觅食与最优性理论

高效获取食物的动物往往能留下更多后代，因此自然选择应促使觅食决策趋向于最优解，以在成本和风险的权衡中最大化能量获取。

Definition

觅食与最优性理论利用受限最大化模型来预测自然选择预期会偏好的食物获取决策——吃什么、在哪里吃以及吃多久。

Scope

本主题涵盖了应用于摄食行为的最优性方法：最优食谱选择模型、关于在觅食斑块中停留多久的边际价值定理、中心点觅食，以及觅食与规避捕食之间的权衡。它探讨了适应度的衡量标准，如净能量摄入，最优性模型的假设和限制，以及支持或完善这些模型的实证检验。

Core questions

• 动物应如何选择食物？
• 觅食者应在一个逐渐耗尽的斑块中停留多久？
• 觅食者如何权衡能量获取与捕食风险？
• 最优性预测与观察到的行为匹配程度如何？

Key theories

最优食谱模型

最大化能量摄入的觅食者应按收益率对猎物进行排序，并且只有当高收益猎物稀缺到搜索它们的时间成本超过处理低收益猎物的成本时，才应纳入排名较低的猎物。

边际价值定理

利用随着觅食而耗尽的斑块的动物，应在每个斑块中的摄入率下降到整个栖息地的平均水平时离开该斑块，以平衡收益递减与前往下一个斑块的旅行时间。

Mechanisms

最优性模型明确了决策、需要最大化的衡量标准（如净能量获取率）以及动物面临的限制。在食谱选择中，纳入某种猎物类型仅当其收益率超过继续搜索的预期摄入量时才有利；这预测了随着遭遇率的变化，专业化和广食性食谱之间会发生急剧转换。在斑块利用中，斑块内的摄入量随时间下降，边际价值定理预测了根据整个栖息地的平均值和旅行成本计算出的最佳放弃时间。增加捕食风险会将最优行为推向更安全但收益较低的方向。

Clinical relevance

觅食理论为放牧和捕捞物种的管理、补充喂养和害虫控制的设计，以及预测动物在资源或风险变化时如何重新分布提供了信息。这属于教育背景，而非管理处方。

History

MacArthur 和 Pianka，以及独立地，Emlen 于 1966 年提出了最优觅食理论。Charnov 于 1976 年提出了边际价值定理，随后在 20 世纪 80 年代，Stephens 和 Krebs 综合了大量的野外和实验室测试，确立了最优性方法的效力和局限性。

Debates

动物真的是最优觅食者吗？

批评者指出，观察到的行为常常偏离简单的最优性预测，引发了关于模型是失败了还是仅仅遗漏了相关的限制、信息局限性和衡量标准等方面的争论。

Key figures

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

Seminal works

• stephens1986
• charnov1976
• davies2012

Frequently asked questions

边际价值定理预测了什么？

它预测，在斑块状环境中觅食的动物，当其在某个逐渐耗尽的斑块中的能量获取率下降到整个栖息地所能达到的平均水平时，就应该离开该斑块，同时考虑到旅行时间。

为什么觅食者可能会忽视一种丰富的低质量食物？

如果高质量猎物足够常见，那么处理低质量食物所花费的时间本可以用于寻找和食用更有利可图的食物，因此纳入低质量食物会降低整体摄入率。