最適な採餌

最適な採餌

生物は生き残るために、環境内の資源を獲得し、使用する必要があります。食物は生物が探さなければならない主要な資源の1つですが、個体は生息地、避難所、仲間を探す必要もあります。資源を探すこのプロセスは採餌として知られており、これには一連のコストとメリットが伴います。より具体的には、資源を獲得することは生物に利益をもたらしますが、資源を探して捕獲するには時間とエネルギーの消費が必要です。したがって、生物は、最小のコストで最大の利益を提供することにより、純利益を最適なレベルに最大化する採餌戦略を採用しています。 生態学者は、生物が採餌のコストと利益の最適なバランスを満たす状況をモデル化するために、「最適採餌理論」を開発しました。

限界価値定理

リソースは環境内で均一に分散されていません。たとえば、森林生態系では、森林全体に均等に分布しているのではなく、樹種が密集している可能性がはるかに高くなります。このリソースの可用性の不均一性は、リソースの「パッチ」を作成します。したがって、採集者は、パッチの見返りとパッチ間の距離、したがって別のパッチに移動するコストの両方を考慮する必要があります。限界価値定理(MVT)は、最適な採餌者が生息地の資源をどのように利用し、移動するかを説明しています¹。MVTには、主に5つの予測があります。

1. 採餌者は、獲物密度の低いパッチよりも、獲物密度の高いパッチでより多くの獲物を捕獲する必要があります。
2. 採餌者は、獲物密度の低いパッチよりも、獲物密度の高いパッチで採餌により多くの時間を費やす必要があります。
3. 採餌者は、遠くに広がっているものよりも密集したパッチで獲物を捕獲する率が高いはずです。
4. 採集者は、まばらな環境よりも、パッチが密集している密集した環境で採餌に多くの時間を費やす必要があります。
5. 採集者は、捕獲率がすべてのパッチの平均率に低下したときにパッチを離れる必要があります。

最後の獲物が捕獲されてから、採餌者がパッチを離れるまでの時間間隔は、ギビングアップタイム(GUT)として知られています。MVT のコンテキストでは、GUT は個々の採集者のすべてのパッチで同じである必要があります。これは、人工の松ぼっくりに隠れたミールワームを探す大きな鳥小屋の黒い帽子をかぶったヒヨドリを使った実験でテストされました。そこでは、鳥はすべてのタイプのパッチに対して同じGUTを持っていました。これは、環境全体の平均捕獲率に反比例していました²。

生物が採餌に費やす時間が長ければ長いほど、より多くのエネルギーを消費し、捕食者や要素に身をさらす時間が長くなるため、資源獲得のための最適な採餌戦略を開発することは、ほとんどの生物にとって不可欠です。MVTの原則は、多様性、保全、さらには人間の行動を促進するための多くの現実的な応用があります。

変化する環境での最適な採餌

多様性と保全の観点から、MVTは、生物のエネルギー需要を適切に満たすパッチがある場合にのみ種が存在すると予測し、したがって、生存のためにそれらに依存する生物にとって、資源の利用可能性と資源間の距離は重要です。生息地の喪失、汚染、およびその他の環境の変化は、生物が最適に採餌する能力を妨げ、したがってその適応度を低下させる可能性があります。したがって、生態系の生息地が破壊されると、パッチまたはコミュニティ全体が削除されます。この除去により、生態系の残りの部分の住民が利用できる資源が制限されます。資源のあるパッチが少ないほど、競争が激しくなり、特定の種が排除される可能性があります。これは、生息地の喪失により絶滅の危機に瀕している種にとって特に重要であり、生息地のほとんどが破壊された場合、採餌のニーズを満たすことができなくなります。

人間は、採餌のニーズを制限するために高度な食料貯蔵を開発しましたが、手頃な価格の住宅、高給の仕事、適切な日付の検索など、採餌が必要な他の多くの例があります。最近の研究では、一般開業医の情報探索能力を使用してMVTの予測をテストしました。彼らは、一般開業医が患者を診断する際に情報を最適に探していることを発見しました。彼らは複数の情報源間をすばやく移動し、インターネットなどの高密度の情報源と、同僚を含む簡単に入手できる情報源の両方を利用しました³。同様に、最適採餌理論は、消費者が買い物をする方法、または購入時に製品や情報を「探す」方法の経済学にも適用されます⁴。これらの研究は、人間がさまざまな状況で最適採餌理論の予測にどのように固執するかを示しています。

参照

1. Charnov、ELのptimal採餌:限界価値定理。理論集団生物学。 1976年、第9巻、(129-36)。
2. ジョン・クレブス、ジョン・ライアン、エリック・チャーノフ。期待値または最適な採餌による狩猟:ヒヨドリによるパッチ使用の研究。動物の行動。 1974年、第22巻、(953-64)。
3. マイ・ドウェイリー、アンソニー・C・ダウエル、ジャン・クロード・スタール。一般開業医の情報検索行動への採餌理論の応用。BMCファミリープラクティス。 2011年、第12巻、90。
4. ウェルズ、VK採集:消費者行動のエコロジーモデル?マーケティング理論。 2012年、第2巻、12(117-136)。

人生では、個人が必要とするものがすぐには手に入れられないことがよくあります。ですから、生物は採餌する必要があります。採餌は、単に食料やより一般的には資源を探すプロセスとして定義されています。食べ物がおそらく最初に頭に浮かぶ例ですが、生物は避難所や仲間などの他の資源を探す必要があり、動物は必要なものを手に入れるために多大な努力を払うことがよくあります。しかし、採集するという行為自体にエネルギーが必要です。基本的に、個人はカロリーの燃焼とカロリーの獲得のバランスをとる必要があります。簡単に言えば、採集には戦略が必要です。生態学者は、生物が採餌に消費されたエネルギー、つまり2つのドングリの価値と、6つの新しいドングリのように獲得できる位置エネルギーとの間の最適なバランスを満たす状況をモデル化するために、最適な採餌理論を作成しました。

採餌の特徴の1つは、資源が生息地内で常に均等に分散しているとは限らないことです。より一般的には、資源は採集者が移動しなければならないパッチに含まれています。では、採集者はこれらの資源のパッチをどのように正確にナビゲートすべきでしょうか?1976年、進化生態学者のエリック・L・チャーノフは、生物が採餌を最適化する方法を説明するために、限界価値定理またはMVTを考案しました。MVTには、最適な採餌のための5つの主要な予測があります。まず、採餌者は、獲物密度の低いパッチよりも、獲物密度の高いパッチでより多くの獲物を捕獲する必要があると述べています。第二に、この理論では、採集者は獲物密度の高い地域で資源を探すためにより多くの時間を費やすべきであると予測しています。次に、採餌者は、パッチが密集している密集した環境で、パッチがさらに分散しているまばらな環境よりも獲物の捕獲率が高くなるはずです。4番目の予測では、採集者は、まばらな環境よりもこれらの密集した環境で採餌に多くの時間を費やすと述べています。最後に、捕獲者がパッチを離れるのは、捕獲率がすべてのパッチの平均率まで低下した場合です。そこで登場するのが、ギブアップ・タイム(GUT)と呼ばれる概念です。GUTを計算するには、個体がパッチを離れた時間から最終的な獲物アイテムが取得された時間を差し引くだけです。したがって、GUTは、採餌者が訪れるすべてのパッチで同じである必要があります。

このラボでは、いくつかの異なる人工資源パッチで採餌シミュレーションを完了し、計算を実行して、採餌者としてのクラスのパフォーマンスと、限界値定理のルールを遵守したかどうかを評価します。