Optymalne żerowanie

Optymalne żerowanie

Organizmy muszą pozyskiwać i wykorzystywać zasoby w swoim środowisku, aby przetrwać. Podczas gdy pożywienie jest jednym z podstawowych zasobów, których organizmy muszą szukać, osobniki muszą również szukać siedlisk, schronienia i partnerów. Ten proces poszukiwania zasobów jest znany jako zbieractwo, które wiąże się z szeregiem kosztów i korzyści. Mówiąc dokładniej, zdobycie zasobu zapewnia organizmowi korzyść, jednak poszukiwanie i przechwytywanie zasobu wymaga poświęcenia czasu i energii. W ten sposób organizmy przyjmują strategie żerowania, które maksymalizują zysk netto do optymalnego poziomu, zapewniając jak największe korzyści przy najniższych kosztach. Ekolodzy opracowali "Teorię optymalnego żerowania", aby modelować sytuacje, w których organizm osiąga optymalną równowagę między kosztami żerowania a korzyściami.

Twierdzenie o wartości krańcowej

Zasoby nie są równomiernie rozmieszczone w środowisku. Na przykład w ekosystemie leśnym znacznie bardziej prawdopodobne jest, że gatunki drzew będą zbite razem, a nie równomiernie rozmieszczone w całym lesie. Ta niejednorodność w dostępności zasobów tworzy "poprawki" zasobów. Dlatego zbieracze muszą wziąć pod uwagę zarówno opłacalność łatki, jak i odległość między łatami, a tym samym koszt przejścia na inną łatkę. Twierdzenie o wartości krańcowej (MVT) opisuje, w jaki sposób optymalne zbieracze wykorzystują i przemieszczają się między plamami zasobów w swoim środowisku ¹. Istnieje pięć głównych prognoz MVT:

1. Zbieracze powinni chwytać więcej zdobyczy w miejscach o dużym zagęszczeniu zdobyczy niż w miejscach o niskiej gęstości zdobyczy.
2. Zbieracze powinni spędzać więcej czasu na żerowaniu w miejscach o dużym zagęszczeniu zdobyczy niż w tych o niskim zagęszczeniu zdobyczy.
3. Zbieracze powinni mieć wyższy wskaźnik chwytania zdobyczy w gęstych plamach niż te, które są rozrzucone dalej od siebie.
4. Zbieracze powinni spędzać więcej czasu na żerowaniu w gęstych środowiskach, w których plamy są skupione, niż w rzadkich środowiskach.
5. Zbieracze powinni zostawić łatkę, gdy tempo przechwytywania spadnie do średniej szybkości wszystkich naszywek.

Przedział czasu między schwytaniem ostatniej ofiary a opuszczeniem grządki przez zbieracza jest znany jako czas oddawania lub GUT. W kontekście MVT, GUT powinien być taki sam we wszystkich łatach dla każdego zbieracza z osobna. Zostało to przetestowane w eksperymencie z sikorkami czarnogłowymi w dużej wolierze żerującej na mącznika młynarka ukrytego w sztucznych szyszkach sosny, gdzie ptaki miały ten sam GUT dla wszystkich typów płatów, co było odwrotnie proporcjonalne do średniego wskaźnika chwytania dla całego środowiska ².

Im dłużej organizm spędza żerowanie, tym więcej energii zużywa i tym dłużej wystawia się na działanie drapieżników i żywiołów, dlatego opracowanie optymalnej strategii żerowania w celu pozyskiwania zasobów jest niezbędne dla większości organizmów. Zasady MVT mają wiele rzeczywistych zastosowań w promowaniu różnorodności, ochrony przyrody, a nawet ludzkich zachowań.

Optymalne żerowanie w zmieniającym się środowisku

Z punktu widzenia różnorodności i ochrony MVT przewiduje, że gatunki mogą istnieć tylko wtedy, gdy istnieją plamy, które odpowiednio zaspokajają potrzeby energetyczne organizmu, dlatego dostępność i odległość między zasobami jest ważna dla organizmów, które zależą od nich w celu przetrwania. Utrata siedlisk, zanieczyszczenie i inne zmiany w środowisku mogą zakłócać zdolność organizmu do optymalnego żerowania, zmniejszając w ten sposób jego przydatność. Tak więc, gdy siedliska w ekosystemie są niszczone, usuwane są plamy lub całe zbiorowiska. To usunięcie ogranicza zasoby dostępne dla mieszkańców pozostałej części ekosystemu. Mniej pól z zasobami powoduje bardziej intensywną konkurencję i może wyeliminować niektóre gatunki. Jest to szczególnie ważne dla gatunków zagrożonych wyginięciem z powodu utraty siedlisk, które nie będą w stanie zaspokoić swoich potrzeb żywieniowych, jeśli większość ich siedlisk zostanie zniszczona.

Ludzie opracowali wyrafinowane przechowywanie żywności, aby ograniczyć potrzeby związane z żerowaniem, jednak istnieje wiele innych przypadków, w których zbieranie jest konieczne, takich jak między innymi poszukiwanie niedrogiego mieszkania, dobrze płatnej pracy lub znalezienie odpowiedniej daty. W niedawnym badaniu przetestowano przewidywania MVT przy użyciu zdolności lekarzy rodzinnych do poszukiwania informacji. Okazało się, że lekarze rodzinni optymalnie poszukują informacji podczas diagnozowania pacjenta; Szybko przenosili się między wieloma źródłami informacji i korzystali zarówno ze źródeł o dużej gęstości, takich jak Internet, jak i łatwo dostępnych źródeł, w tym często swoich kolegów ³. Podobnie, teoria optymalnego żerowania odnosi się również do ekonomii w sposobie, w jaki konsumenci robią zakupy, czyli "zbierają" produkty i informacje ^{podczas dokonywania} zakupu. Badania te pokazują, w jaki sposób ludzie stosują się do przewidywań teorii optymalnego żerowania w różnych kontekstach.

Odwołania

1. Charnov, E. L. Żerowanie ptymalne: twierdzenie o wartości krańcowej. Teoretyczna biologia populacyjnej. 1976, tom 9, (129-36).
2. Johna Krebsa, Johna Ryana, Erica Charnova. Polowanie według oczekiwań lub optymalnego żerowania: badanie wykorzystania plam przez sikorki. Zachowanie zwierząt. 1974, tom 22, (953-64).
3. Mai Dwairy, Anthony C Dowell, Jean-Claude Stahl. Zastosowanie teorii żerowania do zachowań związanych z poszukiwaniem informacji przez lekarzy rodzinnych. Praktyka rodzinna BMC. 2011, tom 12, 90.
4. Wells, V.K. Żerowanie: ekologiczny model zachowań konsumenckich? Teoria marketingu. 2012, tom 2, 12 (117-136).

Często w życiu rzeczy, których dana osoba potrzebuje, mogą nie być w zasięgu ręki. Tak więc organizmy muszą żerować. Żerowanie definiuje się po prostu jako proces poszukiwania pożywienia lub, bardziej ogólnie, zasobów. Chociaż jedzenie jest prawdopodobnie pierwszym przykładem, który przychodzi na myśl, organizmy muszą szukać innych zasobów, takich jak schronienie lub partnerzy, a zwierzęta często dokładają wszelkich starań, aby uzyskać to, czego potrzebują. Jednak sam akt żerowania wymaga energii. Zasadniczo, ludzie muszą zrównoważyć spalanie kalorii z ich pozyskiwaniem. Mówiąc prościej, zbieractwo wymaga strategii. Ekolodzy stworzyli teorię optymalnego żerowania, aby modelować warunki, w których organizm osiąga optymalną równowagę między energią wydatkowaną na żerowanie, tj. wartością dwóch żołędzi, a potencjalną energią, którą może pozyskać, jak sześć nowych żołędzi.

Jedną z cech żerowania jest to, że zasoby nie zawsze są równomiernie rozmieszczone w siedlisku. Bardziej typowo, zasoby są zawarte w łatach, między którymi zbieracze muszą się poruszać. Jak więc dokładnie powinni poruszać się po tych skrawkach zasobów? W 1976 roku ekolog ewolucyjny Eric L. Charnov wymyślił twierdzenie o wartości krańcowej lub MVT, aby wyjaśnić, w jaki sposób organizmy optymalizują swoje żerowanie. MVT ma pięć głównych prognoz dotyczących optymalnego żerowania. Po pierwsze, stwierdza, że zbieracze powinni chwytać więcej zdobyczy w miejscach o dużym zagęszczeniu zdobyczy niż w miejscach o niskiej gęstości zdobyczy. Po drugie, teoria przewiduje, że zbieracze powinni spędzać więcej czasu na polowaniu na zasoby w miejscach o dużym zagęszczeniu zdobyczy. Następnie zbieracz powinien mieć wyższy wskaźnik chwytania zdobyczy w gęstych środowiskach z łatami, które są ściśle upakowane, niż w rzadkich środowiskach z plamami, które są bardziej oddalone od siebie. Czwarta prognoza mówi, że zbieracze będą spędzać więcej czasu na żerowaniu w tych gęstych środowiskach niż w rzadkich środowiskach. Wreszcie, zbieracz powinien zostawić łatkę, gdy współczynnik przechwytywania spadnie do średniej szybkości wszystkich łat. I tu właśnie pojawia się koncepcja zwana rezygnacją z czasu lub GUT. Aby obliczyć GUT, po prostu odejmij czas, w którym ostatnia zdobycz została zdobyta, od momentu, gdy dana osoba opuści plamę. Dlatego GUT powinien być taki sam dla wszystkich plastrów, które odwiedza zbieracz.

W tym laboratorium wykonasz symulacje żerowania w kilku różnych plamach sztucznych zasobów, a następnie wykonasz obliczenia, aby ocenić, jak Twoja klasa poradziła sobie jako zbieracze i czy przestrzegałeś zasad twierdzenia o wartości krańcowej.