Key concepts
Temperature
Mathematics
Energy
Chemical reactions
hyönteiset
Sound
Introduction
Rakastatko kuulla sirkkojen sykkivää siritystä nukahtaessasi? Siitä ei voi erehtyä. Jotkut pitävät ääntä miellyttävänä ja rauhallisena, kun taas toiset pitävät sitä äänekkäänä ja ärsyttävänä, varsinkin jos Sirkka sattuu löytämään turvan kylmältä kodin sisältä. Mitä tahansa ajatteletkin sirkkojen suhteen, niiden sirityksissä on yllättävä viesti: ne voivat ilmoittaa lämpötilan! Tässä toiminnassa tutkit, miten näiden pienten olentojen sirityksiä voidaan käyttää eräänlaisena lämpömittarina!
Tausta
miten Sirkan siritys liittyy lämpötilaan? Sirkkojen, kuten kaikkien elävien olentojen, kehossa tapahtuu monia kemiallisia reaktioita, kuten reaktioita, joiden ansiosta lihakset supistuvat sirityksen aikaansaamiseksi. Sirkat, kuten kaikki hyönteiset, ovat kylmäverisiä ja ottavat ympäristönsä lämpötilan. Tämä vaikuttaa siihen, kuinka nopeasti nämä kemialliset lihasreaktiot voivat tapahtua. Tarkemmin Arrheniuksen yhtälöksi kutsuttu kaava kuvaa aktivaatiota eli kynnysenergiaa, joka tarvitaan näiden reaktioiden aikaansaamiseksi. Lämpötilan noustessa tietyn aktivointienergian saavuttaminen helpottuu, jolloin esimerkiksi Sirkan sirityksen mahdollistavat kemialliset reaktiot tapahtuvat nopeammin. Vastaavasti lämpötilan laskiessa reaktionopeus hidastuu, jolloin siritys vähenee sen mukana.
miten sirkat tekevät tunnusomaisen sirityksensä? Niissä käytetään stridulaatioksi kutsuttua prosessia, jossa erityisiä ruumiinosia hierotaan yhteen, jotta syntyy ääntä. Yleensä vain koirassirkat tekevät näin; niiden siipien latvoissa on erityinen rakenne, jota kutsutaan kaaviksi. Kun ne haluavat pitää ääntään, ne nostavat siipensä 45 asteen kulmaan ja piirtävät toisen siiven kaavin toisen siiven alapinnalla olevien ryppyjen poikki, jota kutsutaan viilaksi. Se on vähän kuin juoksisi sormea pitkin kamman hampaita.
Materiaalit
ulkolämpötila 55-100 astetta Fahrenheit (12-38 astetta) – illan aikana on ihanteellinen
pääsy ulkoalueelle sirkkojen kanssa tai ostaa sirkkoja lemmikkikaupasta
Ulkolämpömittari
sekuntikello
Raaputuspaperi ja kynä tai kynä
valmistelu
aseta lämpömittari mittaamaan ulkolämpötila alueella, jossa tarkkailet sirkkoja.
kun ulkona on 55-100 astetta lämmintä (ja pitää mielessä, että illat ovat yleensä parhaita kuulemaan sirkkojen siritystä), mene alueelle, jossa sirkat ovat. Varmista, että kuulet siritystä.
Vaihtoehtoisesti, jos ostat sirkkoja, aseta ne ulos häkkiin varjoon, josta Ulkoilma pääsee niihin helposti. Odota, kunnes kuulet siritystä.
Procedure
poimi yksittäisen Sirkan siritysääni.
Laske kuinka monta siritystä Sirkka tekee 14 sekunnissa. Montako? Kirjoita tämä numero ylös.
Tee tämä vielä kaksi kertaa, laskien kuinka monta sirkkaa Sirkka tekee vielä kahdessa 14 sekunnin välein. Kirjoita nämä numerot ylös. Kuinka lähellä numerot olivat toisiaan?
keskimäärin viserryksiä 14 sekunnin välein.
lisätään 40 keskimääräiseen viserrysten määrään 14 sekunnissa. Tämä yhtälö (joka on vanhimpia ja helpoimpia käyttää Sirkka-lämpömittarin yhtälöitä) on julkaistu maanviljelijöiden almanakassa. Sen pitäisi antaa sinulle likimääräinen lämpötila asteina F. Sirkan mukaan, mikä on lämpötila?
Tarkista lämpötila ulkolämpömittarista. Kuinka lähellä Sirkan siritykseen perustuva lämpötila on lämpömittarin lukemaa? Jos ne ovat erilaisia, kuinka paljon ne ovat erilaisia? Miksi luulet heidän olevan erilaisia?
Extra: Jos haluat nähdä, kuinka tarkka on käyttää sirkkaa kertomaan lämpötila yleensä, toista tämä toiminta eri ulkolämpötiloilla (mutta pysy 55-100 asteen F – alueella). Kuinka tarkasti Sirkka kertoo lämpötilan, kun ulkona lämpenee tai kylmenee? Kuinka tarkalta se vaikuttaa kaiken kaikkiaan?
Extra: maanviljelijöiden almanakkaan perustuvalla Sirkalla voi ilmoittaa lämpötilan asteina laskemalla siritysten määrän 25 sekunnissa, jakamalla tämän luvun 3: lla ja lisäämällä sitten 4. Mikä on Sirkan mukaan lämpötila asteina? Kuinka tarkka tämä on?
Extra: kehittynyttä haastetta varten vertaa, mikä yhtälö sopii parhaiten laskettuun lämpötilatietoosi: lineaariset viljelijöiden almanakkayhtälöt (joita käytetään tässä toiminnassa) vai Arrheniuksen yhtälö, joka sisältää eksponentiaalisen tekijän. Tietoa Arrheniuksen yhtälöstä löytyy seuraavan sivun ”Lisää tutkittavaa” – osiosta. Mikä yhtälö on tarkin?
Extra:Vertaa eri sirkkalajien tai eri hyönteisten, kuten katydidien, sirityksiä toisiinsa. Mikä otus tekee parhaan ”hyönteislämpömittarin”?
havainnot ja tulokset
oliko Sirkan siritykseen perustuva lämpötila lähellä varsinaista ulkolämpömittarin lämpötilaa ja ehkä vain muutamalla F-asteella?
jo 1800-luvun lopulla on julkaistu artikkeleita, joissa todetaan, että Sirkan siritysnopeus (tai siritysten määrä sekunnissa) muuttuu johdonmukaisesti ulkolämpötilan mukaan. On julkaistu monia yhtälöitä, jotka kuvaavat siritysten määrän sekunnissa ja lämpötilan suhdetta. Nämä yhtälöt kaikki vaihtelevat hieman sirkkalajeista riippuen. Tätä toimintaa käyttämällä olet saattanut havaita, että Sirkka oli noin 5 asteen sisällä ulkolämpömittarilla mitatusta lämpötilasta ja luultavasti vielä lähempänä. Jos toistat tätä toimintaa useita kertoja ja havaitset, että Sirkan siritysten perusteella se oli kylmempi kuin lämpömittari, se voi johtua siitä, että Sirkka oli kauempana lämpimästä rakennuksesta kuin lämpömittari oli, ja/tai siitä, että Sirkka oli lähempänä kylmää maata. Lumipensassirkka mainitaan usein tarkimpana lämpötilan ennustamisessa. Jos haluat kuunnella esimerkkejä siitä siritys kuumissa, lämpimissä, viileissä ja kylmissä olosuhteissa, tutustu resurssi ”Snowy Tree Cricket” on ”enemmän tutkia” osiossa alla.
More to explore
Snowy Tree Cricket from Professor Thomas Walker, University of Florida
Field Cricket from Great Plains Nature Center
Rate Constants and the Arrhenius Equation from Jim Clark at Chemguide
The Arrhenius Equation from Shodor in cooperation with the University of North Carolina at Chapel Hill
Ask A Cricket, ” What Is the Temperature?”from Science Buddies

This activity brought to you in partnership withScience Buddies