Dr. Jeff’s Blog on te Universe

Løsningen på den ugentlige udfordring 1: Et pund myrer og mulighederne for intelligent biomasse

Posted by DrJeff on June 1st, 2009

Filet under 1.1. Dr. Jeff’s ugentlige udfordring, 1.2. Løsninger på ugentlige udfordringer, 1.3. Kørsel med Jordi, 4. Jorden, 4.1. Miljø og klimaændringer, 4.2. Generelt Biosfæren

Copyright 2009 | Om denne blog

Dette indlæg er en løsning på en Dr. Jeff’s Weekly Challenge.

For de af jer, der læste sidste uges Weekly Challenge 1 og nu venter på kanten af jeres sæder på svarene, ja, her er de. For de af jer, der endnu ikke har læst Weekly Challenge 1, så lad være med at kigge! Gå direkte til udfordringen og læs den først, gå ikke forbi go, og saml ikke 200 dollars.

Og nu svarene-

1. Hvor mange myrer er der i et pund myrer?

Hinvis: Der er ikke ét svar, for der er masser af forskellige arter af myrer. Så lav noget research om myrer, find ud af et svar, og se, om dit svar falder inden for det interval, jeg giver dig i næste uge.

Svaret:

1,5 MILLIONER myrer i et pund myrer! (Godt spørgsmål Jordi-det bedøvede din far.) Dette forudsætter en myreart af gennemsnitlig størrelse, og at vi taler om arbejdsmyrer. (Er der ikke altid en ansvarsfraskrivelse for et svar på et simpelt spørgsmål?)

Afhængigt af myrearten er der alt fra 190.000 til 7,5 MILLIONER myrer i et pund myrer! Se afsnittet “Hvordan fandt jeg frem til svarene?” nedenfor.

2. Hvor meget vejer menneskeracen?

Hinvis: du skal vide, hvor mange mennesker der er på planeten. Her er svaret:

Svaret:

Med ca. 6,8 milliarder af os på Jorden, er her vægten af den menneskelige race-

engelske system: 440 millioner tons (1 ton = 2.000 lbs)

metrisk system: 410 millioner tons (1 ton = 1.000 kg)

Se afsnittet “Hvordan er jeg kommet frem til svarene?” nedenfor.

WOW!!! Jeg tror, jeg er imponeret. Men … vent lige et øjeblik. Det er bare et STORT tal. Jeg har INGEN KLUMME om, hvad det store tal betyder. Hvis jeg virkelig skal forstå det (og det samme gælder dig i cyberspace), skal jeg bygge en bro til det velkendte. Så lad os gå videre til den tredje del af vores udfordring.

3. Vent, jeg kan høre Ellen i Detroit sige: “Men Dr. Jeff, jeg vil hellere vide, hvor stort det samlede rumfang af menneskeheden er, med andre ord, hvor stort et rumfang skal man bruge for at få plads til hele menneskeheden?” Godt tænkt, Ellen! Det er en anden god måde at se på det på. Så lad os gøre dette til en tredje del af udfordringen. Når du har beregnet 2 ovenfor, skal du regne det samlede rumfang af menneskeheden ud.

Hinvis: Du kan antage, at vi mennesker hovedsageligt består af vand, og hvert 1.000 kg vand optager 1 kubikmeter plads. For dem af jer, der kan lide at konceptualisere ved hjælp af det engelske enhedssystem, fylder 1 ton vand (2.000 lbs) 32 kubikfod.

Svaret:

Hele den menneskelige race – den art, der kan ændre miljøet på planetarisk skala – kan nemt passe ind i en kasse på kun 1/2 mil på en side (0,75 km på en side). Se afsnittet “Hvordan er jeg kommet frem til svarene?” nedenfor.

Hvis du kender Washington, DC, er det omtrent det rumvolumen, der svarer til størrelsen af National Mall fyldt til toppen af Washington Monument.

Hvis du kender New York City, er det et rumfang svarende til størrelsen af Central Park fyldt til toppen af Flatiron Building.

Er det ikke bare så ufatteligt SMÅ? Kan du finde ud af et tilsvarende volumen i en by i nærheden af dig?

DEN VIGTIGSTE LÆRING I DENNE UGE

I denne kasse med menneskeheden er – for det meste vand. I denne kasse er også en art, der er selvbevidst, intelligent og drevet af at vide og gøre alt og alle ting, og en art, der har evnen til at forestille sig, designe og BYGGE redskaber. Hvordan kan en så lille kasse med intelligent biomasse ændre planeten? TEKNOLOGI. Med hydraulik og sprængstoffer kan vi flytte bjerge. Med kraftværker og motorer til at skabe energi fra fossile brændstoffer kan vi opvarme hele planeten, hæve havene og ændre vejret i global skala. Jeg kan ikke komme i tanke om et bedre argument for behovet for undervisning i naturvidenskab og teknologi. Vi som nation, vi som verden må træffe informerede beslutninger om, hvordan vi bruger vores teknologi, så vi kan være gode forvaltere af planeten.

Og nu – hvordan fandt jeg frem til disse svar?

Den hemmelige oplysning er vægten af en enkelt myre. Du kan lave din standard google-søgning og finde et websted med svar til alting. Det er sandsynligvis sådan, du har fået dit svar. Lad os sammenligne det med mit.

Jeg er altid omhyggelig med at sikre mig, at de oplysninger, jeg undersøger, er korrekte. Jeg stoler normalt ikke engang på Wikipedia, men bruger den ofte til at pege mig i den rigtige retning. Nederst på en Wiki-side er der ofte henvisninger til formelle publikationer af videnskabsmænd og ingeniører, som er blevet gennemgået af …. andre videnskabsmænd og ingeniører. Vi kalder disse “reviderede” eller “refereed” publikationer, og det er her, man typisk finder de bedste tilgængelige oplysninger om et emne.

Så her er den magiske publikation, jeg fandt af Michael Kaspari, udgivet i 2005 i Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. Michael undersøgte omhyggeligt myrekolonier på 49 forskellige steder med forskellige klimaer og fandt 434 arter af myrer. Jeg tror, vi kan gå ud fra, at han er en myreekspert. Han skrev denne artikel for at fortælle andre forskere om, hvad han fandt. Hvis man ser på det, han skrev, virker det ret teknisk, men det er utroligt, at han beskriver bredden af sin forskning i smukke detaljer ved hjælp af to meget stærke sprog – engelsk og matematik. Forskere og ingeniører er nødt til at være gode formidlere, hvis deres forskning skal blive kendt af andre. Men det er ikke nødvendigt at læse artiklen, jeg oversætter for dig.

Michael fandt ud af, at vægten af en arbejdermyre var alt fra 0,06 milligram til 2,34 milligram. (Et milligram er en tusindedel af et gram, og et gram er en tusindedel af et kilo. Et kilogram er 2,2 pund). Arbejdsmyren for den største art, som han undersøgte, vejede 40 gange så meget som arbejdsmyren for den mindste art! Gennemsnittet var ca. 0,3 mg, og det er det, jeg vil bruge. Så her går vi-

Vægten af en enkelt myre er 0.3 mg

Antal myrer i et pund myrer = 1 pund divideret med vægten af en enkelt myre

For at dividere skal du bruge de samme enheder: Da vi har vægten af en myre i milligram, så lad os regne i milligram.

Omregne 1 pund til milligram: 1 pund = 0,45 kilo = 450 gram = 450.000 milligram

Divider nu: 450.000 milligram / 0,3 milligram = 1,5 MILLIONER myrer!

Men VENT! Lad os gøre dette for de arter, han studerede med:

– den mindste arbejdsmyre, der kun vejer 0,06 milligram.

Du får 7,5 MILLIONER myrer i et pund myrer!

– den største arbejdermyre, der vejer 2,34 milligram.

Du får stadig 190.000 myrer i et pund myrer!

Her er et sejt spørgsmål, der skal føre os til den næste del af udfordringen. Hvis du havde lige så mange myrer som mennesker på Jorden, hvor meget ville alle disse myrer så veje?

(6,8 milliarder myrer) x (0,3 milligram pr. myre) = 2.000 kg (eller hvis du kan lide det engelske system, ca. 2 tons)

2. Hvor meget vejer menneskeracen?

Med hjælp fra U.S. Census Bureau kan jeg se, at der lige nu er ca. 6,8 MILLIARDER mennesker på planeten. Nu til gættet – jeg går ud fra, at det gennemsnitlige menneske vejer ca. 60 kg (130 lbs). Det lyder fornuftigt, når jeg tager hensyn til børn, forskellen i vægt mellem mænd og kvinder og til, at de fleste mennesker lever under forarmede forhold.

Menneskehedens vægt er så:

Det engelske system: 6.8 milliarder x 130 lbs = 880 milliarder pund =

440 millioner tons (1 ton = 2.000 lbs)

metrisk system: 6,8 milliarder x 60 kg = 410 milliarder kg =

410 millioner metriske tons (1 metrisk ton = 1.000 kg)

WOW!!!! Eller måske ikke.

3. Hvor stort et rumvolumen skal man bruge for at få plads til hele menneskeheden?

Hinvis: Du kan antage, at vi mennesker mest består af vand, og at hvert 1000 kg vand fylder 1 kubikmeter plads. For dem af jer, der kan lide at tænke i det engelske enhedssystem, fylder 1 ton vand (2.000 lbs) 32 kubikfod.

Ja, vi består mest af vand. Faktisk behandler selv vand os som vand. Hvis vi er i en pool, og vi går under vandet, er vi ret tæt på neutral flydeevne – hvilket betyder, at vi ikke synker for hurtigt eller stiger for hurtigt op. Vi har omtrent samme massefylde som vand.

Så her er menneskets volumen:

Det engelske system: 440 millioner tons x 32 kubikfod/ton = 14,1 milliarder kubikfod

metrisk system:

NU FOR THE FUN PART.

Lad os antage, at vi lægger menneskeracen i en kasse med ovenstående volumen. Og lad os antage, at kassen er en terning, hvor længde = højde = bredde. Hvor stor en kasse ville indeholde ovenstående volumen?

Volumen af en terning = (sidelængde) x (sidelængde) x (sidelængde)

= (sidelængde) 3

For at få længden af en side tager man derfor kubikroden af volumenet, og man får:

– engelsk system: cube root of 14.1 milliard kubikfod

sidelængde = ca. 2.400 fod = 0,45 miles!!!

– metrisk system: kubikrod af 410 millio kubikmeter

sidelængde = ca. 750 meter = 0.75 kilometer!!!

Permalink |June 1st, 2009

1. Rob Carr siger:
   1. Rob Carr siger:
      22. november 2009 kl. 21:24

      Jeff,

      Hvad er biomassen af myrer på Jorden, og hvordan kan det sammenlignes med massen af mennesker på Jorden?

      Jeg kom frem til et tal, men jeg er ikke sikker på, at jeg stoler på det. Jeg forsøgte at gøre det på min iPhone, mens jeg så Steelers tabe til KC.

   2. DrJeff Siger:
      24. november 2009 kl. 10:15

      HI Rob-
      Forsøgte at opspore den globale biomasse af myrer, men masser af kilder og skøn. Her er så god en kilde som nogen, med citerede referencer. Den samlede biomasse af myrer er 9 til 90 gange den samlede biomasse af mennesker. http://en.wikipedia.org/wiki/Biomass_(ecology) Du kan også se, at Antarctic Krill udgør 5 gange den menneskelige biomasse.

   3. Rob Carr siger:
      24. november 2009 kl. 10:47

      Jeg for min del byder vores formiske overherrer velkommen!

      Det estimat for antallet af myrer, jeg fandt, var flere størrelsesordener højere end det, du fandt – det virkede ikke rimeligt, og der var ikke referencer. Du opsporede et meget mere logisk skøn.

      Hvad enten man tæller individer eller masse, så er myrer flere/mere end os. Det er ikke vores antal eller vores masse, der gør os til den dominerende art på planeten. Det er vores evne til at forstærke vores evner ved hjælp af redskaber, der gør forskellen.