Dr Jeff’s Blog on the Universe

LÖSNINGEN PÅ Veckans utmaning 1: Ett pund myror och förmågorna hos intelligent biomassa

Skrivet av DrJeff den 1 juni 2009

Inställd under 1.1. Dr Jeffs veckovisa utmaning, 1.2. Lösningar på veckans utmaningar, 1.3. Driving With Jordi, 4. Jorden, 4.1. Miljö och klimatförändringar, 4.2. Allmänt om biosfären

Copyright 2009 | Om denna blogg

Detta inlägg är en lösning på Dr Jeffs veckovisa utmaning.

För er som läste förra veckans veckovisa utmaning 1 och nu väntar på svaren, ja här är de. För er som ännu inte har läst veckans utmaning 1: Leta inte! Gå direkt till utmaningen och läs den först, gå inte vidare och samla inte in 200 dollar.

Och nu svaren-

1. Hur många myror finns det i ett pund myror?

Visst: det finns inte ett enda svar eftersom det finns massor av olika arter av myror. Så gör lite forskning om myror, kom fram till ett svar och se om ditt svar faller inom det intervall som jag kommer att ge dig nästa vecka.

Svaret:

1,5 miljoner myror i ett pund myror! (Bra fråga Jordi – din pappa blev förbluffad.) Detta förutsätter att det rör sig om en medelstor myrart och att vi talar om arbetsmyror. (Finns det inte alltid en ansvarsfriskrivning för ett svar på en enkel fråga?)

Beroende på myrart finns det mellan 190 000 och 7,5 miljoner myror i ett pund myror! Se avsnittet ”Hur kom jag fram till svaren?” nedan.

2. Hur mycket väger människosläktet?

Hänvisning: du måste veta hur många människor som finns på planeten. Här får du svaret från US Census Bureau.

Svaret:

Med cirka 6,8 miljarder av oss på jorden, här är vikten av den mänskliga rasen-

engelska systemet: 440 miljoner ton (1 ton = 2 000 lbs)

Metriskt system: Se avsnittet ”Hur kom jag fram till svaren?” nedan.

WOW!!! Jag tror att jag är imponerad. Men … vänta lite. Det är bara en STOR siffra. Jag har INGEN aning om vad det stora talet betyder. Om jag verkligen ska förstå det (du också i cyberrymden) måste jag bygga en bro till det bekanta. Så låt oss gå vidare till den tredje delen av vår utmaning.

3. Vänta, jag hör Ellen i Detroit säga: ”Men dr Jeff, jag skulle hellre vilja veta människosläktets totala volym, med andra ord, hur stor volym rymd skulle du behöva för att få plats med hela människosläktet?”. Bra tänkt Ellen! Det är ett annat bra sätt att se på saken. Låt oss göra detta till en tredje del av utmaningen. När du har räknat ut 2 ovan, räkna ut människosläktets totala volym.

Hinvisning: du kan anta att vi människor till största delen består av vatten, och varje 1 000 kg vatten tar upp 1 kubikmeter utrymme. För de av er som gillar att tänka med hjälp av det engelska enhetssystemet tar 1 ton vatten (2 000 lbs) upp 32 kubikfot utrymme.

Svaret:

Hela människosläktet – den art som kan förändra miljön i planetarisk skala – kan bekvämt rymmas i en låda på bara 0,75 km på en sida (1/2 mile på en sida). Se avsnittet ”Hur kom jag fram till svaren?” nedan.

Om du känner till Washington, DC, är det ungefär den volym utrymme som motsvarar storleken på National Mall fylld till toppen av Washingtonmonumentet.

Om du känner till New York City är det ungefär den volym utrymme som motsvarar storleken på Central Park fylld till toppen av Flatiron Building.

Är det här inte bara så otroligt SMÅ? Kan du räkna ut en motsvarande volym i en stad nära dig?

Den viktiga lektionen den här veckan

I den här lådan av mänsklighet finns det mest vatten. I denna låda finns också en art som är självmedveten, intelligent och drivs av att veta och göra allting, och en art som har förmågan att föreställa sig, utforma och BYGGA verktyg. Hur kan en sådan liten låda med intelligent biomassa förändra planeten? TEKNIK. Med hydraulik och sprängämnen kan vi flytta berg. Med kraftverk och motorer för att skapa energi från fossila bränslen kan vi värma upp hela planeten, höja haven och förändra vädret i global skala. Jag kan inte komma på något bättre argument för behovet av utbildning i naturvetenskap och teknik. Vi som nation, vi som värld måste fatta välgrundade beslut om hur vi använder vår teknik så att vi kan vara goda förvaltare av planeten.

Och nu – hur kom jag fram till svaren?

Den hemliga informationen är vikten av en enda myra. Du kan göra en vanlig googlesökning och hitta en webbplats med svar på allting. Det är förmodligen så du fick ditt svar. Låt oss jämföra det med mitt.

Jag är alltid noga med att se till att den information jag undersöker är korrekt. Jag litar vanligtvis inte ens på Wikipedia, men använder den ofta för att peka mig i rätt riktning. Längst ner på en Wikisida finns ofta hänvisningar till formella publikationer av forskare och ingenjörer som har granskats av …. andra forskare och ingenjörer. Vi kallar dessa ”granskade” eller ”refereed” publikationer, och det är där man vanligtvis hittar den bästa tillgängliga informationen om ett ämne.

Här är alltså den magiska publikation som jag hittade av Michael Kaspari, publicerad 2005 i Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. Michael studerade noggrant myrkolonier på 49 olika platser med olika klimat och hittade 434 arter av myror. Jag tror att vi kan anta att han är en expert på myror. Han skrev den här artikeln för att berätta för andra forskare om vad han hittat. Om man tittar på vad han skrev verkar det ganska tekniskt, men det är fantastiskt att han beskriver bredden av sin forskning i vackra detaljer med hjälp av två mycket kraftfulla språk – engelska och matematik. Forskare och ingenjörer måste vara utmärkta kommunikatörer om deras forskning ska bli känd av andra. Men du behöver inte läsa artikeln, jag översätter åt dig.

Michael fann att vikten på en arbetarmyra var allt från 0,06 milligram till 2,34 milligram. (Ett milligram är en tusendel av ett gram och ett gram är en tusendel av ett kilo. Ett kilo är 2,2 pund.) Arbetarmyran för den största arten som han studerade vägde 40 gånger mer än arbetarmyran för den minsta arten! Genomsnittet var ungefär 0,3 mg, vilket är vad jag kommer att använda. Så här gör vi-

Vikten för en enda myra är 0.3 mg

Antalet myror i ett pund myror = 1 pund dividerat med vikten av en enda myra

För att dividera måste du använda samma enheter: eftersom vi har vikten av en myra i milligram, så låt oss räkna i milligram.

Konvertera 1 pund till milligram: 1 pund = 0,45 kilo = 450 gram = 450 000 milligram

Dela nu: 450 000 milligram / 0,3 milligram = 1,5 miljoner myror!

Men vänta! Låt oss göra detta för de arter han studerade med:

– den minsta arbetsmyran, som bara väger 0,06 milligram.

Du får 7,5 MILJONER myror i ett pund myror!

– den största arbetarmyran, som väger 2,34 milligram.

Du får ändå 190 000 myror i ett pund myror!

Här är en cool fråga som leder oss till nästa del av utmaningen. Om det fanns lika många myror som människor på jorden, hur mycket skulle alla dessa myror väga?

(6,8 miljarder myror) x (0,3 milligram per myra) = 2 000 kg (eller om du gillar det engelska systemet, ungefär 2 ton)

2. Hur mycket väger människosläktet?

Med hjälp av U.S. Census Bureau kan jag se att det just nu finns ungefär 6,8 MILJARDER människor på planeten. Nu till gissningen – jag antar att den genomsnittliga människan väger ungefär 60 kg (130 lbs). Det låter rimligt när jag tänker på barn, skillnaden i vikt mellan män och kvinnor och att de flesta människor lever under fattiga förhållanden.

Människans vikt är då:

engelska systemet: 6.8 miljarder x 130 pund = 880 miljarder pund =

440 miljoner ton (1 ton = 2 000 pund)

metriskt system: 6,8 miljarder x 60 kg = 410 miljarder kg =

410 miljoner ton (1 ton = 1 000 kg)

WOW!!!! Eller kanske inte.

3. Hur stor rymdvolym skulle du behöva för att få plats med hela människosläktet?

Hänvisning: du kan anta att vi människor till största delen består av vatten, och att varje 1 000 kg vatten tar upp 1 kubikmeter utrymme. För dem av er som gillar att tänka med hjälp av det engelska enhetssystemet tar 1 ton vatten (2 000 pund) upp 32 kubikfot utrymme.

Ja, vi består mestadels av vatten. Faktum är att även vatten behandlar oss som vatten. Om vi befinner oss i en bassäng och går under vatten är vi ganska nära neutralt flytande – vilket innebär att vi inte sjunker för snabbt eller stiger för snabbt. Vi har ungefär samma densitet som vatten.

Så här är människans volym:

engelska systemet: 440 miljoner ton x 32 kubikfot/ton = 14,1 miljarder kubikfot

metriskt system: Vi antar att vi placerar människosläktet i en låda med volymen ovan. Och låt oss anta att lådan är en kub där längd = höjd = bredd. Hur stor en låda skulle innehålla volymen ovan?

Volym i en kub = (sidans längd) x (sidans längd) x (sidans längd)

= (sidans längd) 3

För att få fram längden på en sida tar man därför kubikroten av volymen, och man får:

– engelskt system: cube root of 14.1 miljard kubikfot

sidans längd = cirka 2 400 fot = 0,45 miles!!!

– metriskt system: kubikrot av 410 millio kubikmeter

sidans längd = cirka 750 meter = 0.75 kilometer!!!

Permalink |June 1st, 2009

1. Rob Carr Says:
   22 november 2009 kl. 21.24

   Jeff,

   Vad är biomassan av myror på jorden och hur förhåller sig det till massan av människor på jorden?

   Jag kom fram till en siffra, men jag är inte säker på att jag litar på den. Jag försökte göra det på min iPhone medan jag såg Steelers förlora mot KC.

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

   HI Rob-
   försökte spåra den globala biomassan av myror, men massor av källor och uppskattningar. Här är en lika bra källa som någon annan, med citerade referenser. Myrornas totala biomassa är 9 till 90 gånger större än människans totala biomassa. http://en.wikipedia.org/wiki/Biomass_(ecology) Du kan också se att Antarctic Krill utgör 5 gånger den mänskliga biomassan.

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

   Jag för min del välkomnar våra Formic overlords!

   Skattningen av antalet myror som jag hittade var flera storleksordningar högre än den som du hittade – den verkade inte rimlig och det fanns inga referenser. Du spårade upp en mycket mer logisk uppskattning.

   Oavsett om man räknar individer eller massa så är myrorna fler än oss. Det är inte vårt antal eller vår massa som gör oss till den dominerande arten på planeten. Det är vår förmåga att förstärka våra förmågor med hjälp av verktyg som gör skillnaden.