Dr. Jeffin blogi maailmankaikkeudesta

RATKAISU Viikoittaiseen haasteeseen 1: Muurahaispunta ja älykkään biomassan kyvyt

Lähettäjä: Dr. Jeff 1. kesäkuu 2009

Kategoria: Älyllisen biomassan kyvykkyys

Lähetetty Dr. Jeff 1. kesäkuu 2009

Kategoria: 1. maailmansota. Dr. Jeffin viikoittainen haaste, 1.2. Ratkaisut viikoittaisiin haasteisiin, 1.3. Driving With Jordi, 4. Maapallo, 4.1. Ympäristö ja ilmastonmuutos, 4.2. Yleinen biosfääri

Copyright 2009 | Tietoa tästä blogista

Tämä postaus on ratkaisu Dr. Jeffin viikkohaasteeseen.

Neille teistä, jotka olette lukeneet viime viikon Viikkohaaste 1:n ja odottelette nyt jännittyneinä vastauksia, noh tässä ne ovat. Niille teistä, jotka eivät ole vielä lukeneet Viikkohaaste 1:tä, ÄLÄ KATSO! Menkää suoraan haasteeseen ja lukekaa se ensin, älkää menkö ohi, älkääkä kerätkö 200 dollaria.

Ja nyt vastaukset-

1. Montako muurahaista on kilossa muurahaisia?

Vihje: yhtä ainoaa vastausta ei ole, koska muurahaislajeja on paljon erilaisia. Tutki siis vähän muurahaisia, keksi vastaus ja katso, kuuluuko vastauksesi alueelle, jonka annan sinulle ensi viikolla.

Vastaus:

1,5 MILJOONAA muurahaista kilossa muurahaisia! (Hieno kysymys Jordi – se ällistytti isäsi.) Tämä olettaa, että kyseessä on keskikokoinen muurahaislaji ja että puhumme työmuurahaisista. (Eikö yksinkertaisen kysymyksen vastauksessa aina ole vastuuvapauslauseke?)

Muurahaislajista riippuen muurahaisia on kilossa muurahaisia 190 000-7,5 MILJOONAA! Katso alla oleva ”Miten sain vastaukset?” -osio.

2. Paljonko ihmiskunta painaa?

Vihje: sinun on tiedettävä, kuinka monta ihmistä maapallolla on. Tässä on Yhdysvaltain väestönlaskentatoimiston (U.S. Census Bureau) suosittelema vastaus:

Vastaus:

Meitä on maapallolla noin 6,8 miljardia, joten tässä on ihmisrodun paino

englanninkielisessä järjestelmässä:

metrinen järjestelmä: 440 miljoonaa tonnia (1 tonni = 2,000 lbs)

metrinen järjestelmä: 440 miljoonaa tonnia (1 tonni = 2,000 lbs):

Katso alla oleva kohta ”Miten sain vastaukset?”

WOW!!! Taidan olla vaikuttunut. Mutta … hetkinen. Se on vain SUURI luku. Minulla ei ole aavistustakaan, mitä tuo iso numero tarkoittaa. Jos haluan todella ymmärtää sen (tekin kyberavaruudessa), minun on rakennettava silta tuttuun. Mennään siis haasteemme kolmanteen osaan.

3. Hetkinen, kuulen Ellenin Detroitissa sanovan: ”Mutta tohtori Jeff, haluaisin mieluummin tietää ihmiskunnan kokonaistilavuuden, toisin sanoen, kuinka suuren tilavuuden tarvitsisitte, jotta koko ihmiskunta mahtuisi sinne?”. Hyvin ajateltu, Ellen! Tuo on toinen hieno tapa tarkastella asiaa. Tehdään tästä siis kolmas osa haastetta. Kun olet laskenut edellä olevan 2, laske ihmiskunnan kokonaistilavuus.

Vihje: voit olettaa, että me ihmiset koostumme suurimmaksi osaksi vedestä, ja jokainen 1000 kiloa vettä vie yhden kuutiometrin tilaa. Niille teistä, jotka haluavat käsitteellistää käyttäen englantilaista yksikköjärjestelmää, 1 tonni vettä (2 000 lbs) vie 32 kuutiometriä tilaa.

Vastaus:

Koko ihmisrotu – laji, joka voi muuttaa ympäristöä planetaarisessa mittakaavassa – mahtuu mukavasti laatikkoon, joka on vain 1/2 mailia sivultaan (0,75 km sivultaan). Katso alla oleva ”Miten keksin vastaukset?” -osio.

Jos tunnet Washingtonin, DC:n, se vastaa suunnilleen National Mallin kokoa, joka on täytetty Washingtonin muistomerkin yläosaan asti.

Jos tunnet New York Cityn, se on suunnilleen Central Parkin kokoa vastaava tilavuus Flatiron Buildingin huippuun asti täytettynä.

Eikö tämä olekin niin uskomattoman PIENI? Osaatko laskea vastaavan tilavuuden jossakin lähelläsi olevassa kaupungissa?

TÄLLÄ VIIKOLLA TÄRKEÄ OPPITUNTI

Tämässä ihmiskunnan laatikossa on – enimmäkseen vettä. Tässä laatikossa on myös laji, joka on itsetietoinen, älykäs ja motivoitunut tietämään ja tekemään mitä tahansa ja kaikkea, ja laji, jolla on kyky kuvitella, suunnitella ja RAKENTAA työkaluja. Miten näin pieni älykkään biomassan laatikko muuttaa planeettaa? TEKNOLOGIA. Hydrauliikan ja räjähteiden avulla voimme siirtää vuoria. Voimalaitoksilla ja moottoreilla, joilla fossiilisista polttoaineista luodaan energiaa, voimme lämmittää koko planeetan, nostaa valtameriä ja muuttaa säätä globaalissa mittakaavassa. En voi keksiä parempaa perustelua luonnontieteiden ja teknologian opetuksen tarpeelle. Meidän on kansakuntana ja koko maailmana tehtävä tietoon perustuvia päätöksiä siitä, miten käytämme teknologiaamme, jotta voimme olla hyviä maapallon hoitajia.

Ja nyt – miten keksin nuo vastaukset?

Salaisin tietomme on yksittäisen muurahaisen paino. Voit tehdä tavallisen Google-haun ja löytää vastauksia kaikkeen -sivuston. Näin luultavasti sait vastauksesi. Verrataan sitä minun vastaukseeni.

Olen aina huolellinen varmistaakseni, että tutkimani tiedot ovat oikeita. En yleensä luota edes Wikipediaan, mutta käytän sitä usein osoittamaan minulle oikean suunnan. Wikisivun alareunassa on usein viittauksia tiedemiesten ja insinöörien virallisiin julkaisuihin, jotka …. muut tiedemiehet ja insinöörit ovat tarkistaneet. Kutsumme näitä ”tarkistetuiksi” tai ”referoiduiksi” julkaisuiksi, ja niistä löytyy yleensä paras saatavilla oleva tieto jostakin aiheesta.

Tässä on siis se taikajulkaisu, jonka löysin Michael Kasparin julkaisemana, ja se julkaistiin vuonna 2005 Yhdysvaltain kansallisen tiedeakatemian Proceedings of the National Academy of Sciences -julkaisussa. Michael tutki huolellisesti muurahaispesäkkeitä 49:llä eri ilmastoltaan erilaisella paikkakunnalla ja löysi 434 muurahaislajia. Voimme kai olettaa, että hän on muurahaisasiantuntija. Hän kirjoitti tämän artikkelin kertoakseen muille tutkijoille siitä, mitä hän löysi. Jos katsot, mitä hän kirjoitti, se vaikuttaa melko tekniseltä, mutta on hämmästyttävää, että hän kuvaa tutkimuksensa laajuutta kauniilla yksityiskohdilla käyttäen kahta hyvin voimakasta kieltä – englantia ja matematiikkaa. Tutkijoiden ja insinöörien on oltava loistavia viestijöitä, jos heidän tutkimuksensa halutaan muiden tietoisuuteen. Mutta ei tarvitse lukea artikkelia, käännän sen puolestasi.

Michael havaitsi, että työmuurahaisen paino oli 0,06 milligrammasta 2,34 milligrammaan. (Milligramma on gramman tuhannesosa, ja gramma on kilon tuhannesosa. Kilogramma on 2,2 kiloa). Hänen tutkimansa suurimman lajin työmuurahainen painoi 40 kertaa enemmän kuin pienimmän lajin työmuurahainen! Keskiarvo oli noin 0,3 mg, jota käytän. Joten tässä mennään-

Yksittäisen muurahaisen paino on 0.3 mg

Muurahaisten määrä muurahaispainokilossa = 1 punta jaettuna yksittäisen muurahaisen painolla

Jakaaksesi sinun täytyy käyttää samoja yksiköitä: koska meillä on muurahaisen paino milligrammoina, tehdään laskutoimitukset milligrammoina.

Muunnetaan 1 punta milligrammaksi: 1 punta = 0,45 kilogrammaa = 450 grammaa = 450 000 milligrammaa

Nyt jaetaan: 450 000 milligrammaa / 0,3 milligrammaa = 1,5 MILJOONAA muurahaisia!

Mutta odota! Tehdään tämä niille lajeille, joita hän tutki:

– pienin työmuurahainen, joka painaa vain 0,06 milligrammaa.

Saat 7,5 MILJOONAA muurahaista kilossa muurahaisia!

– suurin työmuurahainen, joka painaa 2,34 milligrammaa.

Yhdessä muurahaispainossa on silti 190 000 muurahaista!

Tässä on hieno kysymys, joka johdattaa meidät haasteen seuraavaan osaan. Jos maapallolla olisi yhtä paljon muurahaisia kuin ihmisiä, kuinka paljon nuo kaikki muurahaiset painaisivat?

(6,8 miljardia muurahasta) x (0,3 milligrammaa per muurahainen) = 2 000 kg (tai jos pidät englantilaisesta järjestelmästä, noin 2 tonnia)

2. Kuinka paljon ihmiskunta painaa?

Yhdysvaltojen väestölaskentatoimiston (U.S. Census Bureau) avulla näen, että tällä hetkellä maapallolla on noin 6,8 MILJARDIA ihmistä. Nyt arvaus – oletan, että keskimääräinen ihminen painaa noin 60 kiloa (130 lbs). Se kuulostaa kohtuulliselta, kun otan huomioon lapset, miesten ja naisten välisen painoeron ja sen, että suurin osa ihmisistä elää köyhtyneissä oloissa.

Ihmiskunnan paino on siis:

englantijärjestelmä: 6.8 miljardia x 130 lbs = 880 miljardia puntaa =

440 miljoonaa tonnia (1 tonni = 2 000 lbs)

metrinen järjestelmä: 6,8 miljardia x 60 kg = 410 miljardia kg =

410 miljoonaa metristä tonnia (1 metrinen tonni = 1 000 kg)

WOW!!!! Tai ehkä ei.

3. Kuinka suuren tilavuuden tarvitsisit, jotta koko ihmiskunta vain mahtuisi sinne?

Vihje: voit olettaa, että me ihmiset koostumme suurimmaksi osaksi vedestä, ja jokainen 1000 kg vettä vie 1 kuutiometrin tilaa. Niille teistä, jotka haluavat käsitteellistää käyttäen englantilaista yksikköjärjestelmää, 1 tonni vettä (2 000 lbs) vie 32 kuutiometriä tilaa.

Jep, me olemme enimmäkseen vettä. Itse asiassa jopa vesi kohtelee meitä kuin vettä. Jos olemme altaassa ja menemme veden alle, olemme melko lähellä neutraalia kelluvuutta – eli emme uppoa liian nopeasti emmekä nouse liian nopeasti. Olemme suunnilleen veden tiheyttä.

Tässä on siis ihmislajin tilavuus:

englantilainen järjestelmä: 440 miljoonaa tonnia x 32 kuutiojalkaa/tonni = 14,1 miljardia kuutiojalkaa

metrinen järjestelmä:

Nyt on hauska osuus.

Ajatellaanpa, että laitamme ihmiskunnan yllä olevan tilavuuden omaavaan laatikkoon. Ja oletetaan, että laatikko on kuutio, jossa pituus = korkeus = leveys. Kuinka suureen laatikkoon mahtuisi yllä oleva tilavuus?

Kuution tilavuus = (sivun pituus) x (sivun pituus) x (sivun pituus)

= (sivun pituus) 3

Sivun pituuden saadaksesi otat näin ollen tilavuuden kuutiojuuren ja saat:

– englantilaisen systeemin mukaan: kuutiojuuri 14:sta.1 miljardia kuutiojalkaa

sivun pituus = noin 2 400 jalkaa = 0,45 mailia!!!

– metrijärjestelmä: kuutiojuuri 410 millio kuutiometristä

sivun pituus = noin 750 metriä = 0.75 kilometriä!!!

Permalink |June 1st, 2009

1. Rob Carr Says:
   November 22nd, 2009 at 9:24 pm

   Jeff,

   Mikä on muurahaisten biomassa maapallolla ja miten se vertautuu ihmisten massaan maapallolla?

   Keksin yhden luvun, mutta en ole varma luotanko siihen. Yritin tehdä sitä iPhonellani samalla kun katselin Steelersin häviötä KC:lle.

2. DrJeff sanoo:
   24. marraskuuta 2009 klo 10:15

   HI Rob-
   Yritin jäljittää muurahaisten globaalin biomassan, mutta paljon lähteitä ja arvioita. Tässä on yhtä hyvä lähde kuin kaikki muutkin, viitattuine viitteineen. Muurahaisten kokonaisbiomassa on 9-90 kertaa ihmisen kokonaisbiomassa. http://en.wikipedia.org/wiki/Biomass_(ecology) Näet myös, että Etelämantereen krillit edustavat 5 kertaa ihmisen biomassaa.

3. Rob Carr sanoo:
   24. marraskuuta 2009 kello 10:47

   Minä ainakin toivotan tervetulleeksi formikoiden yliherrat!

   Löytämäni arvio muurahaisten määrästä oli useita kertaluokkia korkeampi kuin sinun löytämäsi – se ei vaikuttanut järkevältä, eikä viitteitä ollut. Jäljitit paljon loogisemman arvion.

   Laskitpa sitten yksilöitä tai massaa, muurahaisia on enemmän/enemmän kuin meitä. Ei meidän lukumäärämme tai massamme tee meistä planeetan hallitsevaa lajia. Se on kykymme vahvistaa kykyjämme työkalujen avulla, joka tekee eron.