Кормление в центральных местах - Central place foraging

Кормление в центральных местах (CPF) теория - это эволюционная экология модель для анализа того, как организм может максимизировать собирательство скорости во время путешествия через участок (дискретная концентрация ресурсов), но сохраняет ключевое отличие собирателя, перемещающегося от домашней базы к отдаленному месту добычи, а не просто проходящего через область или странствующего наугад. Первоначально CPF был разработан, чтобы объяснить, как краснокрылые дрозды могут максимизировать отдачу энергии при путешествии в гнездо и из гнезда.^[1] Модель была доработана и использована антропологами, изучающими поведенческая экология человека и археология.^[2]

Тематические исследования

Центральное место добычи пищи нечеловеческими животными

Орианс и Пирсон (1979) обнаружили, что Краснокрылые дрозды на востоке штата Вашингтон имеют тенденцию захватывать большее количество объектов добычи одного вида за поездку по сравнению с теми же видами в Коста-Рика, которая вернула больших одиночных насекомых.^[1] Специализация коста-риканских дроздов на собирательстве объясняется повышенными расходами на поиск и обработку ночной образ жизни кормятся, тогда как птицы в Восточном Вашингтоне кормят ежедневно для добычи с меньшими затратами на поиск и обработку. Исследования с морские птицы и уплотнения также обнаружили, что размер загрузки имеет тенденцию к увеличению с расстоянием от гнезда до кормления, как и предсказывает CPF.^[3] Другие собиратели в центральных местах, такие как социальные насекомые, также демонстрируют поддержку теории CPF. Европейские пчелы увеличивают нектарную нагрузку по мере того, как увеличивается время пути от улья к нектарным участкам.^[4] Бобры было обнаружено, что предпочтительнее собирать деревья большего диаметра по мере увеличения расстояния от их домика.^[5]

Археологический пример: желуди и мидии в Калифорнии

Чтобы применить модель кормодобывания в центральном месте к этнографический и экспериментально-археологический данные, управляемые теория среднего уровня, Bettinger et al. (1997) упростили модель центрального места Барлоу и Меткалф (1996), чтобы исследовать археологические последствия желудь (Quercus kelloggii) и мидия (Mytilus калифорнийский) заготовка и переработка.^[6][7] Эта модель предполагает, что фуражиры собирают ресурсы на расстоянии от своего центрального места с целью эффективного возврата ресурсов домой. Ожидается, что время в пути определит степень, в которой собиратели будут обрабатывать ресурс, чтобы увеличить его полезность перед возвращением из места добычи в свое центральное место. Транспортные возможности в аборигенной Калифорнии были установлены путем измерения объема бремени. корзины и экстраполяция веса груза на основе этнографических данных об использовании корзины.

Для оценки полезности на всех возможных этапах обработки использовались этнографические и экспериментальные данные. экология и методы заготовки, модель кормодобывания в центральном месте использовалась для прогнозирования условий, в которых будет происходить полевая обработка двух видов.

• Желудь: большинство этапов обработки желудей отнимают очень много времени, но лишь незначительно увеличивают полезность, поэтому модель кормодобывания в центральном месте предсказывает, что желуди следует сушить только перед транспортировкой в ​​центральное место. Дальнейшая обработка желудей (растрескивание, очистка от шелухи и веяние) увеличивает эффективность только тогда, когда время в пути сборщиков в одну сторону достигает 25 часов. Это соответствует примерно 124,75 км, что превышает размер территории коренных групп в Калифорнии, зависящих от желудей.
• Мидии: когда фуражиры используют щипковый метод сбора урожая, обработка полей ожидается даже при коротких расстояниях перемещения, поскольку соотношение панциря к мясу позволяет собирателям повысить эффективность за счет удаления панциря. Зачистка почти всегда приводит к переработке в центре, а не на поле, так как этот метод сбора урожая приводит к получению большого количества мелких мидий с высоким соотношением скорлупы к мясу.

Понимание того, как собирать пищу в центре, имеет значение для изучения формирования археологических памятников. Изменчивость останков на участках может сказать нам о мобильности - являются ли группы собирателями центральных мест, какие ресурсы они отображают, и степень их мобильности. Основываясь на данных о центральном кормопроизводстве для обработки мидий и желудей, Bettinger et al. (1997) сделали несколько прогнозов, оправдывающих ожидания археологов.^[6] Исследование показывает, что заготовка с обработкой в ​​полях обходится дороже по сравнению с добычей и переработкой ресурсов на дому. Эти результаты означают, что высокомобильные собиратели создадут домашнюю базу в непосредственной близости от основных ресурсов, и вся обработка этих ресурсов будет производиться локально. Менее мобильное население с постоянным местожительством, в свою очередь, будет отображено только на нескольких ресурсах, и ожидается, что они будут обрабатывать неместные ресурсы на местах во время вылазок материально-технических закупок на больших расстояниях от их центрального места. Обработка мусора с археологических памятников должна отражать изменения в мобильности.

• Желуди: сайты, где археоботанический В останках преобладают желуди, можно предположить, что это сезонные места обитания высокомобильных собирателей, которые нанесли на карту желуди для сезонной переработки. Участки, которые содержат смесь археоботанических останков с пониженным содержанием остатков желудей и растительного материала, который был бы потерян на ранних этапах полевой обработки, интерпретируются как менее мобильные поселения, для которых характерны материально-технические закупки.
• Мидии: интерпретация археологической раковины мидий сложна, потому что она зависит от состояния грядок мидий, расстояния до грядок мидий и типа используемого метода сбора урожая. Однако в целом участки, расположенные ближе к грядкам с мидиями, должны иметь большую раковину мидий из-за ощипывания и потребления в жилых помещениях. Предполагается, что участки, расположенные вдали от мест добычи мидий, будут иметь различные размеры раковин мидий из-за зачистки. Наличие большего количества мелких раковин мидий также может указывать на увеличение ресурсоемкости.

Пример из археологических раскопок: добытчики серебра и пропаганда в Колорадо

Гловер (2009) использовал модель CPF, чтобы определить, приближались ли добытчики серебра конца XIX века к Готика, Колорадо эффективно выбирали места расположения рудников с учетом затрат на транспортировку серебряная руда на мельницу, стоимость серебра и количество серебра на килограмм руды.^[8] Оценки затрат, связанных с транспортом, были получены с использованием исследований физиология определить наиболее энергетически эффективный размер нагрузки. Газетные статьи использовались для определения почасовой заработной платы, которую шахтер мог бы получать, если бы вместо этого работал в городе. Газеты также использовались для оценки стоимости серебра в то время, а оценки количества серебра на килограмм руды были получены из записей местных серебряных заводов, а также из газет. Они различались: газеты оптимистично утверждали, что месторождения серебра были гораздо более продуктивными, чем продемонстрировали более точные заводские отчеты.

Эти оценки были использованы для определения оптимального размещения шахт. Ряд исторических мест добычи был зарегистрирован с использованием GPS. Эти данные были использованы для расчета наименее затратных путей от шахт до Готики, что позволило определить расстояния до центрального места. Результаты сравнивались с двумя разными моделями CPF на основе газетных материалов. пропаганда и более реалистичные заводские рекорды соответственно.

Шахтеры выбирали места, которые находились намного дальше, чем это было возможно, учитывая ценность серебра и его фактическое количество. Тем не менее, шахты находились на расстоянии, предсказанном оптимистическими оценками газет. Гловер предположил, что шахтеры, будучи новичками в этом районе, использовали социальное обучение стратегии и основывали свои решения на газетной пропаганде и слухах, а не на личном опыте. Поэтому они выбрали места, расположенные слишком далеко, чтобы быть экономически жизнеспособными.

Этнографический пример: моллюски на островах Торресова пролива

Моллюски служат примером ресурсов, на которые нацелена модель CPF - ресурсов с тяжелым, громоздким и малоэффективным компонентом (например, раковиной), окружающим более мелкий и легкий компонент с высокой полезностью (например, мясо). Если собиратели по-разному обрабатывают и транспортируют добычу моллюсков, анализ мусор состав может неверно оценить важность некоторых видов и их относительный вклад в доисторический рацион. Используя данные о кормодобывании из Meriamof Australia, Bird и Bliege Bird (1997) сравнивают наблюдаемые полевые приобретения моллюсков с отложениями раковин в жилых районах и проверяют гипотезы модели CPF.^[9]

В Мериам заселять Острова Торресова пролива Австралии, имеют меланезийское происхождение и имеют прочные культурные и исторические связи с Новой Гвинеей. Они продолжают добывать морские ресурсы, такие как морские черепахи, рыбы, кальмары и моллюски. Берд и Блидж Берд провели «фокусные индивидуальные наблюдения за кормлением» 33 детей, 16 мужчин и 42 женщин во времяприливной сборы пищи на рифовые квартиры и скалистые берега. Техника для кормления включает 10-литровые пластиковые ведра, ножи с длинным лезвием и молотки. Фуражиры ограничены временем (2–4 часа во время отлива) и размером груза (10-литровое ведро).

Крупные моллюски (Бегемот бегемот и Tridacna spp. ), собранные на рифовой равнине, составляют более половины собранного съедобного веса, но, поскольку они почти всегда обрабатываются в полевых условиях, их раковины составляют только 10% от отложений на жилых площадках. В отличие, моллюски на закате (Asaphis violascens) и нериты (Нерита Ундата) обычно обрабатываются по месту жительства. Поэтому крупные моллюски были недостаточно представлены, в то время как мелкие моллюски и нериты были чрезмерно представлены в реконструированной диете.

Поскольку кормодобывание на плоских и каменистых берегах рифов происходит на нескольких участках на разном расстоянии от жилого лагеря, авторы рассчитали средний порог обработки расстояния одностороннего перемещения (${\displaystyle z_{d1}}$, в метрах) для каждого вида. Модель CPF точно предсказывает обработку полей для большинства случаев кормодобывания плоских рифов для двустворчатых моллюсков. Бегемот иТридакна имеют малые пороговые расстояния обработки (${\displaystyle z_{d1}}$ = 74,6 и 137 соответственно), и снаряды не возвращаются в лагерь на расстоянии более 150 метров. Физическая пригодность женщин приближается к 100%, но дети и мужчины реже делали оптимальный выбор, потому что они обычно добывают моллюсков случайно и поэтому не всегда обладают соответствующей технологией обработки.

За брюхоногие моллюски (Ламбис ламбис, ${\displaystyle z_{d1}}$ = 278,7), модель точно предсказывает обработку только в 58-59% случаев. Частично это может быть связано с тем, что некоторые виды животных предпочитают готовить внутри своих раковин (т.е. раковина имеет определенную полезность), или также потому, что некоторые предметы добычи готовятся в «лагерях для обеда», а не в жилом лагере. A. violascens и N. undata никогда не обрабатываются в полевых условиях, что соответствует их большим пороговым расстояниям обработки (2418,5 и 5355,7 соответственно).

В целом, виды добычи, которые было трудно или неэффективно обрабатывать и / или собирались вблизи жилого или временного лагеря, не обрабатывались в полевых условиях. Виды, которые требовали небольшого времени на обработку для увеличения количества возвращаемых видов и / или были собраны далеко от лагеря, обрабатывались в полевых условиях. Прогнозы полевой обработки модели CPF могут быть неверными, если моллюски транспортируются целыми, чтобы сохранить свежесть для последующего потребления или торговли, или когда ценится сам скорлупа.

Этноархеологический пример: рассол и пиньон

Барлоу и Меткалф (1996) рассматривают вопросы полевой обработки растительного сырья.^[7] Решения собирателей, занимающих центральное место, могут противоречить археологическим интерпретациям вклада растительного материала в рацион. Уместны два взаимосвязанных вопроса: расположение центрального места и обработка поля.

Барлоу и Меткалф изучают археологические материалы двух памятников: Опасная пещера и пещера Хогуп, в районе Большое Соленое озеро. Эти сайты содержат доказательства использования Пиньонская сосна (Pinus monophylla) и маринованные (Allenrolfea occidentalis ).

Образцы были получены для экспериментальной обработки из сохранившихся рощ пиньонов и пятен маринованных водорослей в окрестностях пещерных мест. Пиньон и маринованные травы собирали и обрабатывали в тщательно спланированные и контролируемые стадии. После каждого этапа полезная, то есть съедобная, часть оставшегося материала взвешивалась и записывалась перед переходом к следующему этапу. Этапы состояли из: сбора, сушки и различных процессов (обжиг, лущение, веяние и т. Д.) Для удаления несъедобных компонентов. Затем с помощью лабораторного анализа определяли калорийность образцов. Эти значения, а также предполагаемые размеры нагрузки от 3 до 15 кг (на основе размеров этнографической корзины с бременем) затем были использованы для создания прогнозов модели полевой обработки.

На расстоянии 15 км от центра предполагаемая чистая отдача от обработки пиньона и маринованного маринада составляет 3000 и 190 калорий в час соответственно. Так как пиньон имеет более высокую общую доходность, обработка на местах дает более высокую доходность. Поскольку у маринада более низкая доходность, не стоит тратить дополнительные усилия, необходимые для обработки поля. Следовательно, центральное место будет расположено ближе к пятнам маринада, чем к пиньону, чтобы более эффективно использовать ресурс с более низким рейтингом.

Эти результаты предполагают, что археологические доказательства наличия маринованного в пещере могут переоценить его фактический вклад в рацион. Если собиратели предпочитают селиться ближе к участкам маринованных водорослей и возвращать в основном необработанные растения, высокая плотность рассола окаменелости будут включены в депозиты сайта. Однако обратное верно для пиньона, который в основном обрабатывается в полевых условиях. Таким образом, на большинстве участков будет мало макроскопических остатков несъедобных частей пиньона, которые впоследствии могут быть обнаружены археологами. Таким образом, относительное обилие макрофоссилий в большинстве случаев не влияет напрямую на относительный вклад этих ресурсов в рацион собирателей, обитающих в центральных районах.

Модель

Базовая математика: один этап обработки

Эффект сглаживания кривой полезности, ${\displaystyle U(t)}$ при сохранении постоянных сроков закупок и обработки ${\displaystyle (x_{0},x_{1})}$. Когда разница между полевой обработкой и транспортировкой целых предметов ${\displaystyle (y_{1},y_{0})}$ уменьшается, следует ожидать увеличения времени транспортировки, при котором будет происходить обработка. Собиратель должен обрабатывать предметы, когда время транспортировки из центрального места превышает этот порог. (По материалам Metcalfe and Barlow 1992.)

Целью модели обработки полей является для собирателя максимальную отдачу за каждый круговой обход от базы до поля. Модель обычно рассчитывает некоторое время в пути, которое делает целесообразным обработку ресурса до определенного этапа. Чтобы определить это, нам нужно связать выгоду от обработки и время, затраченное на обработку, со временем в пути. Мы позволяем

${\displaystyle z=}$ точка на оси времени транспортировки, где обработка полей становится рентабельной

${\displaystyle x_{0}=}$ время закупать необработанные ресурсы

${\displaystyle x_{1}=}$ время закупить и обработать массу ресурсов

${\displaystyle y_{0}=}$ полезность нагрузки без обработки поля

${\displaystyle y_{1}=}$ полезность загрузки с обработкой поля

Затем связь определяется:

${\displaystyle z={\frac {y_{0}x_{1}-y_{1}x_{0}}{y_{1}-y_{0}}}}$

Со значениями полезности и времени обработки ${\displaystyle (y_{1},x_{1})}$ и необработанные грузы ${\displaystyle (y_{0},x_{0})}$, мы можем решить для ${\displaystyle z}$. Правая часть уравнения - это отношение относительной полезности * времени к полезности. Должны быть выполнены два условия. Во-первых, у обработанной нагрузки должна быть более высокая полезность, чем у необработанной нагрузки. Во-вторых, коэффициент возврата необработанной загрузки должен быть не меньше, чем коэффициент возврата обработанной загрузки. Формально,

Если ${\displaystyle x_{1}>x_{0}}$ тогда ${\displaystyle y_{1}>y_{0}}$.

Если ${\displaystyle y_{0}<y_{1}}$, тогда ${\displaystyle {\frac {y_{0}}{x_{0}}}\geq {\frac {y_{1}}{x_{1}}}}$.

Несколько компонентов и несколько этапов обработки

Многие ресурсы содержат несколько компонентов, которые можно удалить во время обработки для повышения полезности. Многоступенчатые модели обработки поля позволяют рассчитать пороговые значения перемещения для каждого этапа, когда ресурс имеет более одного компонента. По мере увеличения полезности на загрузку время, необходимое для получения полной нагрузки, увеличивается.

Преимущества каждого этапа обработки:

${\displaystyle y_{j}={\frac {\sum _{i\in s_{j}}A_{i}B_{i}}{\sum _{i\in s_{j}}B_{i}}}}$

куда

${\displaystyle A_{j}=}$полезность ресурсной составляющей j

${\displaystyle B_{j}=}$доля пакета, состоящего из ресурсной составляющей j до обработки

${\displaystyle y_{j}=}$полезность нагрузки на этапе полевой обработки j

Затраты по времени на каждый этап обработки составляют:

${\displaystyle x_{j}=\left({\frac {L}{P\sum _{i\in s_{j}}B_{i}}}\right)\left(M+\sum _{i\notin s_{j}}D_{i}\right)}$

куда

${\displaystyle D_{j}=}$время, необходимое для удаления компонента ресурса j

${\displaystyle L=}$вес оптимального размера груза для перевозки

${\displaystyle P=}$вес неизмененного пакета ресурсов

${\displaystyle M=}$время, необходимое для обработки каждого пакета ресурсов

${\displaystyle x_{j}=}$общее время обработки и обработки, необходимое для достижения каждого этапа j обработки

Теперь эти значения можно использовать для расчета ${\displaystyle z_{j}}$, который является порогом перемещения для обработки на этап j. В дополнение к ресурсу с несколькими компонентами эта же модель обобщается на ресурс с несколькими этапами, каждый из которых состоит из нескольких ресурсов, каждый из которых может быть удален независимо друг от друга (то есть без дополнительных затрат). Эта модель может быть далее обобщена на случай, когда несколько компонентов с дополнительными затратами могут быть удалены на нескольких этапах обработки посредством рекурсии.

Предположения

Кривые затухания при транспортировке демонстрируют снижение нормы отдачи (кал / час), которое испытывает собиратель из центрального места, как функция времени в пути туда и обратно. Порог перемещения по моделям обработки полей, ${\displaystyle z_{j}}$ представляет собой время прохождения, при котором обработка до следующего этапа обеспечит более высокий уровень возврата, что обозначено пересечением кривых затухания для двух последовательных этапов обработки. Заштрихованные области представляют собой оптимальный объем обработки по мере увеличения времени в пути.^[7]

Эта модель основана на ряде предположений. Здесь перечислены самые важные.

• Частные лица стараются максимально увеличить скорость доставки в оба конца * Пакеты состоят как минимум из двух компонентов с разными утилитами.
• Оптимальный размер загрузки меньше или равен доступным ресурсам
• Время, проведенное вне лагеря, сопровождается альтернативные стоимость, но время, проведенное в лагере, - нет. Таким образом, обработка в лагере не требует затрат.

Прогнозы

Есть три ключевых прогноза модели обработки месторождения.

1. Сумма, которую человек готов обработать, пропорциональна времени в пути. Это видно в ${\displaystyle x_{0}}$ и ${\displaystyle x_{1}}$ в уравнении выше. С ${\displaystyle x_{1}}$ это количество времени, которое требуется человеку, чтобы обработать что-то до дополнительной стадии, и это не зависит от количества времени, которое требуется для первоначального приобретения ресурсов, и поскольку ${\displaystyle x_{1}}$ положительный, то его увеличение приведет к увеличению ${\displaystyle z}$.
2. Если обработка дает большую выгоду, тогда не нужно будет путешествовать так далеко, чтобы сделать процессинг полезным. Это ясно видно, потому что, пока выполняется условие 2, ${\displaystyle y_{1}}$ больше чем ${\displaystyle y_{0}}$. Так что эта часть уравнения будет отрицательной. Следовательно, если мы сохраним все остальное и увеличим выгоду от обработки, время в пути, необходимое для обеспечения жизнеспособности обработки, уменьшится.
3. Обработка в полевых условиях может увеличить количество времени, в течение которого человек будет готов преследовать добычу. Если обработка предмета-жертвы дает достаточно большую выгоду, вы потратите больше времени на его захват. Мы можем увидеть это, посмотрев, где ${\displaystyle x_{0}}$ есть в этой модели. Поскольку он взаимодействует с преимуществом из-за обработки, изменение любого из них может изменить ${\displaystyle z}$.

Кривые затухания при транспортировке демонстрируют снижение нормы отдачи (кал / час), которое испытывает собиратель из центрального места, как функция времени в пути туда и обратно.

Смотрите также

• Теория оптимального кормления

Рекомендации

1. Орианс, Г. Х., Пирсон, Н. Э., 1979. К теории поиска пищи в центральных местах. В: Хорн, Д.Дж., Митчелл, Р.Д., Лестница, Г.Р. (Ред.), Анализ экологических систем. Издательство государственного университета Огайо, Колумбус, стр. 154–177.
2. Меткалф Д., Барлоу К. Р., 1992. Модель для изучения оптимального компромисса между обработкой полей и транспортировкой. Американский антрополог. 94, 340–356.
3. Коста ДП. 1991. Репродуктивная энергия и энергетика кормодобывания высокоширотных пингвинов, альбатросов и ластоногих - значение для моделей жизненного цикла. Американский зоолог, 31(1), 111–130.
4. Kacelnik, A., Houston, A. I., & Schmid-Hempel, P. 1986. Кормление медоносных пчел в центральных местах: влияние времени в пути и потока нектара на наполнение урожая. Поведенческая экология и социобиология, 19(1), 19–24.
5. Фрикселл, Дж. М., и Дусет, К. М. 1991. Время, необходимое для кормления бобров, и центральное место сбора пищи. Канадский журнал зоологии. 69(5), 1308-1313.
6. Беттингер, Р.Л., Малхи, Р., и Маккарти, Х. 1997. Центральные модели обработки желудей и мидий. Журнал археологической науки. 24, 887-899.
7. Барлоу, К. Р. и Меткалф, Д. 1996. Индексы полезности растений: два примера Большого бассейна. Журнал археологической науки. 23, 351-371.
8. Гловер, С. М. 2009. Пропаганда, общественная информация и разведка: объяснение иррационального энтузиазма собирателей центральных мест во время Серебряной лихорадки в Колорадо в конце девятнадцатого века. Экология человека 37, 519-531.
9. Берд, Д. В. Блидж Берд, Р. 1997. Современные стратегии сбора моллюсков в районе Мериама островов Торресова пролива, Австралия: проверка прогнозов модели поиска пищи в центральных районах. Журнал археологической науки 24:39-63.