnci azdır, açık bacaklı arka yarınınki ise fazladır. Ön yarı büyük bir açıyla dönerken arka yarı ters yönde ancak biraz döner.
3. Arka yarı döner: Şimdi kedi tam tersini yapar. Arka bacaklarını toplar, ön bacaklarını açar. Bu kez arka yarı hızla döner ve ön yarıya yetişir.
4. İnişe hazırlık: Bacaklar yere doğru uzatılır, sırt hafifçe kamburlaşır ve kedi darbeyi emmeye hazırlanır.

Bu hareketlerin her birinde iki yarının dönüşleri birbirini dengeler ve toplam açısal momentum hep sıfır kalır. Ama sonuçta kedinin bütün vücudu yön değiştirmiş olur. 1969’da Stanford Üniversitesi’nden Thomas Kane ve M. P. Scher, bu bükülme ve burkulma hareketini matematiksel bir modelle açıkladı. Model, gerçek kedi fotoğraflarıyla şaşırtıcı derecede uyumluydu.

Kuyruğun burada sanıldığından daha küçük bir rolü vardır. Kuyruksuz bir ırk olan Manx kedileri de havada sorunsuz şekilde döner.

Astronotlar da aynı hileyi kullanıyor

Kedilerin keşfettiği bu yöntem, insanlar için de işe yarar. Ağırlıksız ortamda süzülen astronotlar, tutunacak bir şey olmadan yön değiştirmek için kollarını ve bacaklarını benzer bir sırayla hareket ettirir. Dalgıçlar ve trambolin sporcuları da havada dönüş yaparken aynı ilkeden yararlanır.

Neden bu kadar az zarar görüyorlar?

Ayaklarının üstüne düşmek işin yalnızca bir kısmıdır. Kediler başka avantajlara da sahiptir.

Hafif ve geniş bir gövde

Bir cisim düşerken hızlandıkça hava direnci de artar. Sonunda hava direnci ağırlığa eşitlenir ve cisim artık hızlanmaz. Bu sabit hıza limit hız denir. Hafif ve geniş yüzeyli bir gövde, limit hıza daha düşük bir değerde ulaşır.

Esnek iniş

Kedi yere değerken bacaklarını büker ve darbeyi eklemlere, kaslara ve esnek omurgaya yayar. Bu, bir arabanın amortisörleri gibi çalışır.

Yüksekten düşme sendromu: Bir efsane ve bir uyarı

1987’de New York’ta yapılan ünlü bir veteriner çalışması, yüksek binalardan düşen 132 kediyi inceledi. Sonuçlar şaşırtıcıydı:

• Kedilerin yaklaşık yüzde 90’ı, tedavi gördükten sonra hayatta kaldı.
• Yaralanmalar 7 kata kadar yükseklikle birlikte arttı, ama bu seviyenin üstünde azalıyor gibi görünüyordu.

Araştırmacılar bunun sebebini şöyle açıkladı: Kedi yaklaşık 5 katlık bir düşüşten sonra limit hıza ulaşır ve hızlanma duygusu kaybolur. Bu noktada kedi gevşer, bacaklarını yana açarak bir paraşüt gibi süzülür ve darbeyi gövdesine yayar.

Ancak bu sonuç dikkatle yorumlanmalı. Çalışmaya yalnızca veteriner kliniğine canlı olarak getirilen kediler dahil edildi. Çok yüksekten düşüp ölen kediler büyük olasılıkla hiç kayıtlara geçmedi. Bu da çok yüksek düşüşlerin olduğundan daha güvenli görünmesine yol açmış olabilir.

Kesin olan şu: Kediler yüksekten düştüklerinde sık sık ciddi şekilde yaralanır. En yaygın yaralanmalar göğüs travması, çene kırığı ve bacak kırıklarıdır. Veteriner hekimler bu tabloya yüksekten düşme sendromu adını veriyor.

Kedini nasıl korursun?

Kediler genellikle bir kuşu ya da böceği kovalarken veya pencere kenarında uyuklarken dengesini kaybeder. Basit önlemler hayat kurtarır:

• Pencerelere ve balkonlara sağlam sineklik ya da kedi filesi takmak
• Pencere kenarına kedinin çıkabileceği mobilyalar koymamak
• Kediyi düşmesine izin vererek “denememek”: Refleks güvenilir ama düşüş her zaman risklidir

Özetle

Kediler, iç kulaklarındaki denge sistemi sayesinde düştüklerini algılar ve vücutlarını iki parça halinde büküp burkarak havada döner. Bacaklarını sırayla toplayıp açarak her yarının dönme direncini değiştirirler ve fizik yasalarını çiğnemeden ayaklarının üstüne inerler. Hafif gövdeleri ve esnek inişleri de onları korur. Yine de bu yetenek kedileri yüksekten düşmenin tehlikelerinden kurtarmaz. Sağlam bir pencere filesi, kedinin en iyi sigortasıdır.