Кормление в центральном месте - Central place foraging

Теория собирательства с центральных мест ( CPF ) - это модель эволюционной экологии, предназначенная для анализа того, как организм может максимизировать скорость поиска пищи , путешествуя по участку (дискретная концентрация ресурсов), но при этом сохраняет ключевое отличие собирателя, путешествующего от домашней базы к удаленному кормовому месту. местоположение, а не просто прохождение через территорию или случайное путешествие. Первоначально CPF был разработан, чтобы объяснить, как краснокрылые дрозды могут максимизировать отдачу энергии при путешествии в гнездо и из гнезда. Модель была дополнительно доработана и использована антропологами, изучающими поведенческую экологию человека и археологию .

Тематические исследования

Центральное место добычи пищи нечеловеческими животными

Орианс и Пирсон (1979) обнаружили, что краснокрылые дрозды в восточной части штата Вашингтон, как правило, ловят большее количество единичных видов добычи за поездку, чем те же виды в Коста-Рике , которые приносили больших одиночных насекомых. Специализация коста-риканских черных дроздов на добыче кормов объясняется повышенными затратами на поиск и обработку при ночном кормлении, тогда как птицы в Восточном Вашингтоне добывают добычу ежедневно с меньшими затратами на поиск и обработку. Исследования с морскими птицами и тюленями также показали, что размер груза имеет тенденцию к увеличению с расстоянием от гнезда для кормления, как прогнозирует CPF. Другие собиратели из центральных мест, такие как социальные насекомые , также демонстрируют поддержку теории CPF. Европейские пчелы увеличивают нектарную нагрузку по мере того, как увеличивается время в пути от улья до участков нектара. Было обнаружено, что бобры предпочитают собирать деревья большего диаметра по мере увеличения расстояния от их домика.

Археологический пример: желуди и мидии в Калифорнии

Чтобы применить модель кормодобывания в центральном месте к этнографическим и экспериментальным археологическим данным, основанным на теории среднего диапазона , Bettinger et al. (1997) упростили модель центрального места Барлоу и Меткалф (1996), чтобы изучить археологические последствия добычи и переработки желудей ( Quercus kelloggii ) и мидий ( Mytilus californianus ). 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 аборигенов Калифорнии были установлены путем измерения объема корзин с бременем и экстраполяции веса груза на основе этнографических данных об использовании корзин.

Этнографические и экспериментальные данные использовались для оценки полезности на каждом возможном этапе обработки. При изучении экологии и методов заготовки использовалась модель кормодобывания в центральных местах, чтобы предсказать условия, 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, шелушение 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 небольших расстояниях перемещения, поскольку соотношение панциря к мясу позволяет собирателям повысить эффективность за счет удаления панциря. Зачистка почти всегда приводит к переработке на центральном участке, а не на поле, поскольку 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 в центральных местах, на какие ресурсы они наносят карты, а также степень их мобильности. Основываясь на данных о центральном кормопроизводстве для обработки мидий и желудей, Bettinger et al. (1997) сделали несколько прогнозов, оправдывающих ожидания археологов. Исследование показывает, что заготовка с обработкой в ​​поле обходится дороже по сравнению с добычей и переработкой ресурсов на месте проживания. 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: участки, где в останках археоботаников преобладают желуди, можно считать сезонными участками высокомобильных собирателей, которые нанесли на карту желуди для сезонной обработки. Участки, которые содержат смесь археоботанических останков с пониженным содержанием остатков желудей и растительного материала, который был бы утерян 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. В целом, однако, участки, расположенные ближе к грядкам с мидиями, должны иметь более крупную раковину из-за ощипывания и потребления в жилых помещениях. Ожидается, что участки, расположенные далеко от мест добычи мидий, будут иметь разные размеры раковин мидий из-за зачистки. Наличие большего количества мелких раковин мидий также может указывать на увеличение ресурсоемкости.

Археологический пример: добытчики серебра и пропаганда в Колорадо

Гловер (2009) использовал модель CPF, чтобы определить, эффективно ли шахтеры конца девятнадцатого века возле Готики , штат Колорадо, выбирали места расположения рудников, учитывая затраты на транспортировку серебряной руды на завод, стоимость серебра и количество серебра на килограмм руды. . Оценки затрат, связанных с транспортировкой, были получены с использованием физиологических исследований для определения наиболее энергетически эффективного размера груза. 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 записан с помощью 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, основанными на газетной пропаганде и более реалистичных заводских отчетах, 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 этой области, использовали стратегии социального обучения 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 малоцелевым компонентом (например, раковиной), окружающим более мелкий и легкий компонент с высокой полезностью (например, мясо). Если собиратели по-разному обрабатывают и транспортируют кормовые объекты моллюсков, анализ состава отложения может неверно оценить важность некоторых видов и их относительный вклад в доисторический рацион. Используя данные о кормодобывании из Мериам в Австралии, Берд и Блидж Берд (1997) сравнивают наблюдаемые полевые приобретения моллюсков с отложениями панцирей на жилых участках и проверяют гипотезы модели CPF.

Meriam населяют пролив Торрес острова Австралии, имеют Меланезийского происхождение, и имеют сильные 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 кормом» 33 детей, 16 мужчин и 42 женщины во время приливных ловушек на отмелях рифов и на скалистых берегах . Техника для кормления включает 10-литровые пластиковые ведра, ножи с длинными лезвиями и молотки. Собиратели ограничены временем (2–4 часа во время отлива) и размером груза (10-литровое ведро).

Крупные моллюски ( Hippopus hippus 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. Напротив, моллюски заката ( Asaphis violascens ) и нериты ( Nerita undata ) обычно обрабатываются на месте. 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 разных расстояниях от жилого лагеря, авторы рассчитали средний порог обработки расстояния одностороннего перемещения ( в метрах) для каждого вида. Модель CPF точно предсказывает обработку полей для большинства случаев кормодобывания плоских рифов двустворчатыми моллюсками. Бегемоты и тридакны имеют небольшие пороговые расстояния обработки ( = 74,6 и 137 соответственно), и раковины не возвращаются в лагерь на расстояниях более 150 метров. Женщины подходят почти на 100%, но дети и мужчины реже делают оптимальный выбор, потому что они обычно добывают моллюсков случайно и поэтому не всегда обладают соответствующей технологией обработки. ${\ displaystyle z_ {d1}}$${\ displaystyle z_ {d1}}$

Для брюхоногих моллюсков ( Lambis lambis , = 278,7) модель точно предсказывает переработку только в 58-59% случаев. Частично это может быть связано с тем, что некоторые виды животных предпочитают готовить в своих раковинах (т.е. раковина имеет некоторую полезность), или также потому, что некоторые объекты 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). ${\ displaystyle z_ {d1}}$

В целом, виды добычи, которые было трудно или неэффективно обрабатывать и / или собирались рядом с жилым или временным лагерем, не обрабатывались в полевых условиях. Виды, которые требовали небольшого времени обработки 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 целиком, чтобы сохранить свежесть для последующего потребления или торговли, или когда ценный панцирь имеет ценность.

Этноархеологический пример: рассол и пиньон

Барлоу и Меткалф (1996) рассматривают вопросы полевой обработки растительного сырья. Решения собирателей, занимающихся центральными местами, 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 из двух мест, пещеры Опасности и пещеры Хогуп, в районе Большого Соленого озера . Эти сайты содержат доказательства использования Пиньон сосны ( Pinus monophylla ) и pickleweed ( Allenrolfea западная ).

Образцы были получены для экспериментальной обработки из сохранившихся пиньонных рощ и пятен маринованных водорослей в непосредственной близости от пещерных участков. Сбор и переработка пиньона и маринованных трав проводились в строго определенные сроки и под контролем. 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 груза 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 полевых нагрузок пиньона и маринованного травки составляет 3000 и 190 калорий в час соответственно. Поскольку у пиньона более высокая общая норма возврата, обработка на местах дает более высокую норму возврата. Поскольку маринад имеет более низкую доходность, не стоит тратить дополнительные усилия, необходимые для обработки поля. Следовательно, центральное место будет расположено ближе к зарослям маринованных трав, чем к пиньону, чтобы более эффективно использовать ресурс с более низким рейтингом.

Эти результаты предполагают, что археологические свидетельства наличия маринованного в пещере могут переоценить его реальный вклад в рацион. Если фуражиры решат селиться ближе к участкам маринованных водорослей и вернуть в основном необработанные растения, высокая плотность макрофоссилий соленых водорослей будет включена в отложения на участках . 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 выравнивания кривой полезности при сохранении постоянного времени заготовки и обработки . Когда разница между полевой обработкой и транспортировкой целых элементов уменьшается, следует ожидать увеличения времени транспортировки, во время которого будет происходить обработка. Собиратель должен обрабатывать предметы, когда время транспортировки из центрального места превышает этот порог. (По материалам Metcalfe and Barlow 1992.)${\ Displaystyle U (т)}$${\ displaystyle (x_ {0}, x_ {1})}$${\ displaystyle (y_ {1}, y_ {0})}$

Целью модели обработки полей является для собирателя максимальную отдачу за один 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, потраченное на обработку, со временем в пути. Мы позволим

${\ displaystyle z =}$ 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:

Используя значения полезности и времени обработанных и необработанных нагрузок , мы можем решить для . 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, ${\ displaystyle (y_ {1}, x_ {1})}$${\ displaystyle (y_ {0}, x_ {0})}$${\ displaystyle z}$

Несколько компонентов и несколько этапов обработки

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

Преимущества каждого этапа обработки:

где

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

${\ displaystyle B_ {j} =}$доля пакета, состоящего из ресурсного компонента j, до обработки

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

Затраты по времени на каждый этап обработки составляют:

где

${\ displaystyle D_ {j} =}$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 порогового значения перемещения для обработки на этап j . Помимо ресурса 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 (т. Е. Без дополнительных затрат). Эта модель может быть далее обобщена на случай, когда несколько компонентов с дополнительными затратами могут быть удалены на нескольких этапах обработки с помощью рекурсии. ${\ displaystyle z_ {j}}$

Предположения

Кривые затухания при транспортировке демонстрируют снижение нормы отдачи (кал / час), которое испытывает собиратель из центрального места, в зависимости от времени в пути туда и обратно. Пороговое значение прохождения из моделей полевой обработки представляет собой время прохождения, при котором обработка до следующего этапа обеспечит более высокую частоту возврата, что обозначено пересечением кривых затухания для двух последовательных этапов обработки. Заштрихованные области представляют собой оптимальный объем обработки по мере увеличения времени в пути. ${\ displaystyle z_ {j}}$

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, требует упущенной выгоды , а 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 очевидно в и в уравнении выше. Поскольку это количество времени, которое требуется человеку, чтобы обработать что-то до дополнительной стадии, и оно не зависит от количества времени, которое требуется человеку для первоначального приобретения ресурсов, и поскольку оно положительное, то его увеличение приведет к увеличению .${\ displaystyle x_ {0}}$${\ displaystyle x_ {1}}$${\ displaystyle x_ {1}}$${\ displaystyle x_ {1}}$${\ displaystyle z}$
2. Если обработка дает большую выгоду, тогда не нужно будет путешествовать так далеко, чтобы сделать процессинг полезным. Это ясно, потому что, пока выполняется условие 2, больше, чем . 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.${\ displaystyle y_ {1}}$${\ displaystyle y_ {0}}$
3. Обработка в полевых условиях может увеличить количество времени, в течение которого человек будет готов преследовать добычу. Если обработка предмета-жертвы дает достаточно большую выгоду, вы потратите больше времени на его захват. Мы можем убедиться в этом, посмотрев, где находится эта модель. Поскольку он взаимодействует с преимуществом из-за обработки, изменение любого из них может измениться .${\ displaystyle x_ {0}}$${\ displaystyle z}$

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

Смотрите также

• Теория оптимального кормления

Ссылки