Théorie de la recherche de nourriture et de l'optimalité

Les animaux qui collectent leur nourriture de manière efficace ont tendance à laisser plus de descendants ; par conséquent, la sélection naturelle devrait orienter les décisions d'approvisionnement vers des solutions optimales qui maximisent le gain énergétique en tenant compte des coûts et des risques.

Definition

La théorie de la recherche de nourriture et de l'optimalité utilise des modèles de maximisation sous contrainte pour prédire les décisions de collecte de nourriture — quoi manger, où et pendant combien de temps — que la sélection naturelle est censée favoriser.

Scope

Ce sujet aborde l'approche de l'optimalité appliquée au comportement alimentaire : les modèles de choix alimentaire optimal, le théorème de la valeur marginale concernant la durée d'exploitation d'un site de ressources, l'approvisionnement à partir d'un lieu central, et le compromis entre l'alimentation et l'évitement de la prédation. Il examine les monnaies de la valeur sélective (fitness) telles que l'apport énergétique net, les hypothèses et les contraintes des modèles d'optimalité, ainsi que les tests empiriques qui les soutiennent ou les affinent.

Core questions

• Comment un animal devrait-il choisir les éléments nutritifs à consommer ?
• Combien de temps un animal en quête de nourriture devrait-il rester dans un site de ressources en voie d'épuisement ?
• Comment les animaux en quête de nourriture arbitrent-ils entre le gain énergétique et le risque de prédation ?
• Dans quelle mesure les prédictions d'optimalité correspondent-elles aux comportements observés ?

Key theories

Modèle de régime alimentaire optimal

Un animal en quête de nourriture maximisant son apport énergétique devrait classer les proies par rentabilité et n'inclure les éléments de rang inférieur que lorsque ceux de rang supérieur sont suffisamment rares pour que la recherche de ces derniers l'emporte sur le coût de manipulation des proies de moindre qualité.

Théorème de la valeur marginale

Un animal exploitant des sites de ressources qui s'épuisent à mesure qu'il se nourrit devrait quitter chaque site lorsque son taux d'apport diminue jusqu'au taux moyen de l'habitat, équilibrant les rendements décroissants et le temps de déplacement vers le site suivant.

Mechanisms

Les modèles d'optimalité spécifient une décision, une monnaie à maximiser telle que le taux net de gain énergétique, et les contraintes auxquelles l'animal est confronté. Dans le choix alimentaire, l'inclusion d'un type de proie n'est avantageuse que si sa rentabilité dépasse l'apport attendu en continuant la recherche ; ceci prédit un basculement net entre les régimes alimentaires spécialistes et généralistes à mesure que les taux de rencontre varient. Dans l'utilisation des sites de ressources, l'apport au sein d'un site diminue avec le temps, et le théorème de la valeur marginale prédit le temps d'abandon optimal à partir de la moyenne à l'échelle de l'habitat et du coût du déplacement. L'ajout du risque de prédation déplace l'optimum vers un comportement plus sûr mais moins rentable.

Clinical relevance

La théorie de la recherche de nourriture éclaire la gestion des espèces pâturantes et exploitées, la conception de l'alimentation complémentaire et de la lutte antiparasitaire, ainsi que les prédictions sur la redistribution des animaux lorsque les ressources ou les risques changent. Ceci est un contexte éducatif, non une prescription de gestion.

History

MacArthur et Pianka, et indépendamment Emlen, ont lancé la théorie de la recherche optimale de nourriture en 1966. Charnov a formulé le théorème de la valeur marginale en 1976, et une vague de tests sur le terrain et en laboratoire tout au long des années 1980, synthétisés par Stephens et Krebs, a établi à la fois la puissance et les limites de l'approche de l'optimalité.

Debates

Les animaux sont-ils réellement des chercheurs de nourriture optimaux ?

Les critiques ont noté que les comportements observés s'écartent souvent des prédictions d'optimalité simples, ce qui a suscité un débat sur la question de savoir si les modèles sont défaillants ou s'ils omettent simplement des contraintes pertinentes, des limites d'information et des monnaies (de la valeur sélective).

Key figures

• Robert MacArthur
• Eric Pianka
• Eric Charnov
• John Krebs

Seminal works

• stephens1986
• charnov1976
• davies2012

Frequently asked questions

Que prédit le théorème de la valeur marginale ?

Il prédit qu'un animal en quête de nourriture dans un environnement hétérogène devrait quitter un site de ressources en voie d'épuisement lorsque son taux de gain énergétique y diminue jusqu'au taux moyen qu'il pourrait atteindre dans l'ensemble de l'habitat, en tenant compte du temps de déplacement.

Pourquoi un animal en quête de nourriture pourrait-il ignorer une nourriture abondante de faible qualité ?

Si les proies de meilleure qualité sont suffisamment abondantes, le temps passé à manipuler un élément de faible qualité pourrait être consacré à trouver et à consommer un élément plus rentable ; ainsi, l'inclusion de l'élément de faible qualité diminue le taux d'apport global.