Dr. Jeff’s Blog on the Universe

ŘEŠENÍ Týdenní výzvy 1: Kilo mravenců a schopnosti inteligentní biomasy

Posted by DrJeff on 1. června 2009

Filed under 1.1. Týdenní výzva Dr. Jeffa, 1.2. Řešení týdenních výzev, 1.3. Jízda s Jordim, 4. Zeměkoule, 4.1. Jízda s Jordim. Životní prostředí a změna klimatu, 4.2. Obecná biosféra

Copyright 2009 | O tomto blogu

Tento příspěvek je řešením Týdenní výzvy Dr. Jeffa.

Pro ty z vás, kteří četli minulý týden Týdenní výzvu 1 a nyní čekají s napětím na odpovědi, tak tady jsou. Pro ty z vás, kteří ještě nečetli Týdenní výzvu 1, NEČTĚTE! Přejděte přímo na výzvu a nejprve si ji přečtěte, nepřecházejte dál a nevybírejte 200 dolarů.

A nyní odpovědi-

1. Kolik mravenců je v libře mravenců?“

Nápověda: neexistuje jediná odpověď, protože existuje spousta různých druhů mravenců. Proto si o mravencích něco zjistěte, vymyslete odpověď a podívejte se, jestli vaše odpověď spadá do rozmezí, které vám dám příští týden.

Odpověď:

1,5 MILIONU mravenců v jednom kilogramu mravenců! (Skvělá otázka, Jordi, omráčila tvého tatínka.) To předpokládá průměrně velký druh mravence a že mluvíme o dělnicích. (Není u odpovědi na jednoduchou otázku vždycky nějaká výhrada?)

V závislosti na druhu mravence je v libře mravenců od 190 000 do 7,5 MILIONU mravenců! Viz část „Jak jsem přišel na odpovědi?“ níže.

2. Kolik váží lidstvo?“

Nápověda: budete potřebovat vědět, kolik lidí je na planetě. Tady to máte, s laskavým svolením amerického úřadu pro sčítání lidu.

Odpověď:

Je nás na Zemi asi 6,8 miliardy, zde je hmotnost lidské rasy –

anglický systém: (1 tuna = 2 000 liber)

metrická soustava: 440 milionů tun:

Podívejte se na část „Jak jsem přišel na odpovědi?“ níže.

WOW!!!! Myslím, že jsem ohromen. Ale … počkej chvilku. To je prostě VELKÉ číslo. Vůbec netuším, co to velké číslo znamená. Mám-li mu skutečně porozumět (vy v kyberprostoru také), musím si postavit most ke známému. Takže přejděme ke třetí části našeho úkolu:

3. Počkejte, slyším Ellen v Detroitu, jak říká: „Ale doktore Jeffe, já bych spíš chtěla znát celkový objem lidské rasy, jinými slovy, jak velký objem prostoru byste potřeboval, aby se do něj celá lidská rasa prostě vešla?“. Dobrá úvaha, Ellen! To je další skvělý způsob, jak se na to podívat. Udělejme z toho tedy třetí část úkolu. Jakmile vypočtete 2 výše, zjistěte celkový objem lidské rasy.

Nápověda: můžete předpokládat, že my lidé jsme tvořeni převážně vodou a každých 1 000 kg vody zabere 1 metr krychlový prostoru. Pro ty z vás, kteří si rádi představují pomocí anglické soustavy jednotek, 1 tuna vody (2 000 liber) zabírá 32 krychlových metrů prostoru.

Odpověď:

Celá lidská rasa – druh, který dokáže měnit životní prostředí v planetárním měřítku – se pohodlně vejde do krabice o straně pouhé 1/2 míle (0,75 km na stranu). Viz část „Jak jsem přišel na odpovědi?“ níže.

Pokud znáte Washington, DC, je to zhruba objem prostoru odpovídající velikosti National Mall zaplněného až po vrchol Washingtonova monumentu.

Pokud znáte New York, je to asi takový objem prostoru, který odpovídá velikosti Central Parku zaplněného až po vrchol Flatiron Building.

Není to tak neuvěřitelně MALÉ? Dokážete zjistit ekvivalentní objem v nějakém městě ve vašem okolí?

DŮLEŽITÉ UČENÍ PRO TENTO TÝDEN

V této krabici lidstva je-většinou voda. V této krabici je také druh, který si uvědomuje sám sebe, je inteligentní a má snahu vědět a dělat cokoli a cokoli, a druh, který má schopnost představovat si, navrhovat a STAVĚT nástroje. Jak taková malá krabička inteligentní biomasy změní planetu? TECHNOLOGIE. S hydraulikou a výbušninami dokážeme pohnout horami. S elektrárnami a motory na výrobu energie z fosilních paliv můžeme ohřívat celou planetu, zvedat hladinu oceánů a měnit počasí v globálním měřítku. Nedokážu si představit lepší argument pro potřebu přírodovědného a technického vzdělávání. My jako národ, my jako svět musíme činit informovaná rozhodnutí o tom, jak využíváme naše technologie, abychom byli dobrými správci planety.

A teď – jak jsem k těm odpovědím přišel?“

Tajnou informací je hmotnost jednoho mravence. Můžete provést standardní vyhledávání na Googlu a najít webovou stránku s odpověďmi na všechno. Tak jste pravděpodobně získali odpověď. Porovnejme ji s mou.

Vždy si dávám pozor, aby informace, které vyhledávám, byly přesné. Obvykle nevěřím ani Wikipedii, ale často ji používám, aby mě nasměrovala správným směrem. Na konci stránky Wiki jsou často odkazy na oficiální publikace vědců a inženýrů, které byly recenzovány …. jinými vědci a inženýry. Těmto publikacím říkáme „recenzované“ nebo „referované“ a obvykle v nich najdete nejlepší dostupné informace o daném tématu.

Tady je tedy kouzelná publikace, kterou jsem našel, od Michaela Kaspariho, publikovaná v roce 2005 v Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. Michael pečlivě studoval mravenčí kolonie na 49 různých místech s různým klimatem a zjistil 434 druhů mravenců. Myslím, že můžeme předpokládat, že je to odborník na mravence. Tento článek napsal proto, aby o tom, co zjistil, informoval ostatní vědce. Když se podíváte na to, co napsal, vypadá to dost odborně, ale je úžasné, že popisuje šíři svého výzkumu krásně podrobně pomocí dvou velmi silných jazyků – angličtiny a matematiky. Vědci a inženýři musí být skvělými komunikátory, mají-li se o jejich výzkumu dozvědět ostatní. Ale není třeba článek číst, přeložím to za vás:

Michael zjistil, že hmotnost mravenčí dělnice se pohybuje od 0,06 miligramu do 2,34 miligramu. (Miligram je jedna tisícina gramu a gram je jedna tisícina kilogramu. Kilogram je 2,2 kilogramu.) Dělnice největšího zkoumaného druhu mravence byla 40krát těžší než dělnice nejmenšího druhu! Průměr byl asi 0,3 mg, což je hodnota, kterou budu používat. Takže tady máme-

Hmotnost jednoho mravence je 0.3 mg

Počet mravenců v libře mravenců = 1 libra děleno hmotností jednoho mravence

K dělení je třeba použít stejné jednotky: protože máme hmotnost mravence v miligramech, spočítáme to v miligramech.

Převedeme 1 libru na miligramy: 1 libra = 0,45 kilogramu = 450 gramů = 450 000 miligramů

Nyní dělíme: 450 000 miligramů / 0,3 miligramu = 1,5 MILIARDY mravenců!

Ale počkejte! Udělejme to pro druhy, které studoval:

– nejmenší dělnice, která váží jen 0,06 miligramu.

Dostanete 7,5 MILIARDY mravenců v libře mravenců!

– největší mravenčí dělnice, která váží 2,34 miligramu.

Stále dostanete 190 000 mravenců v libře mravenců!

Tady je super otázka, která nás dovede k další části úkolu. Kdyby bylo na Zemi tolik mravenců jako lidí, kolik by všichni ti mravenci vážili?

(6,8 miliardy mravenců) x (0,3 miligramu na mravence) = 2 000 kg (nebo pokud máte rádi anglickou soustavu, tak asi 2 tuny)

2. Jaká je hmotnost mravenců? Kolik váží lidstvo?

Podle údajů amerického úřadu pro sčítání lidu vidím, že právě teď je na planetě asi 6,8 MILIARD lidí. Nyní k odhadu – budu předpokládat, že průměrná lidská bytost váží asi 130 liber (60 kg). Zní to rozumně, když vezmu v úvahu děti, rozdíl ve váze mezi muži a ženami a to, že většina lidí žije v chudých podmínkách.

Váha lidstva je pak:

anglický systém: 6.8 miliard x 130 liber = 880 miliard liber =

440 milionů tun (1 tuna = 2 000 liber)

metrická soustava: 6,8 miliard x 60 kg = 410 miliard kg =

410 milionů metrických tun (1 metrická tuna = 1 000 kg)

WOW!!!! Nebo možná ne.

3. Jak velký objem prostoru byste potřebovali, aby se do něj vešlo celé lidstvo?

Nápověda: můžete předpokládat, že my lidé jsme tvořeni převážně vodou a každých 1 000 kg vody zabere 1 metr krychlový prostoru. Pro ty z vás, kteří si rádi představují pomocí anglické soustavy jednotek, 1 tuna vody (2 000 liber) zabere 32 krychlových metrů prostoru.

Ano, jsme převážně voda. Ve skutečnosti se k nám dokonce voda chová jako k vodě. Jsme-li v bazénu a ponoříme se pod vodu, jsme docela blízko neutrálnímu vztlaku – což znamená, že se příliš rychle nepotápíme ani příliš rychle nestoupáme. Máme zhruba hustotu vody.

Takže zde je objem lidské rasy:

anglický systém: 440 milionů tun x 32 krychlových stop /tunu = 14,1 miliardy krychlových stop

metrická soustava:

Teď ta zábavná část.

Předpokládejme, že lidstvo umístíme do krabice o výše uvedeném objemu. A předpokládejme, že krabice je krychle, kde délka = výška = šířka. Jak velká krabice by obsahovala výše uvedený objem?

Objem krychle = (délka strany) x (délka strany) x (délka strany)

= (délka strany) 3

Pro získání délky strany tedy vezmeme odmocninu z objemu a dostaneme:

– česká soustava: odmocnina z 14.1 miliardy krychlových stop

délka strany = asi 2 400 stop = 0,45 míle!!!

– metrická soustava: odmocnina z 410 miliónů metrů krychlových

délka strany = asi 750 metrů = 0,45 míle!75 kilometrů!!!

Permalink |1.6.2009

1. Rob Carr říká: „Víte, co se stalo?
   22. listopadu 2009 v 21:24

   Jeffe,

   Jaká je biomasa mravenců na Zemi a jak je to ve srovnání s hmotností lidí na Zemi?

   Vymyslel jsem nějaké číslo, ale nejsem si jistý, jestli mu věřím. Zkoušel jsem to na iPhonu, zatímco jsem sledoval prohru Steelers s KC.

2. DrJeff říká:
   24. listopadu 2009 v 10:15

   HI Rob-
   Zkoušel jsem dohledat globální biomasu mravenců, ale spousta zdrojů a odhadů. Tady je stejně dobrý zdroj jako všechny ostatní, s citovanými odkazy. Celková biomasa mravenců je 9 až 90krát větší než celková biomasa člověka. http://en.wikipedia.org/wiki/Biomass_(ecology) Můžete se také podívat, že antarktický krill představuje pětinásobek lidské biomasy.

3. Rob Carr říká:
   24. listopadu 2009 v 10:47

   Já osobně naše mravenčí vládce vítám!

   Odhad počtu mravenců, který jsem našel, byl o několik řádů vyšší než ten, který jste našli vy – nezdál se mi rozumný a nebyly tam odkazy. Vypátral jsi mnohem logičtější odhad.

   Ať už počítáš jednotlivce nebo masu, mravenci nás převyšují počtem/masou. Není to náš počet nebo naše hmotnost, co z nás dělá dominantní druh na planetě. Je to naše schopnost zesílit naše schopnosti pomocí nástrojů, která dělá rozdíl.

.