Dr. Jeff’s Blog on the Universe

Soluția la Provocarea săptămânală 1: Un kilogram de furnici și capacitățile biomasei inteligente

Posted by DrJeff on June 1st, 2009

Filed under 1.1. Provocarea săptămânală a doctorului Jeff, 1.2. Soluții la provocările săptămânale, 1.3. Conduceți cu Jordi, 4. Pământul, 4.1. Mediul înconjurător și schimbările climatice, 4.2. Biosfera generală

Copyright 2009 | Despre acest blog

Această postare este o soluție la o Provocare săptămânală a Dr. Jeff’s Weekly Challenge.

Pentru aceia dintre voi care ați citit Provocarea săptămânală 1 de săptămâna trecută și acum așteptați cu sufletul la gură răspunsurile, ei bine, iată-le aici. Pentru aceia dintre voi care nu ați citit încă Provocarea săptămânală 1, NU VĂ UITAȚI! Mergeți direct la provocare și citiți-o mai întâi, nu treceți mai departe și nu colectați 200 de dolari.

Și acum răspunsurile-

1. Câte furnici sunt într-o livră de furnici?

Indicație: nu există un singur răspuns pentru că există o mulțime de specii diferite de furnici. Așa că faceți câteva cercetări despre furnici, găsiți un răspuns și vedeți dacă răspunsul vostru se încadrează în intervalul pe care vi-l voi da săptămâna viitoare.

Răspunsul:

1,5 MILIOANE de furnici într-un kilogram de furnici! (Grozavă întrebare Jordi – l-a uimit pe tăticul tău.) Aceasta presupune o specie de furnici de mărime medie și că vorbim de furnici lucrătoare. (Nu există întotdeauna un disclaimer pentru un răspuns la o întrebare simplă?)

În funcție de specia de furnici, există între 190.000 și 7,5 MILIOANE de furnici într-o livră de furnici! Vedeți secțiunea „Cum am găsit răspunsurile?” de mai jos.

2. Cât cântărește rasa umană?

Indicație: va trebui să știți câți oameni sunt pe planetă. Iată-l, prin amabilitatea Biroului de recensământ al SUA.

Răspunsul:

Cu aproximativ 6,8 miliarde de oameni pe Pământ, iată greutatea rasei umane-

Sistemul englezesc: 440 milioane de tone (1 tonă = 2.000 lbs)

sistemul metric: 410 milioane de tone metrice (1 tonă metrică = 1.000 kg)

Vezi secțiunea „Cum am ajuns la răspunsuri?” de mai jos.

WOW!!! Cred că sunt impresionat. Dar … așteptați o secundă. Ăsta e doar un număr MARE. Nu am NICI O ÎNȚELEGE ce înseamnă acel număr mare. Dacă vreau să-l înțeleg cu adevărat (la fel și tu în spațiul cibernetic), atunci trebuie să construiesc o punte către familiar. Așa că să trecem la a treia parte a provocării noastre.

3. Stai, o aud pe Ellen din Detroit spunând: „dar Dr. Jeff, aș prefera să știu volumul total al rasei umane, cu alte cuvinte, cât de mare ar fi volumul de spațiu de care ai avea nevoie pentru a încăpea doar întreaga rasă umană?”. Bine gândit, Ellen! Acesta este un alt mod minunat de a privi lucrurile. Așadar, haideți să facem din aceasta o a treia parte a provocării. După ce ați calculat 2 de mai sus, calculați volumul total al rasei umane.

Hint: puteți presupune că noi, oamenii, suntem făcuți în cea mai mare parte din apă, iar fiecare 1.000 kg de apă ocupă 1 metru cub de spațiu. Pentru aceia dintre voi cărora le place să conceptualizeze folosind sistemul englezesc de unități, 1 tonă de apă (2.000 de livre) ocupă 32 de metri cubi de spațiu.

Răspunsul:

Întreaga rasă umană – specia care poate schimba mediul înconjurător la scară planetară – poate încăpea confortabil într-o cutie de doar 1/2 milă pe o latură (0,75 km pe o latură). Vedeți secțiunea „Cum am ajuns la răspunsuri?” de mai jos.

Dacă cunoașteți Washington, DC, acesta este aproximativ volumul de spațiu echivalent cu dimensiunea National Mall umplut până în vârful Washington Monument.

Dacă cunoașteți New York City, acesta este un volum de spațiu echivalent cu mărimea Central Park umplut până în vârful clădirii Flatiron.

Nu-i așa că este incredibil de MICI? Poți să-ți dai seama de un volum echivalent într-un oraș din apropierea ta?

LECȚIA IMPORTANTĂ ÎN ACEASTĂ SĂPTĂMÂNĂ

În această cutie a umanității se află – în cea mai mare parte – apă. De asemenea, în această cutie se află o specie care este conștientă de sine, inteligentă și dornică să știe și să facă orice și orice și o specie care are capacitatea de a imagina, proiecta și CONSTRUI unelte. Cum poate o cutie atât de mică de biomasă inteligentă să schimbe planeta? TEHNOLOGIE. Cu ajutorul hidraulicii și al explozibililor putem muta munții din loc. Cu centrale electrice și motoare pentru a crea energie din combustibili fosili, putem încălzi întreaga planetă, ridica oceanele și schimba vremea la scară globală. Nu mă pot gândi la un argument mai bun pentru necesitatea educației științifice și tehnologice. Noi, ca națiune, noi, ca lume, trebuie să luăm decizii în cunoștință de cauză cu privire la modul în care ne folosim tehnologia, astfel încât să putem fi buni administratori ai planetei.

Și acum – cum am ajuns la aceste răspunsuri?

Informația secretă este greutatea unei singure furnici. Ați putea face o căutare standard pe Google și să găsiți un site cu răspunsuri la orice. Acesta este probabil modul în care ați obținut răspunsul. Să-l comparăm cu al meu.

Întotdeauna sunt atent să mă asigur că informațiile pe care le cercetez sunt corecte. De obicei, nici măcar nu am încredere în Wikipedia, dar o folosesc adesea pentru a mă îndruma în direcția corectă. În partea de jos a unei pagini Wiki există adesea referințe la publicații oficiale ale oamenilor de știință și inginerilor care au fost revizuite de …. alți oameni de știință și ingineri. Noi numim aceste publicații „recenzate” sau „cu referenți” și sunt cele în care găsești de obicei cele mai bune informații disponibile despre un subiect.

Deci, iată publicația magică pe care am găsit-o de Michael Kaspari, publicată în 2005 în Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. Michael a studiat cu atenție coloniile de furnici din 49 de locuri diferite, cu climă diferită, și a găsit 434 de specii de furnici. Cred că putem presupune că este un expert în furnici. El a scris acest articol pentru a le povesti altor oameni de știință despre ceea ce a descoperit. Dacă te uiți la ceea ce a scris, pare destul de tehnic, dar este uimitor faptul că el descrie amploarea cercetărilor sale în detalii frumoase, folosind două limbaje foarte puternice – engleza și matematica. Oamenii de știință și inginerii trebuie să fie mari comunicatori dacă vor ca cercetările lor să fie cunoscute de alții. Dar nu este nevoie să citiți articolul, o să vă traduc eu.

Michael a descoperit că greutatea unei furnici lucrătoare era cuprinsă între 0,06 miligrame și 2,34 miligrame. (Un miligram este a mia parte dintr-un gram, iar un gram este a mia parte dintr-un kilogram. Un kilogram înseamnă 2,2 lire sterline). Furnica lucrătoare pentru cea mai mare specie pe care a studiat-o avea o greutate de 40 de ori mai mare decât furnica lucrătoare pentru cea mai mică specie! Media a fost de aproximativ 0,3 mg, care este cea pe care o voi folosi. Deci, iată-ne-

Greutatea unei singure furnici este de 0.3 mg

Numărul de furnici dintr-o livră de furnici = 1 livră împărțită la greutatea unei singure furnici

Pentru a împărți trebuie să folosiți aceleași unități de măsură: din moment ce avem greutatea unei furnici în miligrame, haideți să facem calculele în miligrame.

Convertim 1 livră în miligrame: 1 livră = 0,45 kilograme = 450 grame = 450.000 miligrame

Acum împărțiți: 450.000 miligrame / 0,3 miligrame = 1,5 MILIOANE de furnici!

Dar AȘTEPTAȚI! Să facem acest lucru pentru speciile pe care le-a studiat:

– cea mai mică furnică lucrătoare, care cântărește doar 0,06 miligrame.

Obții 7,5 MILIOANE de furnici într-o livră de furnici!

– cea mai mare furnică lucrătoare, cântărind 2,34 miligrame.

Tot se obțin 190.000 de furnici într-o livră de furnici!

Iată o întrebare interesantă pentru a ne conduce la următoarea parte a provocării. Dacă ați avea tot atâtea furnici cât ființe umane pe Pământ, cât ar cântări toate aceste furnici?

(6,8 miliarde de furnici) x (0,3 miligrame pe furnică) = 2.000 kg (sau dacă vă place sistemul englezesc, aproximativ 2 tone)

2. Cât cântărește rasa umană?

Cu ajutorul U.S. Census Bureau văd că în acest moment sunt aproximativ 6,8 MILIARDE de oameni pe planetă. Acum, pentru presupuneri – o să presupun că ființa umană medie cântărește aproximativ 60 kg (130 lbs). Sună rezonabil dacă iau în considerare copiii, diferența de greutate dintre bărbați și femei și faptul că majoritatea oamenilor trăiesc în condiții de sărăcie.

Greutatea rasei umane este atunci:

Sistemul englez: 6.8 miliarde x 130 lbs = 880 miliarde de lire sterline =

440 milioane de tone (1 tonă = 2.000 lbs)

sistemul metric: 6,8 miliarde x 60 kg = 410 miliarde de kg =

410 milioane de tone metrice (1 tonă metrică = 1.000 kg)

WOW!!!! Sau poate că nu.

3. Cât de mare ar fi volumul de spațiu de care ai avea nevoie pentru a încăpea doar întreaga rasă umană?

Sugestie: poți presupune că noi, oamenii, suntem făcuți în mare parte din apă, iar fiecare 1.000 kg de apă ocupă 1 metru cub de spațiu. Pentru aceia dintre voi cărora le place să conceptualizeze folosind sistemul englezesc de unități, 1 tonă de apă (2.000 lbs) ocupă 32 de picioare cubice de spațiu.

Da, suntem în mare parte apă. De fapt, chiar și apa ne tratează ca pe apă. Dacă suntem într-o piscină și intrăm sub apă, suntem destul de aproape de flotabilitate neutră – ceea ce înseamnă că nu ne scufundăm prea repede și nu ne ridicăm prea repede. Suntem cam de densitatea apei.

Atunci iată care este volumul rasei umane:

Sistemul englezesc: 440 milioane de tone x 32 picioare cubice /tonă = 14,1 miliarde de picioare cubice

sistemul metric: 410 milioane de tone metrice x 1 metru cubic pe tonă metrică= 410 milioane de metri cubi

Acum urmează partea amuzantă.

Să presupunem că punem rasa umană într-o cutie cu volumul de mai sus. Și să presupunem că această cutie este un cub în care lungimea = înălțimea = lățimea. Cât de mare ar fi o cutie care să conțină volumul de mai sus?

Volumul unui cub = (lungimea laturii) x (lungimea laturii) x (lungimea laturii) x (lungimea laturii)

= (lungimea laturii) 3

Pentru a obține lungimea unei laturi se ia deci rădăcina cubică a volumului, și se obține:

– sistemul englez: rădăcina cubică a lui 14.1 miliard de picioare cubice

lungimea laturii = aproximativ 2.400 de picioare = 0,45 mile!!!

– sistemul metric: rădăcina cubică a 410 milio de metri cubi

lungimea laturii = aproximativ 750 de metri = 0,45 mile.75 kilometri!!!

Permalink | 1 iunie 2009

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

   Jeff,

   Care este biomasa furnicilor de pe Pământ și cum se compară aceasta cu masa oamenilor de pe Pământ?

   Am găsit un număr, dar nu sunt sigur că am încredere în el. Am încercat să o fac de pe iPhone-ul meu în timp ce mă uitam la Steelers pierdând cu KC.

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

   HI Rob-
   Am încercat să dau de urma biomasei globale a furnicilor, dar sunt multe surse și estimări. Iată o sursă la fel de bună ca oricare alta, cu referințe citate. Biomasa totală a furnicilor este de 9 până la 90 de ori mai mare decât biomasa umană totală. http://en.wikipedia.org/wiki/Biomass_(ecology) Puteți vedea, de asemenea, că Krill-ul antarctic reprezintă de 5 ori mai mult decât biomasa umană.

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

   În ceea ce mă privește, le urez bun venit stăpânilor noștri formici!

   Stimarea pentru numărul de furnici pe care am găsit-o era cu mai multe ordine de mărime mai mare decât cea pe care ai găsit-o tu – nu părea rezonabilă și nu existau referințe. Tu ai depistat o estimare mult mai logică.

   Dacă numărați indivizii sau masa, furnicile ne depășesc ca număr/masă. Nu numărul sau masa noastră ne face să fim specia dominantă de pe planetă. Este capacitatea noastră de a ne amplifica abilitățile folosind instrumente care face diferența.