Alimentation optimale

Alimentation optimale

Les organismes doivent acquérir et utiliser les ressources de leur environnement pour survivre. Bien que la nourriture soit l’une des principales ressources que les organismes doivent rechercher, les individus doivent également rechercher des habitats, des abris et des partenaires. Ce processus de recherche de ressources est connu sous le nom de recherche de nourriture, qui implique une série de coûts et d’avantages. Plus précisément, l’acquisition d’une ressource procure un avantage à l’organisme, mais la recherche et la capture de la ressource nécessitent une dépense de temps et d’énergie. Ainsi, les organismes adoptent des stratégies de recherche de nourriture qui maximisent le gain net à un niveau optimal en offrant le plus d’avantages au coût le plus bas. Les écologistes ont développé la « théorie de la recherche de nourriture optimale » pour modéliser les situations dans lesquelles un organisme atteint l’équilibre optimal entre les coûts et les avantages de la recherche de nourriture.

Le théorème de la valeur marginale

Les ressources ne sont pas uniformément réparties dans l’environnement. Par exemple, dans un écosystème forestier, il est beaucoup plus probable de trouver des espèces d’arbres regroupées plutôt que réparties uniformément dans toute la forêt. Cette hétérogénéité de la disponibilité des ressources crée des « patchs » de ressources. Par conséquent, les butineurs doivent tenir compte à la fois du rendement d’une parcelle et de la distance entre les parcelles, donc du coût du déplacement vers une autre parcelle. Le théorème de la valeur marginale (MVT) décrit comment les butineurs optimaux utilisent et se déplacent entre les parcelles de ressources de leur habitat ¹. Il y a cinq prédictions principales du MVT :

1. Les butineuses devraient capturer plus de proies dans les parcelles à forte densité de proies que dans les parcelles à faible densité de proies.
2. Les butineuses devraient passer plus de temps à chercher de la nourriture dans les parcelles à forte densité de proies que dans celles à faible densité de proies.
3. Les butineuses devraient avoir un taux de capture de proies plus élevé dans les parcelles denses que celles qui sont dispersées plus loin.
4. Les butineuses devraient passer plus de temps à chercher de la nourriture dans des environnements denses, où les parcelles sont regroupées, que dans des environnements clairsemés.
5. Les butineuses doivent quitter une parcelle lorsque le taux de capture a diminué pour atteindre le taux moyen de toutes les parcelles.

L’intervalle de temps entre le moment où la dernière proie est capturée et le moment où le butineur quitte la parcelle est connu sous le nom de temps d’abandon, ou GUT. Dans le contexte du MVT, la GUT doit être la même dans toutes les parcelles pour chaque butineuse. Cela a été testé dans une expérience avec des mésanges à tête noire dans une grande volière à la recherche de vers de farine cachés dans des pommes de pin artificielles, où les oiseaux avaient le même GUT pour tous les types de taches, ce qui était inversement proportionnel au taux de capture moyen pour l’ensemble de l’environnement ².

Plus un organisme passe de temps à chercher de la nourriture, plus il dépense d’énergie et plus il s’expose aux prédateurs et aux éléments, donc le développement d’une stratégie de recherche de nourriture optimale pour l’acquisition de ressources est essentiel pour la plupart des organismes. Les principes du MVT ont de nombreuses applications réelles pour promouvoir la diversité, la conservation et même le comportement humain.

Alimentation optimale dans un environnement changeant

Du point de vue de la diversité et de la conservation, le MVT prédirait que les espèces ne peuvent exister que s’il existe des parcelles pour répondre adéquatement aux besoins énergétiques d’un organisme, donc la disponibilité et la distance entre les ressources sont importantes pour les organismes qui en dépendent pour leur survie. La perte d’habitat, la pollution et d’autres changements dans l’environnement peuvent interférer avec la capacité d’un organisme à se nourrir de manière optimale, réduisant ainsi sa valeur adaptative. Ainsi, lorsque les habitats d’un écosystème sont détruits, des parcelles ou des communautés entières sont éliminées. Cette suppression limite les ressources disponibles pour les habitants du reste d’un écosystème. Moins de parcelles avec des ressources crée une concurrence plus intense et peut éliminer certaines espèces. Ceci est particulièrement important pour les espèces menacées d’extinction en raison de la perte d’habitat qui ne seront pas en mesure de répondre à leurs besoins en matière de nourriture si la majeure partie de leur habitat est détruite.

Les humains ont développé un stockage sophistiqué de la nourriture pour limiter les besoins en matière de recherche de nourriture, mais il existe de nombreux autres cas dans lesquels la recherche de nourriture est nécessaire, comme la recherche d’un logement abordable, d’un emploi bien rémunéré ou de la recherche d’une date appropriée, entre autres. Une étude récente a testé les prédictions du MVT en utilisant les capacités de recherche d’informations des médecins généralistes. Ils ont constaté que les médecins généralistes cherchaient de manière optimale des informations lors du diagnostic d’un patient ; Ils se sont rapidement déplacés entre plusieurs sources d’information et ont utilisé à la fois des sources à haute densité, telles qu’Internet, et des sources facilement accessibles, y compris leurs collègues fréquemment ³. De même, la théorie de la recherche de nourriture optimale s’applique également à l’économie dans la façon dont les consommateurs achètent ou « cherchent » des produits et des informations lors d’un achat ⁴. Ces études démontrent comment les humains adhèrent aux prédictions de la théorie de la recherche de nourriture optimale dans une variété de contextes.

Références

1. Charnov, E. L. Quête de nourriture ptimale : le théorème de la valeur marginale. Biologie théorique des populations. 1976, vol. 9, (129-36).
2. John Krebs, John Ryan, Eric Charnov. Chasse par attente ou recherche de nourriture optimale : une étude sur l’utilisation des parcelles par les mésanges. comportement animal. 1974, vol. 22, (953-64).
3. Mai Dwairy, Anthony C Dowell, Jean-Claude Stahl. L’application de la théorie de la recherche de nourriture au comportement de recherche d’information des médecins généralistes. Médecine familiale BMC. 2011, vol. 12, 90.
4. Wells, V.K. La cueillette : un modèle écologique du comportement des consommateurs ? Théorie du marketing. 2012, vol. 2, 12 (117-136).

Souvent dans la vie, les choses dont un individu a besoin ne sont pas à portée de main. Les organismes ont donc besoin de se nourrir. La recherche de nourriture est définie simplement comme le processus de recherche de nourriture ou plus généralement de ressources. Bien que la nourriture soit probablement le premier exemple qui vient à l’esprit, les organismes doivent chercher d’autres ressources comme un abri ou des partenaires et les animaux se donnent souvent beaucoup de mal pour obtenir ce dont ils ont besoin. Cependant, l’acte de chercher de la nourriture lui-même nécessite de l’énergie. Essentiellement, les individus doivent trouver un équilibre entre brûler des calories et les obtenir. Pour faire simple, la recherche de nourriture nécessite une stratégie. Les écologistes ont créé la théorie de la recherche de nourriture optimale pour modéliser les circonstances dans lesquelles un organisme atteint l'équilibre optimal entre l'énergie dépensée pour la recherche de nourriture, c'est-à-dire la valeur de deux glands et l'énergie potentielle qu'il peut acquérir comme six nouveaux glands.

L’une des caractéristiques de la recherche de nourriture est que les ressources ne sont pas toujours réparties uniformément dans un habitat. Plus généralement, les ressources sont contenues dans des parcelles entre lesquelles les butineurs doivent se déplacer. Alors, comment les butineurs devraient-ils naviguer dans ces parcelles de ressources ? En 1976, l’écologiste évolutionniste Eric L. Charnov a proposé le théorème de la valeur marginale ou MVT pour expliquer comment les organismes optimisent leur recherche de nourriture. Le MVT a cinq prédictions principales pour une recherche de nourriture optimale. Premièrement, il stipule que les butineuses devraient capturer plus de proies dans les parcelles à forte densité de proies que dans les parcelles à faible densité de proies. Deuxièmement, la théorie prédit que les butineurs devraient passer plus de temps à chasser les ressources dans les zones à forte densité de proies. Ensuite, le butineur devrait avoir un taux de capture de proies plus élevé dans les environnements denses avec des parcelles serrées les unes contre les autres que dans les environnements clairsemés avec des parcelles plus éloignées. La quatrième prédiction indique que les butineuses passeront plus de temps à chercher de la nourriture dans ces environnements denses que dans des environnements clairsemés. Enfin, un butineur doit quitter une parcelle lorsque le taux de capture a diminué pour atteindre le taux moyen de toutes les parcelles. Et c’est là qu’intervient un concept appelé renoncer au temps ou GUT. Pour calculer le GUT, il suffit de soustraire le temps pendant lequel la proie finale a été acquise du moment où l’individu quitte la parcelle. Par conséquent, le GUT doit être le même pour toutes les parcelles qu’un butineur visite.

Dans ce laboratoire, vous effectuerez des simulations de recherche de nourriture dans plusieurs parcelles de ressources artificielles différentes, puis effectuerez des calculs pour évaluer comment votre classe s’est comportée en tant que butineuses et si vous avez adhéré aux règles du théorème de la valeur marginale.