Теорія оптимального фуражірованія

Вибір хижаком жертви залежить від того, скільки часу займає пошук видобутку, і від того, скільки часу потрібно, щоб зловити і вжити її в їжу.

Іноді чиста математика переплітається з явищами реального світу досить несподіваним чином. Теорія оптимального фуражірованія, яку розробили Роберт Макартур (див. Теорія рівноваги Макартура-Вілсона) і Ерік Піанка в 1966 році, - типовий тому приклад. Багато тварин насправді можуть вживати в їжу набагато більше різноманітних видів видобутку, ніж вони реально вживають. Тоді які принципи, якими керуються тварини при виборі видобутку? З такого роду проблемами має справу розділ математики під назвою теорія ігор.

Для Спершу треба сказати, що кожен тип видобутку може забезпечити хижака певною кількістю енергії - назвемо її E. Щоб отримати цю енергію, хижак повинен витратити якийсь час на виконання двох завдань: він повинен спочатку знайти здобич, а потім піймати й з'їсти її - екологи називають це часом обробки видобутку. Швидкість споживання енергії хижаком дорівнюватиме енергії E, діленої на суму часу пошуку і обробки видобутку. Відповідно до теорії оптимального фуражірованія, поведінка тварин буде розвиватися в напрямку вироблення такої стратегії, яка забезпечить найвищу швидкість споживання енергії.

З цього положення випливає кілька висновків. Зокрема, якщо на пошук і обробку нового виду видобутку тварина витрачає більше енергії, ніж на пошук і обробку видобутку, що вже існує в його раціоні, тварина обмежить різноманітність своєї дієти. Ось чому тварини мають вузький раціон харчування.

Теорія також передбачає, як будуть вести себе тварини в певних ситуаціях. Наприклад, час пошуку може бути довгим, а час обробки коротким -- уявіть собі птицю, що танцював навколо дерева в пошуках комах, або ведмедя, бреде по лісу та перевертає стовбури дерев у пошуках мурах. Як тільки видобуток знайдена, на її споживання піде зовсім невелика частина загального витраченого часу - основний час пішло на пошук. Тварини в такої ситуації стають універсалами, споживаючи в їжу найрізноманітнішу здобич.

Якщо ж, навпаки, час пошуку мало, а час обробки велике, можна очікувати різні типи поведінки. Наприклад, лев на рівнинах африканського національного парку Серенгеті живе в межах прямої видимості антилопи стад, так що його час пошуку видобутку практично дорівнює нулю, проте піймання антилопи може вимагати значних витрат часу та енергії. У цьому випадку вибір видобутку буде вузьким. Лев буде нападати на старих, кривих або зовсім молодих тварин, щоб звести до мінімуму час обробки.

Тварини можуть бути змушені відмовитися від своєї стратегії оптимального фуражірованія. Для тих, хто не знаходиться нагорі харчового ланцюга, існує постійна загроза з боку хижаків. Перед лицем цієї загрози тварина швидше перейде на менш енергетичну їжу в безпечному місці, ніж буде дотримуватися того, що в відсутність хижаків було б для нього стратегією оптимального фуражірованія. У Інакше воно може закінчити своє життя в якості E в чиєму-то ще рівнянні.

Список літератури

Для підготовки даної роботи були використані матеріали з сайту http://elementy.ru/