Dr. Jeff’s Blog on the Universe

DE OPLOSSING VAN WEKELIJKSE UITDAGING 1: Een pond mieren en de mogelijkheden van intelligente biomassa

Geplaatst door DrJeff op 1 juni 2009

Gedeponeerd onder 1.1. Dr. Jeff’s wekelijkse uitdaging, 1.2. Oplossingen voor wekelijkse uitdagingen, 1.3. Rijden met Jordi, 4. De Aarde, 4.1. Milieu en Klimaatverandering, 4.2. Algemene Biosfeer

Copyright 2009 | Over deze blog

Deze post is een oplossing voor een Dr. Jeff’s Weekly Challenge.

Voor degenen onder u die de Weekly Challenge 1 van vorige week hebben gelezen en nu op het puntje van hun stoel zitten te wachten op de antwoorden, welnu hier zijn ze. Voor degenen onder jullie die Weekly Challenge 1 nog niet gelezen hebben, NIET LIKKEN! Ga direct naar de uitdaging en lees hem eerst, ga niet langs, en haal geen $200 op.

En nu de antwoorden-

1. Hoeveel mieren zitten er in een pond mieren?

Hint: er is geen eenduidig antwoord, want er zijn heel veel verschillende soorten mieren. Dus doe wat onderzoek naar mieren, bedenk een antwoord, en kijk of je antwoord in de reeks valt die ik je volgende week zal geven.

Het antwoord:

1.5 MILJOEN mieren in een pond mieren! (Geweldige vraag Jordi, het heeft je vader verdoofd.) Dit veronderstelt een mierensoort van gemiddelde grootte, en dat we het hebben over werkmieren. (Is er niet altijd een disclaimer voor een antwoord op een simpele vraag?)

Afhankelijk van de mierensoort, zitten er tussen de 190.000 en 7,5 MILJOEN mieren in een pond mieren! Zie het gedeelte “Hoe ben ik aan de antwoorden gekomen?” hieronder.

2. Hoeveel weegt de mensheid?

Hint: je moet weten hoeveel mensen er op de planeet zijn. Hier ga je, met dank aan het Amerikaanse Census Bureau.

Het antwoord:

Met ongeveer 6,8 miljard van ons op aarde, hier is het gewicht van het menselijk ras-

Engels systeem: 440 miljoen ton (1 ton = 2.000 pond)

metrisch stelsel: 410 miljoen metrische ton (1 metrische ton = 1.000 kg)

Zie het gedeelte “Hoe ben ik aan de antwoorden gekomen?” hieronder.

WOW!!! Ik denk dat ik onder de indruk ben. Maar … wacht een seconde. Dat is gewoon een groot getal. Ik heb geen idee wat dat grote getal betekent. Als ik het echt wil begrijpen (jij ook in cyberspace), dan moet ik een brug slaan naar het bekende. Dus laten we verder gaan met het derde deel van onze uitdaging.

3. Wacht, ik hoor Ellen in Detroit zeggen, “maar Dr. Jeff, ik zou liever het totale volume van het menselijk ras willen weten, met andere woorden, hoe groot zou het volume van de ruimte zijn dat je nodig hebt om het hele menselijk ras erin te laten passen?” Goed gedacht, Ellen. Dat is nog eens een goede manier om er naar te kijken. Laten we hier een derde deel van de uitdaging van maken. Zodra je 2 hierboven hebt berekend, bereken dan het totale volume van het menselijk ras.

Hint: je kunt ervan uitgaan dat wij mensen voor het grootste deel uit water bestaan, en elke 1000 kg water neemt 1 kubieke meter ruimte in beslag. Voor degenen onder u die graag conceptualiseren met behulp van het Engelse stelsel van eenheden, 1 ton water (2.000 lbs) neemt 32 kubieke meter ruimte in beslag.

Het antwoord:

Het hele menselijke ras – de soort die het milieu op planetaire schaal kan veranderen – past gemakkelijk in een doos van slechts 1/2 mijl aan een kant (0,75 km aan een kant). Zie het gedeelte “Hoe ben ik aan de antwoorden gekomen?” hieronder.

Als je Washington, DC, kent, is dat ongeveer het volume van de ruimte gelijk aan de grootte van de National Mall gevuld tot de top van het Washington Monument.

Als je weet New York City, dat is een ongeveer het volume van de ruimte gelijk aan de grootte van Central Park gevuld tot de top van de Flatiron Building.

Is dit niet gewoon zo ongelooflijk KLEIN? Kun je een equivalent volume uitrekenen in een stad bij jou in de buurt?

De BELANGRIJKE LESSON VAN DEZE WEEK

In deze doos van de mensheid zit voornamelijk water. Ook in deze doos zit een soort die zelfbewust is, intelligent, en gedreven om alles te weten en te doen, en een soort die het vermogen heeft om gereedschap te bedenken, te ontwerpen en te BOUWEN. Hoe kan zo’n kleine doos met intelligente biomassa de planeet veranderen? TECHNOLOGIE. Met hydraulica en explosieven kunnen we bergen verzetten. Met krachtcentrales en motoren om energie uit fossiele brandstoffen te halen kunnen we de hele planeet verwarmen, de oceanen doen rijzen en het weer op wereldschaal veranderen. Ik kan me geen beter argument bedenken voor de noodzaak van wetenschap en technologie onderwijs. Wij als natie, wij als wereld moeten weloverwogen beslissingen nemen over hoe we onze technologie gebruiken, zodat we goede rentmeesters van de planeet kunnen zijn.

En hoe kwam ik nu op die antwoorden?

Het geheime stukje informatie is het gewicht van een enkele mier. U zou uw standaard google-zoekopdracht kunnen doen en een antwoorden-op-alles website vinden. Dit is waarschijnlijk hoe je je antwoord kreeg. Laten we het vergelijken met het mijne.

Ik ben altijd voorzichtig om ervoor te zorgen dat informatie die ik onderzoek accuraat is. Ik vertrouw Wikipedia meestal niet eens, maar gebruik het vaak om me in de juiste richting te wijzen. Onderaan een Wiki-pagina staan vaak verwijzingen naar formele publicaties van wetenschappers en ingenieurs die zijn beoordeeld door …. andere wetenschappers en ingenieurs. We noemen dit “reviewed” of “refereed” publicaties, en zijn waar je meestal de beste beschikbare informatie over een onderwerp vindt.

Dus hier is de magische publicatie die ik vond van Michael Kaspari, gepubliceerd in 2005 in de Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. Michael bestudeerde zorgvuldig mierenkolonies op 49 verschillende plaatsen met verschillende klimaten, en vond 434 soorten mieren. Ik denk dat we kunnen aannemen dat hij een mierenexpert is. Hij schreef dit artikel om andere wetenschappers te vertellen over wat hij vond. Als je kijkt naar wat hij schreef lijkt het vrij technisch, maar het is verbazingwekkend dat hij de breedte van zijn onderzoek in prachtig detail beschrijft met gebruikmaking van twee zeer krachtige talen – Engels en wiskunde. Wetenschappers en ingenieurs moeten goede communicatoren zijn als ze willen dat hun onderzoek bij anderen bekend wordt. Maar u hoeft het artikel niet te lezen, ik zal het voor u vertalen.

Michael ontdekte dat het gewicht van een werkmier varieerde van 0,06 milligram tot 2,34 milligram. (Een milligram is een duizendste van een gram, en een gram is een duizendste van een kilogram. Een kilogram is 2,2 pond). De werkmier van de grootste soort die hij bestudeerde, woog 40 keer zoveel als de werkmier van de kleinste soort! Het gemiddelde was ongeveer 0,3 mg, dat is wat ik zal gebruiken. Dus hier gaan we

Gewicht van een enkele mier is 0.3 mg

Het aantal mieren in een pond mieren = 1 pond gedeeld door het gewicht van een enkele mier

Om te delen moet je dezelfde eenheden gebruiken: aangezien we het gewicht van een mier in milligrammen hebben, laten we de wiskunde in milligrammen doen.

Omrekenen van 1 pond naar milligrammen: 1 pond = 0,45 kilogram = 450 gram = 450.000 milligram

Nu delen: 450.000 milligram / 0,3 milligram = 1,5 MILJOEN mieren!

Maar WACHT! Laten we dit doen voor de soorten die hij bestudeerde:

– de kleinste werkmier, die slechts 0,06 milligram weegt.

Je krijgt 7,5 MILJOEN mieren in een pond mieren!

– de grootste werkmier, met een gewicht van 2,34 milligram.

Je krijgt nog steeds 190.000 mieren in een pond mieren!

Hier is een coole vraag om ons naar het volgende deel van de uitdaging te leiden. Als je evenveel mieren als mensen op aarde zou hebben, hoeveel zouden al die mieren dan wegen?

(6,8 miljard mieren) x (0,3 milligram per mier) = 2.000 kg (of als je van het Engelse systeem houdt, ongeveer 2 ton)

2. Hoeveel weegt het menselijk ras?

Met dank aan het U.S. Census Bureau zie ik dat er op dit moment ongeveer 6,8 MILJARD mensen op de planeet zijn. Ik ga ervan uit dat de gemiddelde mens ongeveer 60 kg weegt. Dat klinkt redelijk als ik rekening houd met kinderen, het verschil in gewicht tussen mannen en vrouwen, en dat de meeste mensen in verarmde omstandigheden leven.

Het gewicht van het menselijk ras is dan:

Engels systeem: 6.8 miljard x 130 pond = 880 miljard pond =

440 miljoen ton (1 ton = 2.000 pond)

metrisch stelsel: 6,8 miljard x 60 kg = 410 miljard kg =

410 miljoen metrische tonnen (1 metrische ton = 1.000 kg)

WOW!!!! Of misschien ook niet.

3. Hoe groot zou het volume van de ruimte zijn dat je nodig hebt om het hele menselijke ras erin te laten passen?

Hint: je kunt ervan uitgaan dat wij mensen voor het grootste deel uit water bestaan, en dat elke 1.000 kg water 1 kubieke meter ruimte in beslag neemt. Voor degenen onder u die graag conceptualiseren met behulp van het Engelse systeem van eenheden, 1 ton water (2.000 lbs) neemt 32 kubieke voet ruimte in beslag.

Jup, we zijn voornamelijk water. In feite behandelt zelfs water ons als water. Als we in een zwembad zijn en we gaan onder water, we zijn vrij dicht bij neutraal drijfvermogen – wat betekent dat we niet te snel zinken of te snel stijgen. We hebben ongeveer de dichtheid van water.

Dus hier is het volume van het menselijk ras:

440 miljoen ton x 32 kubieke voet /ton = 14,1 miljard kubieke voet

metrisch stelsel: 410 miljoen metrische tonnen x 1 kubieke meter per metrische ton = 410 miljoen kubieke meter

NOU VOOR HET FUNDE DEEL.

Laten we aannemen dat we het menselijk ras in een doos stoppen met bovenstaand volume. En laten we aannemen dat de doos een kubus is waar de lengte = hoogte = breedte. Hoe groot zou een doos zijn met bovenstaand volume?

Volume van een kubus = (lengte van de zijde) x (lengte van de zijde) x (lengte van de zijde)

= (lengte van de zijde) 3

Om de lengte van een zijde te krijgen neem je dus de kubiekwortel van het volume, en je krijgt:

– engels stelsel: kubiekwortel van 14.1 miljard kubieke voet

lengte van zijde = ongeveer 2.400 voet = 0,45 mijl!!!

– metrisch stelsel: derdemachtswortel van 410 miljoen kubieke meter

lengte van zijde = ongeveer 750 meter = 0.75 kilometer!!!

Permalink |June 1st, 2009

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

   Jeff,

   Wat is de biomassa van mieren op Aarde en hoe verhoudt zich dat tot de massa van mensen op Aarde?

   Ik heb een getal bedacht, maar ik weet niet of ik het vertrouw. Ik probeerde het op mijn iPhone te doen terwijl ik naar de Steelers keek die verloren van KC.

2. DrJeff Says:
   November 24th, 2009 at 10:15 am

   HI Rob-
   Tracht de wereldwijde biomassa van mieren op te sporen, maar veel bronnen en schattingen. Hier is een even goede bron, met aangehaalde referenties. De totale biomassa van mieren is 9 tot 90 keer de totale menselijke biomassa. http://en.wikipedia.org/wiki/Biomass_(ecology) Je kunt ook zien dat Antarctische Krill 5 keer de menselijke biomassa vertegenwoordigen.

3. Rob Carr Says:
   November 24th, 2009 at 10:47 am

   I for one welcome our Formic overlords!

   De schatting voor het aantal mieren die ik vond was meerdere orden van grootte hoger dan die jij vond-het leek niet redelijk en er waren geen referenties. Je hebt een veel logischer schatting gevonden.

   Of je nu individuen telt of massa, mieren zijn talrijker dan wij. Het is niet ons aantal of onze massa die ons de dominante soort op de planeet maakt. Het is ons vermogen om onze capaciteiten te versterken met behulp van hulpmiddelen dat het verschil maakt.