הדבורה, הטנק וכף רגלו השמאלית של הכלב: מה הם יודעים שאנחנו לא?
שאלות שנשאלו בשבועות האחרונים ברחבי הפייסבוק
על פציעות בכפות רגליים של כלבים, הגורמים להן ואיך נמנעים מהן הביאו אותי להרהר
בעניין החשוב הזה: אנשים טובים שמחזיקים בבית כלב, קונים עבורו את האוכל היקר
ביותר, מוציאים אותו לטיול קצר לפחות פעמיים אם לא שלוש פעמים ביום ונותנים לו לנמנם
בשאר הזמן לא באמת זקוקים למידע הזה. מבחינתם, "לא ללכת על האספלט הלוהט בחום
יולי אוגוסט" זו תשובה מקיפה ומספקת. אבל אנשים שעושים משהו עם הכלב? עבודה
או ספורט רחמנא ליצלן? הם צריכים לדעת קצת יותר.
אנחנו מתייחסים לתופעות שונות בשם הכולל
"פציעות בכפות הרגליים": כוויות, חתכים, קילוף העור, יבלות ושלפוחיות
למשל, ויש עוד. מספר הגורמים לפציעות גדול עוד יותר: פני הקרקע, הטמפרטורה שלהם,
מנח הרגל של הכלב על הקרקע בזמן התנועה, סגנון התנועה, המהירות, השיפוע, אורך הצפורניים,
טפילים, זיהומים, מחלות, השד יודע מה עוד. האמת, נדמה לי שסטטיסטית הכלבים המסכנים
שהולכים יחפים כל הזמן צריכים להיות יותר פצועים מבריאים. איך זה שלמרות הכל הם
מצליחים ללכת ולרוץ? בדיוק בשביל לברר את זה אנחנו כאן.
נתחיל ממש בהתחלה – כמה מילים על האנטומיה של כף
הרגל. משם נעבור להגדרת תפקידה, נבדוק מה מאפשר לכף הרגל של הכלב לעשות את מה
שנועדה לו בצורה המיטבית, ולקינוח ננסה להסיק מסקנות ולהפיק לקחים. בואו נצא לדרך.
בצורה הבסיסית
של כף הרגל אצל יונקים בעלי
חוליות יש חמש אצבעות. כמובן שיש גם בעלי חיים שכף רגלם מכילה פחות אצבעות. כפות
הרגליים התפתחו בצורות שונות בהתאם לצרכים של בעל החיים: המיקום בכף הרגל עליו
מוטל משקלו של בעל החיים הוא אחד הגורמים החשובים בקביעת צורת כף הרגל.
בני האדם הם בעלי חיים פלאנטיגרידיים, כלומר הולכים על כל כף הרגל, כולל האצבעות והעקב. חיפשתי, תאמינו לי, אין מילה בעברית למונח הזה. ואנחנו לא לבד: גם הקיפודים, הדובים, הבואשים העכברים והחולדות הולכים כמונו, על כל כף הרגל.
 |
| כף רגל של דב, ציור של לאונרדו דה וינצ'י |
כלבים, כמו חתולים, הם בעלי חיים דיגיטיגרידיים, כלומר הולכים רק על האצבעות. נכון, גם לזה אין מילה בעברית. צורת ההליכה הזו מאפשרת פסיעות ארוכות יותר ולכן מהירות תנועה גדולה יותר. יונקים ההולכים על אצבעות רגליהם מיומנים בדרך כלל גם בתנועה שקטה. זוכרים את הבדיחה "בבית אני כמו נמר, הולך על ארבע וממש ממש בשקט"? אז בדיוק כזה.
 |
| כף הרגל של הכלב |
בואו נספור את
כריות כף הרגל של הכלב: סבתא בישלה דייסה. נתנה לזה, נתנה לזה ורק לזה לא נשאר...
תהיו רציניים,
נו.
ובכן, בכל אחת
מארבע הרגליים יש ארבע כריות אובליות שנקראות digital pads. הכרית החמישית, זו שיש לה צורת לב ונמצאת במרכז, נקראת metacarpal (ברגליים הקדמיות) או metatarsal (ברגליים האחוריות). ברגליים
הקדמיות יש עוד כרית אחת קטנה מעל "האצבע החמישית", והיא נקראת carpal pad.
 |
| סבתא בישלה דייסה... |
בשביל מה כל
זה טוב? או במילים אחרות, מה התפקיד של כל הכריות האלו?
חמש הכריות
שעל כף הרגל עצמה הן נקודות המגע של הכלב בקרקע בזמן תנועה. תפקידן משולב: אחיזה
בקרקע, בידוד תרמי, בלימת זעזועים. היכולת לבלום זעזועים מגנה על העצמות והמפרקים
כשהרגליים פוגעות בקרקע. הכרית הנוספת שברגליים הקדמיות מתפקדת כבלם חרום ומונעת
החלקה על משטחים חלקים או בירידה.
ועכשיו, רגע
קצר של פיסיקה: בכל מגע בין שני גופים פועלים שני כוחות מנוגדים בכיוונם. כל אחד
מהגופים מפעיל כח על הגוף השני. כך גם במפגש בין הרגל לקרקע. מחקרים שנערכו כבר
בסוף שנות השמונים הראו כי בזמן המגע בקרקע בעלי החיים מפעילים כוחות תגובה
קרקעיים (GRF) בעוצמה של פי שניים עד שלושה
ממשקל גופם וכריות כפות הרגליים שלהם עשויות להפעיל כח גדול יותר, עד פי שישה
ממשקל הגוף. גל ההלם (שאנחנו מכנים "זעזוע") הנגרם מהפעלת הכח הזו מועבר
בדרך כלל לאורך הגוף ומגיע לגולגולת והוא הגורם העיקרי במחלות מפרקים ניווניות
ופציעות במערכת השלד והשרירים. עכשיו, לכו תכפילו את זה במספר הצעדים שהכלב שלכם
עושה ביום. זעזוע אמיתי.
פתאום, הכריות השחורות והמחוספסות האלה מקבלות משמעות. חתיכת עבודה הן צריכות לתת. איך בדיוק זה קורה? טוב ששאלתם. קבוצת חוקרים פרסמה לפני שלוש שנים מחקר מרתק בשאלה הזו בדיוק – איך מפחיתות כפות הרגליים של הכלב את הזעזוע שנגרם בזמן התנועה. אל תלכו עכשיו, זה באמת מעניין. החוקרים ביצעו בדיקה היסטולוגית של הרקמות בכריות כפות הרגליים של הכלבים באמצעות צביעת רקמות וסריקת אלקטרונים (SEM). בשלב השני הם עשו ניתוח מיקרומכני, המבוסס על שיטת האלמנט הסופי (FE) על מנת להבין את הקשר בין מיקרו-מבנה לתפקוד ביו-מכאני. לא, אל תשאלו. אני רק מעתיק, לא מבין מה זה באמת. אבל הי, זה לא העניין.
כל אחד יודע
שלעור יש שלוש שכבות: החיצונית נקראת אפידרמיס, האמצעית נקראת דרמיס והפנימית היא
שכבת שומן.
ומה גילו במחקר? ששכבת
האפידרמיס בכריות כף הרגל של הכלב אינה חלקה. היא שכבה קרנית שעשויה מבחוץ מצורות מיקרוסקופיות דמויות
קוצים. בחלקה הפנימי שקעים. השקעים, וזה השוס הגדול, מסודרים בצורה של חלת דבש. לתוך
השקעים האלו נכסות בליטות מהשכבה האמצעית, הדרמיס. והכי מעניין, השקעים שצורתם כמו
חלת דבש נמצאים רק באזור שבא במגע עם הקרקע.
 |
| ככה זה נראה מקרוב. ממש ממש מקרוב. |
בתוך שכבת
הדרמיס ישנה שכבה מרושתת של סיבי קולגן, מעורבים בסיבים אלסטיים. השכבה התת עורית, המכילה כמות גדולה של רקמת
שומן תת עורית, מופרדת לתאים קטנים רבים על ידי קרומים קולגניים.
מה הקשר לדבורים? למה הן בונות את הכוורת מתאים משושים? או, טוב ששאלתם. גם המלומד הרומאי מרקוס טֶרֶנְטִיוּס וַארוֹ שאל, ואחר כך ענה לעצמו. מתוך מעל שבעים יצירות שכתב, היחידה שנותרה בשלמותה הם שלושת הכרכים שכתב בנושאי חקלאות, ושם כתב שהכוורת מורכבת דווקא מתאים משושים משום שהם יוצרים את המשטח החזק ביותר לאחסון הדבש תוך שימוש בכמות השעווה הקטנה ביותר האפשרית. זה לא מדוייק. אם הזכרתי את וארו, הוא היה הראשון שחזה מראש את המיקרוביולוגיה כאשר המליץ לאנשי תקופתו להתרחק מאדמת ביצה וטען כי מקומות אלה שורצים ביצורים קטנים שאינם נראים לעין, הנכנסים לגוף דרך הפה או האף וגורמים למחלה ולמגפה. מכל מקום, אם היה חושב כמו דבורה היה מגלה את התשובה המדוייקת. בנייה נכונה של כל אזורי הכוורת היא דרישה חיונית להישרדותה של המושבה. לדבורים אין זמן והן צריכות לבנות מהר. הפתרון האידיאלי הוא להשתמש בתאים זהים שדבורים רבות יכולות לבנות במקביל, ולחבר אותם בהמשך למשטח רציף מושלם בלי לבזבז מקום ובלי רווחים. לשם כך דרושים תאים זהים ובעלי צורה אחידה. אבל למה דווקא משושים? מבחינה מתמטית יש רק שלוש צורות גיאומטריות שוות-צלעות שיכולות להתחבר באופן מושלם למשטח הדוק: משולש משוכלל (שווה-צלעות), מרובע משוכלל (ריבוע) ומשושה משוכלל. בשנת 1999 הצליח תומס היילס (Hales) האמריקאי לפתור את החידה באופן מתמטי. היילס חישב את שטח קירות התאים, מספר הקירות ומספר הקירות המשותפים בכוורות הבנויות מתאים בצורת משולשים שווי צלעות, ריבועים או משושים משוכללים. הוא גילה ששימוש במשושים מוביל למספר הקירות המשותפים הגדול ביותר, וכך תורם ליצירת מבנה דחוס. בנוסף הוא הראה כי הקירות הקטנים במשטח בגודל נתון יתקבלו אם ירוצף דווקא במשושים, וכך יתקבלו תאים בעלי שטח מרבי שיכולים לשאת משקל גדול יותר מהחלופות. היילס הוכיח שהיקף קירות כל התאים במשטח שמרוצף במשושים הוא הקטן ביותר ודורש מספר קטן במיוחד של תאים. המשמעות היא שבניית כוורת ממשושים דורשת פחות עבודה וצורכת פחות שעווה יקרה וכך הוכחה מתמטית התיאוריה של וארו. זו היתה ההתחלה, אבל הי, לא זה העיקר בעניין שלנו: בשנים האחרונות התגלה גם שצורת המשושה מספקת הגנה חזקה יותר מלחץ בהשוואה לתאים רבועים או משולשים. באתרים געשיים רבים בטבע, כמו למשל בריכת המשושים שלנו, פני השטח של הלבה המתקררת מתכווצים מהר יותר מהנוזל החם שמתחת ויוצרים מתח שמשתחרר דרך סדקים שנוצרים במשטח. שחרור האנרגיה הזו הכי מהיר כשהסדקים מסודרים בצורת משושים.
 |
| תומאס היילס |
 |
| מרקוס טרנטיוס וארו, חושב על דבורים |
צורת המשושה מופיעה בשלל תופעות בטבע, למשל פתיתי שלג, תאי הכבד, עיני חרקים ומולקולות כימיות . גם מחוץ לטבע למשושה יש שימושים רבים, בין השאר בטכנולוגיית תאורת LED, בייצור כדורי-רגל וגלשנים, בבניית גשרים, מכוניות ומטוסים ואפילו בראשי ברגים. אבל השימוש המעניין ביותר שיביא אותנו בחזרה לכפות הרגליים של הכלבים הוא הפתרון שמצא הצבא האמריקאי לנסיעת טנקים על חול רך.
בסוף שנות השבעים התבקשה חברת פרסטו האמריקאית לעזור למהנדסי הצבא למצוא פתרון לבעיה שהטרידה אותם כבר מימי הקרב באל-עלמיין: הטנקים הכבדים שקעו בחול. כך באה לעולם הטכנולוגיה שכל קבלן עבודות עפר מכיר היום בשם "כוורת": פורסים על הקרקע רשת של תאים משושים, ממלאים אותם בחול והופ – שום דבר לא זז. גם כשהטנקים הכבדים עוברים החול נשאר במקומו. הניסויים הראשונים נעשו ברשת מנייר מצופה בשעווה, צינורות ניקוז מפלסטיק שהודקו זה לזה בסיכות, אלומיניום מודבק במסקינג-טייפ והכל הכל עבד מצויין. לבסוף המציאה החברה שיטה לריתוך פוליאתילן וכך נוצר ה-Sandgrid המפורסם שכיכב במלחמות באפגניסטן ועירק.
 |
| מהנדסי הצבא משכנעים את החול לא לזוז |
מתברר שדבורים וכלבים ידעו את התשובה לשאלה המתמטית הרבה לפני וארו הרומאי והיילס האמריקאי, אף על פי שלא הגיעו אפילו לשיעור מתמטיקה אחד: מבנה התאים המשושים הוא החזק ביותר והעמיד ביותר מפני לחצים, מכות ופגיעות.
נחזור לכלבים.
שיכוך זעזועים הוא אחד התפקידים הביו-מכניים החשובים ביותר של כפות הרגליים. תוצאות המחקר הראו ששכבת האפידרמיס המסודרת כמו חלת דבש מפחיתה את הזעזועים בכל טווח מהירויות הפגיעה בצורה יעילה בהרבה משכבת תאים "רגילה". למעשה, ככל שהמהירות עולה יכולת השיכוך עולה בהתאם. כמה? לא תאמינו. ההפחתה היא לאלפית הכח. כן, הכח שמעבירה שכבת האפידרמיס בעלת מבנה המיקרו של חלת הדבש, קטן פי אלף מזה שמופעל עליה מהקרקע.
וואו.
לכל הטוב הזה
מצטרפת היכולת של שכבת הדרמיס ושכבת השומן התת עורי, שמשמשות כמערכת הידרוסטטית
לשיכוך זעזועים, והכלבים שלנו יכולים לרוץ יחפים בלי לפגוע לעצמם בשלד ובשרירים.
הבטחתי מסקנות ולקחים, ואם מבטיחים צריך לקיים. אז ככה:
עור קשה ומחוספס ממש כמו נייר זכוכית גס אינו בעיה אלא פתרון. תנו לכלב לעבוד עד שכפות הרגליים שלו יתקשו ויפסיקו להיות רכות ונעימות. מה שמרגיש לנו רך ונעים לא באמת מגן על הכלב.
רוצים להפריע למערכת המיוחדת הזו לעבוד? אין בעיה. הכניסו את הכלב שלכם לנעליים. הנעליים לא רק יעצבנו את הכלב אלא גם ימנעו מכף הרגל לשכך את הזעזועים ועלולות לגרום לנזק אורתופדי ונוירולוגי מצטבר.
גם השימוש בקרם, משחה, מרכך כביסה או כל תכשיר אחר לעידון העור בכף הרגל מיותר ומזיק. עור רך הוא עור שנקרע בקלות, הוא עור שמעביר זעזועים, הוא עור שעושה רע. אם כבר קניתם תכשיר כזה אל תזרקו, זה טוב לידיים. תשתמשו, זה כבר אצלכם וחבל לזרוק.
המשחות הקיימות בשוק מיועדות בכלל למטרה אחרת: למנוע רטיבות. כלבי מזחלות אחראים להמצאה הזו, כי אצלם כף רגל רטובה היא כף רגל שיכולה לצבור שכבת קרח חדה כמו סכין גילוח שתחתוך בבשר החי. אם הכלב שלכם לא רץ בשטח רטוב ובטמפרטורה מתחת לאפס זה לא בשבילו, נקודה.
אם מתיישבת לכלב שלכם דבורה על קצה האף, אל תילחצו. סביר להניח שהיא בסך הכל עוזרת לו להכין שעורים במתמטיקה.
ואי אפשר בלי שתי הערות חשובות לסיום:
אני לא רופא, גם לא ביולוג. הרשומה
נכתבה על סמך לימוד עצמי וידע כללי. מי שרוצה להרחיב יכול להתעמק במחקר הזה ואלו
המוזכרים בו, ואלה המצטטים אותו:
How does the canine paw pad attenuate ground impacts? A
multi-layer cushion system
Huaibin Miao, Jun Fu, Zhihui Qian, Luquan Ren, Lei Ren
שנית – לא נגעתי כאן בשאלות חשובות לא פחות, כמו איך להבין מה גורם
לפציעה בכף הרגל לפי מיקומה על הכריות, מה ההבדל בין פציעות שנגרמות ממנח לא נכון
לפציעות שנגרמות מסגנון תנועה לקוי, ומה מכל הדברים ניתן למניעה (ספויילר: הכל) ואיך. למה לא
נגעתי? כי צריך להשאיר משהו לפעמים הבאות.
נצלו את החורף, צאו לבלות עם הכלבים ברוח בגשם ובבוץ. כדי ליהנות הם אולי צריכים חתול אבל בטח לא צריכים מגפיים.
תגובות
הוסף רשומת תגובה
תודה! אני שמח שיש מי שקורא את מה שכתבתי, ועוד יותר שמח שיש מי שרוצה להגיב.