Эффект бабочки реферат по экологии

Обновлено: 04.05.2023

История не знает сослагательного наклонения. Что случилось — то случилось. Ничего нельзя переделать. Эта истина банальна, бесспорна, но ничуть не мешает строить прогнозы о том, как могла бы измениться наша жизнь или даже всемирная история, если бы что-то пошло по-другому.

С тех пор прошло не слишком много времени, но палеонтология уже очень существенно увеличила объем информации о разных группах вымерших животных и растений. Удалось глубже понять эволюционные тренды разных групп организмов, проследить генеральные линии в их развитии.

Интересные новые данные были получены и для позвоночных животных, обитавших на территории Поволжья в меловом периоде. Здесь располагалась южная окраина неглубокого Русского моря. Крупный Поволжский архипелаг протягивался от нынешней Пензы до Калача-на-Дону 4 .

Интенсивные фазы горообразования и глобальные аноксические события, климатические изменения и появление лиственных лесов, усиленная активность вулканов и падение уровня Мирового океана. Своего рода окончательную точку, вероятно, поставило падение астероида. Судя по огромному кратеру в Мексиканском заливе, удар был чудовищной силы. Если бы этот астероид промахнулся мимо Земли, эволюция мезозойских организмов, вероятно, продолжалась бы еще многие миллионы лет.

Современный уровень знаний об обитателях Русского моря и Поволжского архипелага позволяет нарисовать гипотетическую картину, как могли бы выглядеть потомки мезозойских животных, если бы им удалось дожить до сегодняшних дней (при сохранении в регионе существовавших в меловом периоде географических условий).

Ихтиозавры. В мезозойских морях они занимали экологическую нишу, сходную с той, что сейчас принадлежит дельфинам. В основном это были хищники средних и относительно крупных размеров, от полутора до пяти метров. Судя по морфологии зубов и содержимому желудков, они питались некрупной рыбой и головоногими моллюсками.

Гипотетический неоихтиозавр. Здесь и далее рисунки А. А. Сменцарёва

В ходе эволюции у продвинутых представителей группы развился мощный хвостовой плавник, выполнявший основную локомоторную функцию. Появился и крупный спинной плавник. Передние конечности-ласты сильно расширились и превратились в своеобразные подводные крылья, игравшие роль руля-стабилизатора [1]. Наиболее широкие и длинные передние плавники были у меловых ихтиозавров рода Platypterygius.

Некоторые ихтиозавры были глубоководными ныряльщиками и, судя по огромным глазным орбитам черепа и кольцам склеротики, охотились в темноте. Ряд признаков указывает, что они использовали эхолокацию, как современные китообразные.

Поздние ихтиозавры из рода Leninia и некоторые виды рода Platypterygius имели сильно удлиненные тонкие челюсти, похожие на ножницы. У этих ихтиозавров были двойные носовые отверстия, функциональное значение которых не совсем понятно. Возможно, ихтиозавры обладали проточной носовой системой, аналогичной той, что предполагается для плезиозавров. Вода могла входить в хоаны, протекать через носовые камеры и выходить из внешних носовых отверстий. Не исключено, что одна пара ноздрей выпускала воду, а другая использовалась для дыхания [2].

У потомков меловых ихтиозавров эти признаки могли развиться дальше и привести к уникальной специализации ночного охотника за гигантскими моллюсками.

В питании ихтиозавров одну из главных ролей играли головоногие, в том числе аммониты. В ходе эволюции аммониты увеличивали размеры и усиливали защиту раковины: возрастала толщина ее стенок, увеличивалось количество шипов и мощных ребер (пример — представители рода Parapuzosia). Возможные неоаммониты могли бы достичь размеров детской карусели. Толстые прочные раковины, покрытые шипами, надежно защищали моллюска от хищников. Неоихтиозаврам пришлось бы атаковать этих гигантов очень быстро, чтобы они не успевали втянуть голову в раковину. В случае удачного нападения хищник тонкими челюстями отрезал моллюску щупальца. Утрата не стала бы смертельной для неоаммонитов. Все головоногие обладают высокой способностью к регенерации и могут быстро восстанавливать утраченные конечности.

Огромные неоаммониты, вероятно, совершали бы суточные миграции и, как современные кальмары Гумбольдта, поднимались к поверхности моря по ночам. В связи с этим неоихтиозавры должны были бы стать ночными охотниками. Находить громадных моллюсков в темноте им помогали бы огромные глаза и дополнительная пара наружных носовых отверстий, обеспечивающих омовение обонятельного эпителия током воды. Передние ласты неоихтиозавров при этом сильно бы увеличились, как это наблюдается у современного горбатого кита.

Плезиозавры. Представители этой группы морских рептилий имели утолщенное веретенообразное тело и мощные конечности-ласты. У некоторых форм была длинная шея и относительно небольшая голова (Elasmosauridae и Cryptoclididae). У других — наоборот: шея сильно укорочена, а голова огромных размеров (Pliosauridae) [3]. Диета этих животных, в зависимости от размеров и морфологических особенностей, сильно различалась: от мелких рыб и головоногих до крупных рептилий. Некоторые длинношеие плезиозавры (Mortuneria, Tatanectes, Kaiwhekea), как предполагается, питались крилем: их тонкие длинные зубы образовывали решетку, которая при процеживании воды удерживала мелкую живность в пасти [4].

Проведенное компьютерное моделирование показало, что для перемещения под водой плезиозавры использовали так называемый подводный полет, подобно современным пингвинам. Они передвигались, производя машущие движения крупными передними ластами. Задние конечности практически не принимали участия в движении. Этот продвинутый тип плавания позволял плезиозаврам развивать значительную скорость.

Большинству групп плезиозавров была свойственна эволюционная тенденция к увеличению размеров. У некоторых из них, например эласмозавров, сильно удлинилась шея, а голова стала относительно тела совсем небольшой. Несмотря на гигантские размеры (до 15 м), эти плезиозавры охотились лишь на мелкую рыбешку и головоногих. Вероятно, эти рептилии медленно парили в толще воды, время от времени схватывая зазевавшуюся добычу.

Можно предположить, что у неоэласмозавров-рыбоядов мог сохраниться тренд к дальнейшему увеличению шейного отдела позвоночного столба. В итоге размеры их туловищ не превышали бы 1/5 общей длины животного. Сверхдлинная шея позволяла бы охотиться, оставаясь практически на одном месте.

Другая эволюционная стратегия могла развиться у плиозаврид с крупной головой и сильно удлиненной мордой. Их мощные зубы были приспособлены к разрыванию огромной добычи и в челюстях располагались на значительном расстоянии друг от друга, как у современных зубатых китов. Длина животных достигала 10 м. Возможно, плиозавры были глухими, на что указывают особенности строения некоторых костей основания черепа. Вероятно, во время охоты они полагались на зрение и специальные сенсорные органы, схожие с рецепторами давления (нейромастами) на морде крокодила. Эти сенсоры позволяли им чувствовать вибрацию, исходящую от животных, находящихся в воде даже на большом расстоянии.

По другой версии, плиозавры обладали весьма своеобразным слуховым аппаратом. Дело в том, что в воде не нужен специализированный орган слуха (среднее ухо), как на суше, поскольку звуковые волны хорошо распространяются в жидкой среде и передаются через кости черепа прямо во внутреннее ухо. Таким образом, плиозаврам органом слуха могло служить все тело.

Возможные потомки плиозавров были бы способны занять экологическую нишу кашалотов, став глубоководными ныряльщиками, рыскающими в поисках добычи в темных безднах. Их мощная морда вытянулась бы еще больше, чтобы на ней разместилось огромное число сенсоров-нейромаст. Именно эти рецепторы играли бы главную роль при поиске добычи. Зрение неоплиозавров могло ухудшиться, а в передней части головы появился бы жировой мешок: он помогал бы регулировать плавучесть животного при нырянии и подъеме, а также амортизировал удары во время брачных схваток за самок. Схожие функции выполняет спермацетовый мешок у кашалотов.

Длина большинства мозазавров не превышала 5 м, питались они рыбой. Но в конце своего эволюционного пути группа дала гигантские формы: мозазавр Гофмана (Mosasaurus hoffmanni) и тилозаврины (Tylosaurinae), длина которых достигала 17 м. Эти гиганты обладали мощными кинжаловидными зубами, охотились на более мелких собратьев, черепах и акул [5].

Также известны специализированные мозазавры рода Goronyosaurus с клыкообразными зубами и массивным черепом, они напоминали скорее крокодила, чем ящерицу [6]. Некоторые мозазавры (Pannoniasaurus), вероятно, обитали в пресной воде [7].

Тело неомозазавров могло значительно удлиниться, хвостовой плавник — сильно увеличиться в размерах, а голова — стать еще более мощной и массивной. В сильных челюстях располагались бы дифференцированные зубы: округлые для дробления костей и раковин в задней части, острые для разрывания добычи — в передней. Нечто похожее наблюдалось у мозазавра прогнатодона (Prognathodon) [8].

У каких-то неомозазавров могли бы появиться ядовитые железы, как у современного комодского варана. Жертвы нападения этих морских рептилий умирали бы как от ран, так и от действия токсинов.

Некоторые неомозазавры охотились бы в мутных прибрежных водах или поднимались вверх по рекам, другие — приобрели бы гигантские размеры и заселили полярные широты. Плавать в холодной воде им позволила бы гигантотермия (инерционная теплокровность) — постоянство температуры тела в 20–25°С, связанное только с огромными размерами.

Птерозавры. В конце мелового периода на островах Поволжского архипелага гнездились представители последней группы птерозавров — аждархиды (Azhdarchidae). У представителей этой группы летающих ящеров отсутствовали зубы в клюве и были относительно узкие крылья [9].

В ходе эволюции шея аждархид удлинялась, увеличивались общие размеры животных. Некоторые огромные аждархиды (Quetzalcoatlus), вероятно, уже не могли летать и стали пешеходами гигантских размеров. Они охотились на ящериц и мелких динозавров, собирали падаль и разоряли гнездовья других рептилий. По некоторым оценкам, такие птерозавры по высоте были сопоставимы с жирафами, а их вес мог составлять 250 кг [10].

Поволжские неоаждархиды тоже могли бы полностью разучиться летать. Этому способствовало бы обитание на островах, где нет естественных врагов. По внешнему виду и образу жизни они бы напоминали аистов и цапель и могли бы промышлять небольшими рептилиями, рыбой и беспозвоночными.

Птицы. Зубастые птицы гесперорнисы (Hesperornis) появились во второй половине мелового периода. Они отличались длинной шеей, а размеры их были сопоставимы с ростом взрослого человека. Гесперорнисы напоминали бескрылых гагарок и пингвинов, питались рыбой. Они были грузными и не умели летать, зато быстро плавали под водой [11].

Их вероятные потомки могли бы совсем порвать не только с воздушной средой, но и с сушей, став полностью водными животными, подобно морским рептилиям. При этом они могли бы стать значительно крупнее, но, возможно, разучились бы нырять. Неогесперорнисы плавали бы по волнам и, как лебеди, опускали сверхдлинную шею в глубину, собирая со дна ракообразных и водоросли. Они могли бы объединяться в крупные колонии и тихо дрейфовать вдоль островов Поволжского архипелага, как гигантские поплавки. На сушу они выползали бы только для откладки яиц в горячий песок, как современные кожистые черепахи.

Динозавры. Самыми загадочными обитателями Поволжского архипелага были динозавры. Пока найдено крайне мало их остатков. Наиболее значительная находка — серия позвонков крупного титанозаврида из Ульяновской обл.

Титанозавры (Titanosauria) — одни из крупнейших наземных существ за всю историю планеты. Они достигали длины в 40 м и веса в 35 т. Это наиболее поздняя группа длинношеих завропод. Для них отмечается тенденция к укорочению хвоста и широкой постановке конечностей [12].

Этот архипелаг мог бы до сих пор располагаться на месте нынешних Саратова, Пензы, Ульяновска и Самары, если бы история планеты развивалась по другому сценарию.

Авторы благодарят специалистов, поделившихся своими наблюдениями и гипотезами: А. О. Аверьянова (Зоологический институт РАН и Санкт-Петербургский государственный университет), Р. Бенсона (Оксфордский университет, Великобритания), Д. В. Григорьева (Зоологический институт РАН), Н. Г. Зверькова (Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова), Н. В. Зеленкова (Палеонтологический институт имени А. А. Борисяка РАН), С. Сакса (Музей естественной истории Билефельда, Германия), И. М. Стеньшина (Ульяновский областной музей краеведения), Д. Сурмика (Университет Силезии, Польша).

Литература
1. McGowan C., Motani R. Ichthyopterygia. Handbook of Paleoherpetology. Pt. 8. Munchen, 2003.
2. Fischer V., Arkhangelsky M., Naish D. et al. Simbirskiasaurus and Pervushovisaurus reassessed: implications for the taxonomy and cranial osteology of Cretaceous platypterygiine ichthyosaurs // Zoological Journal of the Linnean Society. 2014. V. 171. № 4. P. 822–841.
3. Архангельский М. С., Сенников А. Г. Подкласс Synaptosauria // Ископаемые позвоночные России и сопредельных стран. Ископаемые рептилии и птицы. Ч. 1. / Отв. ред. М. Ф. Ивахненко, Е. Н. Курочкин. М., 2008. С. 224–243.
4. Cruickshank A. R. I., Fordyce R. E. A new marine reptile (Sauropterygia) from New Zealand: further evidence for a Late Cretaceous austral radiation of cryptoclidid plesiosaurs // Palaeontology. 2002. V. 45. № 3. P. 557–575.
5. Lingham-Soliar T. Anatomy and functional morphology of the largest marine reptile known, Mosasaurus hoffmanni (Mosasauridae, Reptilia) from the Upper Cretaceous, Upper Maastrichtian of the Netherlands // Phil. Trans. Royal Soc. London B: Biological Sciences. 1995. V. 347. № 1320. P. 155–180.
6. Azzaroli A., Guili C. De, Torre D. An aberrant mosasaur from the Upper Cretaceous of north western Nigeria // Rendiconti della Classe di Scienze Fisiche Matematiche e Naturali (Accademia Nazionale dei Lincei). 1972. V. 52. P. 53–56.
7. Makádi L., Caldwell M. W., Ösi A. The first freshwater Mosasauroid (Upper Cretaceous, Hungary) and a new clade of basal Mosasauroids // PLoS One. 2012. V. 7. № 12. e51781. DOI: 10.1371/journal.pone.0051781.
8. Russell D. A. Systematics and morphology of American mosasaurs (Reptilia) // Bulletin of the Peabody Museum of Natural History, Yale University. 1967. V. 23. P. 1–240.
9. Witton M. P. Titans of the skies: azhdarchid pterosaurs // Geology Today. 2007. V. 23. P. 33–38.
10. Witton M. P., Naish D. A reappraisal of azhdarchid pterosaur functional morphology and paleoecology // PLoS One. 2008. V. 3. № 5. e2271. DOI: 10.1371/journal.pone.0002271.
11. Несов Л. А., Ярков А. А. Гесперорнисы в России // Русский орнитологический журнал. 1993. Т. 2. № 1. С. 37–54.
12. Wilson J. A. Overview of sauropod phylogeny // The Sauropods: Evolution and Paleobiology / Eds. K. A. Curry Rogers, J. A. Wilson. Berkley, 2005. P. 15–49.
13. Huene F. von. Die fossile Reptil-Ordnung Saurischia, ihre Entwicklung und Geschichte // Monogr. Geol. Paleontol. 1932. Ser. 1. № 4. S. 1–361.

1 Dixon D. After man. A zoology of future. N.Y., 1981. См. также: Крылов И. Н. Знакомьтесь: животный мир будущего (вместо рецензии) // Природа. 1983. № 6. С. 126–128.

2 Dixon D. The new dinosaurs. An alternative evolution. Topsfield, 1988.

3 Dixon D., Adams J. The future is wild: A natural history of the future. Firefly Books, 2002 (Диксон Д., Адамс Дж. Дикий мир будущего. М., 2003).

4 Архангельский М. С., Иванов А. В., Нелихов А. Е. Когда Волга была морем. Саратов, 2012.

Эффект бабочки

Ошибки круглых величин

На самом деле эффект бабочки является далеко не простой идеей, следующей из очень сложной математической теории хаоса. Все началось с того, что Лоренц попытался создать набор компьютерных программ, которые могли бы предсказывать долговременные погодные изменения. Как-то раз он не стал округлять тысячные доли метеорологических величин, таких как сила ветра, влажность и атмосферное давление. Неожиданно это привело к феноменальному результату. Оказалось, что эти крошечные изменения данных полностью поменяли долгосрочный прогноз.

эффект бабочки

Эдвард Лоренц.

Рождение и гибель торнадо

Еще при жизни Лоренц горестно заметил, что большинство окружающих его климатологов воспринимают его оригинальные построения с точностью до наоборот. Важнейшей мыслью в теории Лоренца является то, что мы как раз и не можем с легкостью отследить значимое событие и его связь с настоящим. Утверждая, что взмах крыльев бабочки может вызвать шторм, мы должны тут же перейти к следующему вопросу: как можно с уверенностью утверждать, что именно данная атмосферная аномалия вызвала рождение, а не гибель сокрушительного торнадо?

Загадки кухни погоды

эффект бабочки

Компьютерная модель погоды созданная Эдвардом Лоренцом.

Уже после смерти ученого в 2008 году ряд латиноамериканских синоптиков попытались связать эффект бабочки с удивительным тихоокеанским явлением Эль-Ниньо. Непонятным образом эта периодическая атмосферная аномалия как-то влияет на рождение сокрушительных торнадо, приносящих многомиллиардные убытки южным штатам США.

Главный параметр здесь — ураганный ветер как одно из направлений исследований физики атмосферы. Эта наука уже много пет пытается предсказывать траектории движения воздушных вихрей, однако до сих пор не может спрогнозировать их силу, а значит, и масштаб возможных разрушений.

Уравнение урагана

Вот уже четверть века метеорологи упорно трудятся над созданием достоверных компьютерных моделей непогоды. Камнем преткновения тут служит так называемое уравнение урагана, которое никак не удается решить исходя из классических представлений о механизме его образования. Можно представить, что мощный ураган формируется где-то в юго-восточной части Карибского моря. Там потоки теплого и влажного воздуха встречаются с холодными ветрами, дующими с Анд. Происходит интенсивная конденсация водяных паров с формированием мощного облачного покрова. Однако если мы попытаемся задать все нужные параметры, у нас никак не получится определить курс и рост силы ветра. В частности, расчетная скорость ветра всегда будет намного ниже, чем в действительности.

эффект бабочки

Запуск GPS-зонда.

Гипотеза российских геофизиков

В конце прошлого века группа сотрудников отдела нелинейных геофизических процессов Института прикладной физики РАН из Нижнего Новгорода высказала очень необычную гипотезу. Основываясь на принципах теории Лоренца, они предположили, что сопротивление поверхности океана парадоксально падает при усилении ветра.

Потом, в 2003 году, в журнале Гаге вышла статья американского исследователя Керри Эммануэля, описывающего подобное явление. В своих выводах он опирался на многолетние данные скорости ветра внутри тропических циклонов с помощью падающих GPS-зондов Центра наблюдений за ураганами Национального управления океанических и атмосферных исследований США. На основе обобщения результатов этих измерений выяснилось, что коэффициент сопротивления морской поверхности значительно ниже величины, получаемой в расчетах обычных ветров.

Ученые пересчитали капли и поняли, что найден самый эффективный механизм генерации брызг, который сильно меняет картину возникновения ураганов. Раньше считалось, что брызги образуются при разрыве всплывающих пузырьков и их количество несоизмеримо меньше. Оказалось, что если пересчитать на натурные условия результаты нижегородского лабораторного эксперимента, то становится понятным образование ураганных ветров. Ученые поняли, что является эффективным механизмом поступления энергии в чудовищной силы ветер, и вплотную приблизились к прогнозированию разрушительной способности того или иного урагана.

Насекомые финансовых кризисов

Ученые УрФУ рассчитали, как случайные факторы влияют на глобальное изменение климата. По версии исследователей, даже незначительные характеристики – плотность облаков, морские организмы, образование торфяных болот – могут повлиять на динамику температур. Для перемены необязательно дожидаться глобальной катастрофы.

На примере Мирового океана ученые показали связь температуры и случайных факторов. По их словам, изменение климата связано со множеством параметров – это скорость таяния льдов, опреснение вод, изменение их температуры и уровень углекислого газа.

Несмотря на то, что трехмерные модели следят за состоянием льдов, температурой в Мировом океане, учесть все факторы все равно невозможно – влияние переменных слишком сильное.

Что такое эффект бабочки?

Начнем с того, что Американский математик и метеоролог Эдвард Лоренц, при попытке предсказать погодные условия, используя математические формулы, пришел к выводу, что долгосрочный прогноз погоды невозможен.

Поскольку многие природные явления оказывают колоссальное влияние на погодные условия в отдельных местах на всей Земли. Даже взмах крыльев бабочки в лесах Амазонки, может привести к торнадо в центре Москвы.

Именно благодаря Эдварду Лоренцу и появился термин “Эффект бабочки”.

Объясняем “Эффект бабочки” простыми словами

Понятие “Эффект бабочки” предполагает, что любое незначительное действие может вызвать в будущем или в другом месте серьезные последствия для всей системы и для ее отдельных участников.

“Эффект бабочки” в нашей жизни

Часто “Эффект бабочки” используется в научной фантастике или кино и связан с путешествиями во времени. Так, согласно концепции эффекта бабочки, любое действие в прошлом вызывает лавину последствий в настоящем и будущем, которые могут привести к непредсказуемым результатам. Так, человек, путешествующий в прошлое, может исключить возможность появления себя на свет, если его действия повлекут за собой смерть его предка. В этом случае он вообще не родится, а значит, уничтожит свое настоящее.

Несколько примеров

Студент

Молодой человек учится в медицинском университете на хирурга. Он сдал вступительные экзамены, однако учится он с трудом.

Существует множество вариантов развития событий: его исключат, либо найдется добрый преподаватель, который не станет валить этого студента и тот получит диплом.

В первом варианте, возможно мы спасаем множество людей, которых он мог погубить. А во втором, мы выпускаем дипломированного специалиста, который возможно, погубит чьито жизни.

Предсказать точно, невозможно! Но всегда необходимо задумываться о последствиях!

Катастрофа

Вот несколько вариантов развития событий:

  1. Полицейский откликается на вызов по рации и не замечает машину, за рулем которой человек в алкогольном опьянении. Тем самым, катастрофа неизбежна.
  2. Полицейский решает не отвлекаться на вызов по рации, так как считает что вызывают не его и решает остановить машину, в которой едет человек в алкогольном опьянении. Тем самым, обрывая цепь, ведущую к катастрофе.

Вывод

Действия одного человека или группы людей вызывают конфликт между целыми нациями и странами, приводят к глобальным военным операциям, которые затем могут привести к уничтожению жизни на огромных территориях, а в современном мире – и на всей планете.

В повседневной жизни, очень сложно постоянно задумываться о последствиях, так как мы не придаем значения нашим действиям.

Читайте также:

      

  • Сообщение о коте 5 класс биология
  •   

  • Сообщение о пожаре это
  •   

  • Проза марины цветаевой сообщение
  •   

  • Сообщение о медресе и мектебе башкортостана
  •   

  • Государственный музей маяковского сообщение

65 лет назад вышел рассказ классика американской фантастики Рая Брэдбери «И грянул гром». В нем описывалось путешествие в далекое прошлое, где один из героев случайно раздавил бабочку. Это привело к непредсказуемым последствиям, в корне изменив будущее. В начале 60-х годов прошлого века молодой ассистент факультета метеорологии Массачусетского технологического института Эдвард Лоренц получил ряд необычных диаграмм. Их форма напоминала крылья бабочки, и большой любитель фантастики Лоренц тут же назвал открытую им закономерность «эффект бабочки». Вскоре это стало универсальным понятием, объясняющим многие загадочные явления, когда незначительные события приводят к грандиозным последствиям вроде тайфунов, масштабных эпидемий или схода колоссальных ледников с купола Антарктиды.

Ошибки круглых величин

На самом деле эффект бабочки является далеко не простой идеей, следующей из очень сложной математической теории хаоса. Все началось с того, что Лоренц попытался создать набор компьютерных программ, которые могли бы предсказывать долговременные погодные изменения. Как-то раз он не стал округлять тысячные доли метеорологических величин, таких как сила ветра, влажность и атмосферное давление. Неожиданно это привело к феноменальному результату. Оказалось, что эти крошечные изменения данных полностью поменяли долгосрочный прогноз.

эффект бабочки

Эдвард Лоренц.

Целое десятилетие Лоренц дорабатывал свою теорию, но известной она стала благодаря решительности другого метеоролога. В 1972 году состоялась престижная международная конференция, но Лоренц не успел представить название доклада. Времени совсем не оставалось, и это смело сделал его коллега, дав работе совсем неакадемическое название «Прогнозирование: взмах крыльев бабочки в Бразилии вызовет торнадо в Техасе?». Именно с этого момента и начались бурные обсуждения про эффект бабочки Лоренца.

В той давней работе Лоренц попытался доказать, что далеко идущие последствия незначительных атмосферных аномалий составляют сразу две интереснейшие проблемы. Во-первых, не стоит критиковать метеопрогнозы и издеваться над синоптиками, ведь получается, что создать точную долгосрочную карту погоды практически нереально. Во-вторых, во многих процессах просто невозможно «поймать бабочку» и выявить тот переломный момент, который приводит к реальному конечному результату.

Вообще говоря, многие философы с большим опасением относятся к «бабочкам Лоренца». ведь если небольшие неточности в каких-то природных явлениях имеют такое огромное значение, то можно утверждать, что наш мир в чем-то совершенно непредсказуем…

Рождение и гибель торнадо

По диаграммам Лоренца неисчислимое количество природных взаимосвязей может не только вызвать торнадо взмахом крыльев бабочки, но и погасить ураган в самом зародыше. Таким образом, если человек вмешивается в окружающую природу, например, нарушая экологическое равновесие, то мы вряд пи когда-нибудь достоверно узнаем, что произошло бы в альтернативном сценарии «Земля без людей». И все это потому, что все последующие перемены очень трудно отследить и восстановить последовательность событий.

Еще при жизни Лоренц горестно заметил, что большинство окружающих его климатологов воспринимают его оригинальные построения с точностью до наоборот. Важнейшей мыслью в теории Лоренца является то, что мы как раз и не можем с легкостью отследить значимое событие и его связь с настоящим. Утверждая, что взмах крыльев бабочки может вызвать шторм, мы должны тут же перейти к следующему вопросу: как можно с уверенностью утверждать, что именно данная атмосферная аномалия вызвала рождение, а не гибель сокрушительного торнадо?

Получается, что исследования Лоренца дают возможность по-новому посмотреть на проблему причинно-следственных связей, но совсем не содержат простых ответов по предвидению будущего.

Загадки кухни погоды

Как метеоролог Лоренц пытался объяснить с помощью открытого им феномена многие загадки «кухни погоды». По его смелому предположению. причиной мощнейших штормов, рождающихся в Мексиканском заливе, может быть небольшая погодная аномалия в южной Атлантике.

эффект бабочки

Компьютерная модель погоды созданная Эдвардом Лоренцом.

Уже после смерти ученого в 2008 году ряд латиноамериканских синоптиков попытались связать эффект бабочки с удивительным тихоокеанским явлением Эль-Ниньо. Непонятным образом эта периодическая атмосферная аномалия как-то влияет на рождение сокрушительных торнадо, приносящих многомиллиардные убытки южным штатам США.

При этом многие американские конспирологи просто уверены, что на секретных полигонах Пентагона давно уже пытаются вывести «метеобабочек», способных вызвать бури в различных частях света. Во всяком случае это может быть реальным запалом для гипотетического «климатического оружия», о котором много говорят в последнее время.

Главный параметр здесь — ураганный ветер как одно из направлений исследований физики атмосферы. Эта наука уже много пет пытается предсказывать траектории движения воздушных вихрей, однако до сих пор не может спрогнозировать их силу, а значит, и масштаб возможных разрушений.

Уравнение урагана

Вот уже четверть века метеорологи упорно трудятся над созданием достоверных компьютерных моделей непогоды. Камнем преткновения тут служит так называемое уравнение урагана, которое никак не удается решить исходя из классических представлений о механизме его образования. Можно представить, что мощный ураган формируется где-то в юго-восточной части Карибского моря. Там потоки теплого и влажного воздуха встречаются с холодными ветрами, дующими с Анд. Происходит интенсивная конденсация водяных паров с формированием мощного облачного покрова. Однако если мы попытаемся задать все нужные параметры, у нас никак не получится определить курс и рост силы ветра. В частности, расчетная скорость ветра всегда будет намного ниже, чем в действительности.

эффект бабочки

Запуск GPS-зонда.

Хорошо известно, что чем сильнее ветер, тем больше волны на поверхности воды. Волны здесь выступают как естественная «шероховатости» водной поверхности, о которую и «трутся» воздушные потоки. Между тем если рассматривать баланс между поступлением энергии и ее поглощением за счет трения, то получается, что чем сильнее ветер, тем масштабнее будет это поглощение. То есть волны должны гасить ветер, совсем как в названии культового произведения братьев Стругацких, однако в действительности этого не происходит.

Гипотеза российских геофизиков

В конце прошлого века группа сотрудников отдела нелинейных геофизических процессов Института прикладной физики РАН из Нижнего Новгорода высказала очень необычную гипотезу. Основываясь на принципах теории Лоренца, они предположили, что сопротивление поверхности океана парадоксально падает при усилении ветра.

Потом, в 2003 году, в журнале Гаге вышла статья американского исследователя Керри Эммануэля, описывающего подобное явление. В своих выводах он опирался на многолетние данные скорости ветра внутри тропических циклонов с помощью падающих GPS-зондов Центра наблюдений за ураганами Национального управления океанических и атмосферных исследований США. На основе обобщения результатов этих измерений выяснилось, что коэффициент сопротивления морской поверхности значительно ниже величины, получаемой в расчетах обычных ветров.

Российские ученые исследуют «эффект бабочки, порождающий ураганы» на уникальной установке «Комплекс крупномасштабных геофизических стендов», состоящей из бассейна с высокоскоростным ветроволновым каналом. Сегодня этот комплекс входит в перечень установок национальной значимости России.

Сачок для ловли «ураганных бабочек»

Эксперименты нижегородских геофизиков дали удивительные результаты. С помощью высокоскоростной видеокамеры, снимающей до полумиллиона кадров в секунду, удалось зафиксировать удивительные процессы рождения «ураганных бабочек». Так возникло понимание механизма возникновения ураганных ветров в зародыше бури. Стало ясно, что на определенном этапе воздушные потоки растущего тайфуна несутся над волнами, как глиссер на подводных крыльях или колоссальный экраноплан. При этом масса воздуха образует над волнами «пенную подушку» из сплошных барашков, которая сглаживает волнение. При этом сопротивление воздушным потокам над морской поверхностью резко падает.

Ученые пересчитали капли и поняли, что найден самый эффективный механизм генерации брызг, который сильно меняет картину возникновения ураганов. Раньше считалось, что брызги образуются при разрыве всплывающих пузырьков и их количество несоизмеримо меньше. Оказалось, что если пересчитать на натурные условия результаты нижегородского лабораторного эксперимента, то становится понятным образование ураганных ветров. Ученые поняли, что является эффективным механизмом поступления энергии в чудовищной силы ветер, и вплотную приблизились к прогнозированию разрушительной способности того или иного урагана.

Впрочем, «эффект бабочки Лоренца» был найден и в очень далеких от метеорологии науках.

Насекомые финансовых кризисов

Десятилетие назад несколько энтузиастов из виртуального клуба фанатов финансовых прогнозов Smartmoney занялись исследованием рынка «по Лоренцу» и тут же поймали «бабочку финансового кризиса». Оказалось, что растущий ком логистических проблем компании Sony может оказать критическое воздействие на целую сеть акционеров, продавцов и инвесторов. Так на сайте Smartmoney появился зловещий прогноз: «Одна бабочка, в данном случае японская бабочка, запускает целый критический процесс в мировой цепочке партнеров». К сожалению, к необычному мнению «экономических дилетантов» никто не прислушался. И грянул кризис 2008 года…

Тема «Эффект бабочки в
экологии»

Выполнила: Подволочкина Юлия
Викторовна,

 учитель английского языка

Оглянитесь вокруг, поднимите
глаза:

Как красив этот мир, как
прекрасна земля!

Наш мир, наша земля
действительно прекрасны, но все мы сейчас понимаем, может случиться так, что
всё это величие и вся эта красота исчезнут. И виноваты в этом будем мы с вами.
Ведь именно мы в ответе перед будущим, перед нашими детьми, внуками и
правнуками. Как часто сейчас слышим о том, что экология меняется, и не в лучшую
сторону. Мы вылавливаем рыбу тогда, когда идёт нерест, убиваем тех животных,
которые занесены в Красную книгу, себе под ноги бросаем мусор, которые может
разложиться в земле через десятки лет, а то и вообще никогда.

Известный американский
писатель-фантаст Рэй Дуглас Брэдбери своим произведением «И грянул гром»
заставляет задуматься обо всём этом.  В этом рассказе герои из 2055 года на
машине времени переносятся в эпоху динозавров. Одним из условий посещения
прошлого выступает категорическое требование ничего не менять в нём, ни к чему
не прикасаться.

Один из героев рассказа
совершает невинный, на первый взгляд, поступок: он в момент охоты на динозавра
сошёл с тропы, сделанной из антигравитационного металла,  которая изолирует
путешественников от мира прошлого, и наступил на бабочку… По возвращении
домой, в исходную временную точку путешествия, люди обнаруживают свой мир
совсем иным, не похожим на тот, который они оставили, отправившись в прошлое.

Главная идея этого
произведения связана не с возможностью перемещения во времени, а с
формулировкой проблем современного человечества. Мир есть система
взаимосвязанных, явлений. У нынешних проблем человечества – исторические
причины. А ещё этот рассказ дал миру понятие «эффект бабочки».

«Эффект бабочки» это
последствия действий, совершенных в прошлом. И эта мысль четко прослеживается в
рассказе знаменитого фантаста. Убив бабочку в прошлом, мы не даем ей
возможность создать себе подобных, спустя миллион лет, из-за этого события
может не появится целый вид животных, важных для человечества. Бросив мусор на
землю, в будущем может не появится растение, которое не насытит нас кислородом.
И именно поэтому не до конца понятая и изученная природа обрушивает на
человечество глобальные катастрофы.

В результате фантастического
эксперимента читатель должен усвоить урок о том, чего не надо делать. Брэдбери
предупреждает читателей об опасности, грозящей всем людям: “Люди просят меня
предсказывать будущее, а я хочу всего лишь предотвратить его”. Брэдбери
предлагает читателю пугающее уравнение: если смерть одной бабочки может так
повлиять на будущее, то, как же повлияют на него дурные дела современного
человека — уничтожение целых видов животных, вырубка леса, загрязнение
атмосферы и многое, многое другое!

Одно из последствий прошлого
мы ощущаем по сей день. 26 апреля 1986 года произошла катастрофа на
Чернобыльской АЭС, в результате взрыва реактора на четвертом энергоблоке
станции в окружающей среде мгновенно оказалась почти вся таблица Менделеева, в
т.ч. элементы уранового топлива с периодом полураспада в десятки тысяч лет.
Винить в этой трагедии принято человеческий фактор, т.е. профессиональные
просчеты персонала станции.

Радиоактивное облако взрыва,
поднявшееся над горящим реактором, разнесло смертоносное содержимое по значительной
части европейской территории СССР. Эксперты считают, что общая масса различных
химических соединений составляла примерно сто девяносто тонн.

От облучения в первые
несколько месяцев погибли более тридцати человек, а в последующие пятнадцать
лет от ее воздействия умерли еще восемьдесят. Симптомы лучевой болезни
проявились у 134 тысяч человек. Территория вокруг ЧАЭС диаметром в шестьдесят
километров признана непригодной для жизни на долгие годы. Эвакуации подверглись
более ста пятнадцати тысяч человек. В результате загрязнения химикатами
пострадала территория площадью сто сорок четыре тысячи километров. Вскоре после
взрыва на четвертом реакторе, в близлежащих лесах погибли деревья, а сами леса
получили название «красный лес», из-за рыжего цвета мертвых массивов.

А сейчас я расскажу вам
притчу. Эта история произошла давным-давно в старинном городе, в котором жил
великий мудрец. Слава о его мудрости разнеслась далеко вокруг родного города.
Но был в городе человек, завидующий его славе. И вот решил он придумать такой
вопрос, чтобы мудрец не смог на него ответить. Пошел он на луг, поймал бабочку,
посадил ее между сомкнутыми ладонями и подумал: «Спрошу – ка я у мудреца:
скажи, наимудрейший, какая бабочка у меня в руках – живая или мертвая? Если он
скажет: живая – я сомкну руки, и бабочка умрет, а если он скажет: мертвая – я
раскрою ладони, и бабочка улетит. Вот тогда все поймут, кто из нас умнее». Так
все и случилось. Завистник поймал бабочку, посадил ее между ладонями и
отправился к мудрецу. И он спросил у него: « Какая бабочка у меня в руках, о
мудрейший, живая или мертвая?» И тогда мудрец, который был действительно очень
умным человеком, сказал: «Все в твоих руках…»

17 декабря 2020

Ученые выяснили, как «эффект бабочки» влияет на изменение климата

Ученые выяснили, как «эффект бабочки» влияет на изменение климата

Ученые УрФУ рассчитали, как случайные факторы влияют на глобальное изменение климата. По версии исследователей, даже незначительные характеристики – плотность облаков, морские организмы, образование торфяных болот – могут повлиять на динамику температур. Для перемены необязательно дожидаться глобальной катастрофы.

Физики изучили непредсказуемые факторы, которые принято называть «эффектом бабочки», и добавили их в существующие математические модели. Ученые опирались на период, который начался 3 млн лет назад.

«Мы выявили условия, при которых климатическая система может быть выведена из состояния равновесия в режим осцилляций с большими перепадами температуры атмосферы и площади ледников. Причем для этого необязательно дожидаться глобальной катастрофы типа падения большого метеорита. В статье описаны ситуации, когда даже малые возмущения, вызываемые, на первый взгляд, несущественными факторами – например, плотность облаков – могут сделать поведение климатической системы непредсказуемым, то есть хаотическим», – прокомментировал профессор кафедры теоретической и математической физики УрФУ Лев Ряшко.

На примере Мирового океана ученые показали связь температуры и случайных факторов. По их словам, изменение климата связано со множеством параметров – это скорость таяния льдов, опреснение вод, изменение их температуры и уровень углекислого газа.

«Взаимосвязь между ними и определяет траекторию динамики климата. Но просчитать эту траекторию невозможно, так как система слишком сложная. Кроме того, существуют возмущения, которые эту систему выводят из нормального состояния. Мы ставили цель выявить, насколько сильно непредсказуемые факторы влияют на динамику климата. И как показали расчеты, стохастическое воздействие может изменить климат совершенно неожиданно. Как «эффект бабочки», когда небольшое возмущение приводит к непредсказуемым последствиям», – добавил профессор кафедры теоретической и математической физики УрФУ Дмитрий Александров.

Несмотря на то, что трехмерные модели следят за состоянием льдов, температурой в Мировом океане, учесть все факторы все равно невозможно – влияние переменных слишком сильное.

Об «эффекте бабочки» рассказал американец Эдвард Лоренц. Он описал это так: бабочка, взмахивающая крыльями в Айове, может вызвать лавину эффектов, которые достигнут высшей точки в дождливый сезон в Индонезии.

Фото: urfu.ru

Этот пост мой вклад в блог День действий, присоединяющиеся тысячи других блоггеров, чтобы написать об одной теме в течение одного дня. В этом году тема является окружающая среда. Акров земли моей семьи, и я живу на остаткам на сильно лесистой возвышенности, которая обеспечивает панорамный вид на сверкающий озера к Подробнее …

Blog Action Day

Этот пост является моим вкладом в блог День действий , присоединяющиеся тысячи других блоггеров , чтобы написать об одной теме в течение одного дня. В этом году темой является среда.

Акров земли моей семьи, и я живу на остаткам на сильно лесистой возвышенности, которая обеспечивает панорамный вид на сверкающий озеро на юге. Это довольно отход от пригородного тракта дома я вырос, и я надеюсь, что мои дети в конечном итоге с теплыми детскими воспоминаниями о резвящихся в красивой естественной обстановке.

Одна замечательная вещь о собственности является количество бабочек он привлекает, не вызывает сомнений в связи с разнообразием видов растений, которым разрешено выращивать без помех. Мой 5-летняя дочь и ее маленький брат тратить большие куски времени безнадежно гоняться за десятки монархов и других ярко окрашенных, порхающих бабочек.

И все, что я могу думать о том, опустошение эти маленькие твари оказывают на погоду в Китае. Не дети … бабочки.

Эффект бабочки

Эффект бабочки это термин , который просочилась в массовую культуру благодаря времени путешествий историй , но его реальное значение пропитана без излишеств науки. С технической точки зрения, это относится к чувствительной зависимости от начальных условий в теории хаоса .

На простом языке, крошечные изменения в пределах сложной системы приводят к результатам, которые невозможно предсказать. Например, взмах крыльев бабочки может создать крошечные изменения в атмосфере, которые приводят к штормовых погодных условий в других местах на планете.

Хотя концепция была примерно с 1890 г. Эффект бабочки получил популярный признание в 1961 году из-за моделирования прогнозирования погоды в исполнении метеоролог Эдвард Лоренц. Он обнаружил, что изменения, которые должны были статистически незначимыми привели к совершенно разные погодные сценарии. Бабочки аналогия началась в 1972 году, когда Лоренц выступил с речью под названием Предсказуемость: установить ли взмах крыльев бабочки в Бразилии вызвать торнадо в Техасе?

Что это надо делать с окружающей средой?

Ну, учитывая изменения, мы, люди, введенные в сложной экосистемы, известной как планеты Земля, это справедливо сказать, что мы сделали работу миллиарды бабочек. То, что мы пытаемся выяснить сейчас, что будет происходить, но это, скорее всего, будет довольно значительным.

Что делать, если бабочки Исчез?

В то время как есть небольшое соглашение относительно того, что будет происходить экологически из-за человеческой деятельности, нет никаких сомнений в том, что мы сделали радикальные изменения почти в каждой естественной среде обитания на планете. Наши океанов и природные источники воды загрязнены, состав нашей почвы были химически изменены, атмосфера была под сильным влиянием выбросов, наши леса резко сократились, и так далее.

Одной из областей , особое значение имеет биоразнообразие . Помимо того , что само по себе биоразнообразие защищает людей от последствий сельскохозяйственных катастроф , таких как ирландского картофельного голода, потеря видов приводит к значительным изменениям в естественной среде обитания , которые могут повредить нам плохо вниз по дороге.

Может быть , вы не лично заботиться о мексиканской Длинноносый летучей мыши , но если они полностью исчезают, будет наиболее конечно быть последствия , что пульсация далеко за пределы Техаса и Нью – Мексико в течение долгого времени. Мы просто не можем предсказать, что они будут.

Если бабочки исчезли, мир был бы, безусловно, будет хуже для детей всех возрастов. Но это гораздо хуже, чем это. Многие цветущие растения настолько тесно связаны с бабочками (и наоборот) , что не может существовать без другого. Когда вы думаете о естественной взаимозависимости сети, которая может рухнуть из-за исчезновения одного важного вида, он начинает получать немного страшно.

За последние 439 миллионов лет, было пять катаклизмические массовое вымирание , каждый из которых уничтожив от 50 до 95 процентов от существующей жизни, в том числе доминирующих форм жизни того времени. Многие ученые считают, что:

  • мы находимся в середине шестого вымирание
  • мы причина, и
  • мы находимся в опасности быть уничтожены себя

Гарвардский биолог Эдвард О. Уилсон предсказывает , что если ситуация не изменится, половина всех видов растений и животных исчезнут с каждым годом 2100. Хуже того , опрос Американского музея естественной истории считает , что 7 из 10 биологи считают , что масса исчезновение представляет собой гораздо более серьезной угрозой для человеческого существования, чем глобальное потепление делает.

Это не очень хорошая новость, но давайте отойти от негатива. Вместо этого давайте посмотрим, как мы можем поставить эффект бабочки работать для нас в хорошем смысле.

Положительная сторона Эффект бабочки

Давайте посмотрим правде в глаза-то, скорее всего, изменится в худшую сторону в отношении окружающей среды, независимо от того, какой. Некоторые из этих изменений будет очень плохо, и нет ничего, что мы можем сделать, чтобы остановить его.

Это не значит, что мы должны отказаться. Более позитивные изменения мы вводим в пусковой системе прямо сейчас, тем больше плохих вещей мы избегаем. Плюс ко всему, мы покупаем время для технологии, чтобы помочь защитить от нас неблагоприятные условия, и даже обратить вспять некоторые повреждения.

Следствием Эффект бабочки является то, что крошечные изменения вы обойтись фактически сделать разницу. И когда эти крошечные изменения агрегируются среди миллионов людей, мы действительно можем сделать реальную разницу в том, сколько природа мы экономим для наших детей, внуков, и за ее пределами.

Мы могли бы быть даже спасти их.

Он не должен быть жертвой. Почему бы не внести изменения, которые просто сэкономить деньги?

Проверьте эти планеты экономии действия, которые держат больше монет в кармане:

  • Вырежьте воду в бутылках: Производство пластиковых бутылок воды потребляет огромное количество ископаемого топлива только толпы свалок. Американский спрос в одиночку требует 1,5 миллиона баррелей нефти в год , достаточно топлива около 100000 автомобилей в США в течение года. И если вы думаете , цены на газ плохо, вы платите $ 10 за галлон воды , когда вы покупаете отдельные бутылки. Получить простое решение домашней фильтрации, и многоразовые бутылки из нержавеющей стали,
  • Переключитесь на компактные люминесцентные лампы: КЛЛ лампы стоят дороже, но они длятся , чем у обычных ламп накаливания в 5 раз дольше. Экономия $ 30 затрат на энергию на лампочки и помочь спасти планету.
  • Купить новый монитор: Вы знаете , что вы хотите новый ЖК – монитор, так что идти вперед и делать это. Они используют 1/3 энергии, и они выглядят круто. Просто держите на свой компьютер до тех пор , как вы можете это выдержать, или научиться утилизировать его , когда вы торгуете вверх.
  • Увольняйся. Telecommuting два раза в неделю может сэкономить 40 процентов ваших расходов газа согласно Telework коалиции , или $ 624 в год. Для дальнейшего максимизировать счастье и будущее здоровье Земли, начать этот бизнес на дому вы продолжаете говорить о.

Вот 52 другие способы , чтобы сэкономить деньги , а вы спасти планету.

Что тебе терять?

Это в середине октября в настоящее время, и бабочки как раз о ушли в течение года. Моя дочь при условии, что вдохновение для этой статьи, когда она попросила меня заинтересованный голос:

“Папа, где пошли все бабочки?”

“Это хорошо сладенький … они вернутся весной.”

Я надеюсь, что ни один родитель не должен ответить на этот вопрос по-разному.