Гипотеза лётного кормодобывания Леви - Lévy flight foraging hypothesis

В Гипотеза лётного кормодобывания Леви это гипотеза в области биология это можно сформулировать следующим образом:

С Леви рейсы а прогулки могут повысить эффективность поиска, поэтому естественный отбор должен был привести к адаптации к поиску пищи в полете Леви.[1]

Фон

Движение животных во многом напоминает случайные блуждания пылевых частиц в жидкости.[2] Это сходство вызвало интерес к попыткам понять, как движутся животные, с помощью аналогии с броуновским движением. Это расхожее мнение сохранялось до начала 1990-х годов. Однако, начиная с конца 1980-х годов, начали накапливаться доказательства, которые не соответствовали теоретическим предсказаниям.[2]

В 1999 г. было проведено теоретическое исследование свойств Леви рейсы показали, что обратное квадратичное распределение времени полета или расстояний может оптимизировать эффективность поиска при определенных обстоятельствах.[3] В частности, поиск, основанный на обходе Леви, состоящий из поиска с постоянной скоростью, следующего за траекторией полета Леви, оптимален для поиска редко и случайно распределенных повторно посещаемых целей при отсутствии памяти. Группа исследователей, в которую вошли Гандхимохан М. Вишванатан, Сергей В. Булдырев, Маркос Гомеш Э. да Луз, Шломо Хавлин, Эрнесто П. Рапозо и Х. Юджин Стэнли, опубликовали эти результаты в 1999 г. в журнале Природа.

Существуют некоторые разногласия по поводу того, что Леви собирает пищу в полете. Ранние исследования ограничивались небольшим диапазоном движений, поэтому однозначно определить тип движения нельзя; а в 2007 году были обнаружены недостатки в исследовании странствующих альбатросов, которое явилось первым эмпирическим примером такой стратегии.[4]Тем не менее, существует много новых исследований, подтверждающих гипотезу лётного кормодобывания Леви.[5][6][7][8]

В недавних исследованиях используются более новые статистические методы.[9] и большие наборы данных, показывающие более длинные пути движения.[10] В исследованиях, опубликованных в 2012 и 2013 годах, был проведен повторный анализ путей кормодобывания блуждающих альбатросов и сделан вывод о решительной поддержке укороченных полетов Леви и броуновских блужданий, согласующихся с предсказаниями гипотезы полетов Леви за кормом.[11][12]

Рекомендации

  1. ^ Вишванатан, GM; Raposo, E.P .; да Луз, M.G.E. (Сентябрь 2008 г.). «Полеты Леви и супердиффузия в контексте биологических встреч и случайных поисков». Обзоры физики жизни. 5 (3): 133–150. Bibcode:2008ФЛРв ... 5..133В. Дои:10.1016 / j.plrev.2008.03.002.
  2. ^ а б Бьюкенен, Марк (5 июня 2008 г.). «Экологическое моделирование: математическое зеркало животного мира». Природа. Springer Nature. 453 (7196): 714–716. Дои:10.1038 / 453714a. ISSN  0028-0836. PMID  18528368.
  3. ^ Viswanathan, G.M .; Булдырев, Сергей В .; Хавлин, Шломо; да Луз, М. Г. Э .; Raposo, E.P .; и другие. (1999). «Оптимизация успеха случайного поиска». Природа. Springer Nature. 401 (6756): 911–914. Bibcode:1999Натура.401..911V. Дои:10.1038/44831. ISSN  0028-0836. PMID  10553906.
  4. ^ Эдвардс, Эндрю М .; Филлипс, Ричард А .; Уоткинс, Николас В .; Freeman, Mervyn P .; Мерфи, Юджин Дж .; и другие. (25 октября 2007 г.). "Возвращаясь к схемам поиска странствующих альбатросов, шмелей и оленей, выполняемых Леви" (PDF). Природа. Springer Nature. 449 (7165): 1044–1048. Bibcode:2007 Натур.449.1044E. Дои:10.1038 / природа06199. ISSN  0028-0836. PMID  17960243.
  5. ^ Симс, Дэвид В.; Саутхолл, Эмили Дж .; Хамфрис, Николас Э .; Hays, Graeme C .; Bradshaw, Corey J. A .; и другие. (2008). «Законы масштабирования поискового поведения морских хищников». Природа. Springer Nature. 451 (7182): 1098–1102. Bibcode:2008 Натур.451.1098S. Дои:10.1038 / природа06518. ISSN  0028-0836. PMID  18305542.
  6. ^ Хамфрис, Николас Э .; Кейруш, Нуно; Дайер, Дженнифер Р. М .; Паде, Николас Г .; Musyl, Michael K .; и другие. (2010). «Экологический контекст объясняет Леви и броуновские модели передвижения морских хищников» (PDF). Природа. Springer Nature. 465 (7301): 1066–1069. Bibcode:2010Натура.465.1066H. Дои:10.1038 / природа09116. ISSN  0028-0836. PMID  20531470.
  7. ^ Raichlen, D.A .; Wood, B.M .; Gordon, A.D .; Mabulla, A. Z. P .; Marlowe, F.W .; и другие. (23 декабря 2013 г.). «Свидетельства того, что Леви собирает корм у людей-охотников-собирателей». Труды Национальной академии наук. 111 (2): 728–733. Bibcode:2014ПНАС..111..728Р. Дои:10.1073 / pnas.1318616111. ISSN  0027-8424. ЧВК  3896191. PMID  24367098.
  8. ^ Симс, Д. В.; Reynolds, A.M .; Humphries, N.E .; Southall, E.J .; Wearmouth, V.J .; и другие. (14 июля 2014 г.). «Иерархические случайные блуждания в ископаемых остатках и происхождение оптимального поведения при поиске». Труды Национальной академии наук. 111 (30): 11073–11078. Bibcode:2014ПНАС..11111073С. Дои:10.1073 / pnas.1405966111. ISSN  0027-8424. ЧВК  4121825. PMID  25024221.
  9. ^ Клаузет, Аарон; Шализи, Косма Рохилла; Ньюман, М. Э. Дж. (4 ноября 2009 г.). «Степенные распределения в эмпирических данных». SIAM Обзор. 51 (4): 661–703. arXiv:0706.1062. Bibcode:2009SIAMR..51..661C. Дои:10.1137/070710111. ISSN  0036-1445.
  10. ^ Симс, Дэвид В.; Хамфрис, Николас Э .; Брэдфорд, Рассел В .; Брюс, Барри Д. (17 октября 2011 г.). «Полет Леви и броуновский поиск свободного хищника отражают различные характеристики поля жертвы». Журнал экологии животных. Вайли. 81 (2): 432–442. Дои:10.1111 / j.1365-2656.2011.01914.x. ISSN  0021-8790. PMID  22004140.
  11. ^ Humphries, N.E .; Weimerskirch, H .; Queiroz, N .; Southall, E.J .; Симс, Д. В. (23 апреля 2012 г.). «Успешный поиск пищи во время полетов биологического Леви, зафиксированных на месте». Труды Национальной академии наук. 109 (19): 7169–7174. Bibcode:2012PNAS..109.7169H. Дои:10.1073 / pnas.1121201109. ISSN  0027-8424. ЧВК  3358854. PMID  22529349.
  12. ^ Хамфрис, Николас Э .; Веймерскирх, Анри; Симс, Дэвид В. (2013). Фреклтон, Роберт (ред.). «Новый подход к объективной идентификации поворотов и шагов в данных о движениях организма, относящихся к моделированию случайных блужданий» (PDF). Методы в экологии и эволюции. Уайли: 480–490. Дои:10.1111 / 2041-210x.12096. ISSN  2041–210X.

дальнейшее чтение

  • Вишванатан, Гандхимохан. М .; Luz, Marcos G. E. da; Рапозо, Эрнесто П .; Стэнли, Х. Юджин (2011). Физика собирательства: введение в случайные поиски и биологические встречи. Издательство Кембриджского университета. ISBN  9781139497558.
  • Каган, Евгений; Бен-Гал, Ирад (2015). Поиск и добыча пищи: индивидуальное движение и динамика стаи. CRC Press. ISBN  9781482242102.
  • Рейнольдс, Энди (сентябрь 2015 г.). «Освобождение исследования прогулки Леви от оков оптимального кормления». Обзоры физики жизни. 14: 59–83. Дои:10.1016 / j.plrev.2015.03.002. PMID  25835600.