Центральное место добывания пищи

поиска пищи в центральном месте ( CPF Теория ) — это модель эволюционной экологии , предназначенная для анализа того, как организм может максимизировать скорость поиска пищи во время путешествия по участку (дискретная концентрация ресурсов), но сохраняет ключевое отличие собирателя, путешествующего от домашней базы к удаленной добыче пищи. местоположение, а не просто проходить через какую-либо область или путешествовать в случайном порядке. Первоначально CPF был разработан, чтобы объяснить, как краснокрылые черные дрозды могут максимизировать отдачу энергии при путешествии к гнезду и обратно. Модель была усовершенствована и использована антропологами, изучающими экологию поведения человека и археологию .

Тематические исследования

Центральное место добычи пищи у животных, кроме человека

Орианс и Пирсон (1979) обнаружили, что краснокрылые черные дрозды в восточной части штата Вашингтон имеют тенденцию ловить большее количество объектов добычи одного вида за поездку по сравнению с тем же видом в Коста-Рике , который привозил обратно крупных одиночных насекомых. Специализация костариканских черных дроздов в поисках пищи объясняется увеличением затрат на поиск и обработку при ночном добывании пищи, тогда как птицы в Восточном Вашингтоне добывают дневно добычу с меньшими затратами на поиск и обработку. Исследования морских птиц и тюленей также показали, что размер груза имеет тенденцию увеличиваться по мере удаления от гнезда в поисках пищи, как и прогнозировал CPF. Другие собиратели центральных мест, такие как общественные насекомые , также поддерживают теорию CPF. Европейские медоносные пчелы увеличивают количество нектара по мере увеличения времени пути к местам нектара из улья. бобры предпочитают собирать деревья большего диаметра по мере увеличения расстояния от их домика. Было обнаружено, что

Археологический пример: желуди и мидии в Калифорнии

Чтобы применить модель поиска пищи в центральном месте к этнографическим и экспериментальным археологическим данным, основанным на теории среднего уровня , Беттингер и др. (1997) упростили модель центрального места Барлоу и Меткалфа (1996) для изучения археологических последствий добычи и переработки желудей ( Quercus kelloggii ) и мидий ( Mytilus Californianus ). Эта модель предполагает, что собиратели собирают ресурсы на расстоянии от своего центрального места с целью эффективного возвращения ресурсов домой. Ожидается, что время в пути будет определять степень, в которой собиратели будут перерабатывать ресурс, чтобы повысить его полезность, прежде чем вернуться из места добычи пищи в свое центральное место. Транспортные возможности аборигенов Калифорнии были установлены путем измерения объема вьючных корзин 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 добычи модель центрального места кормодобывания использовалась для прогнозирования условий, в которых будет происходить полевая переработка двух видов.

• Желудь: Большинство этапов обработки желудей занимают чрезвычайно много времени, но лишь незначительно повышают полезность, поэтому модель сбора пищи в центральном месте предсказывает, что желуди следует сушить только перед транспортировкой в ​​​​центральное место. Дальнейшая обработка желудей (растрескивание, очистка и веяние) повышает эффективность только тогда, когда время пути собирателей в одну сторону достигает 25 часов. Это соответствует примерно 124,75 км2, что превышает размер территории коренных групп Калифорнии, зависящих от желудей.
• Мидии: когда собиратели используют метод сбора ощипывания, обработка в полевых условиях ожидается даже при коротких расстояниях перемещения, поскольку соотношение панциря и мяса позволяет собирателю повысить эффективность за счет удаления панциря. Зачистка почти всегда приводит к обработке в центральных местах, а не к обработке в полевых условиях, поскольку этот метод сбора приводит к получению большого процента мелких мидий с высоким соотношением панциря и мяса.

Понимание добывания пищи в центральных местах имеет значение для изучения формирования археологических памятников. Вариативность останков на местах может рассказать нам о мобильности: являются ли группы собирателями центральных мест, какой ресурс они картографируют, и степень их мобильности. Основываясь на центральном применении кормодобывания для переработки мидий и желудей, Bettinger et al. (1997) сделали несколько прогнозов относительно археологических ожиданий. Исследование показывает, что закупки с переработкой в ​​полевых условиях обходятся дороже, чем сбор и переработка ресурсов на месте. Эти результаты означают, что высокомобильные собиратели создадут свою базу в непосредственной близости от основных ресурсов, и вся обработка этих ресурсов будет осуществляться на месте. Менее мобильные группы населения, в свою очередь, будут привязаны лишь к небольшому количеству ресурсов, и ожидается, что они будут перерабатывать неместные ресурсы в ходе логистических закупок на больших расстояниях от своего центрального места. Переработка мусора с археологических памятников должна отражать изменения в мобильности.

• Желуди: места, где в археоботанических останках преобладают желуди, можно предположить как сезонные места высокомобильных собирателей, которые нанесли на карту желуди для сезонной переработки. Участки, на которых присутствует смесь археоботанических остатков с пониженным содержанием остатков желудей и растительного материала, который может быть потерян на ранних этапах полевой обработки, интерпретируются как менее мобильные поселения для проживания, характеризующиеся логистическими закупками.
• Мидии: Интерпретация археологических раковин мидий сложна, поскольку она зависит от состояния зарослей мидий, расстояния до зарослей мидий и типа используемого метода добычи. Однако в целом на участках, расположенных ближе к залежам мидий, раковина мидий должна быть крупнее из-за их ощипывания и потребления в домашних условиях. Ожидается, что на участках, удаленных от мест добычи мидий, раковины мидий будут разных размеров из-за их вскрытия. Присутствие большего количества мелких раковин мидий также может указывать на увеличение интенсификации ресурсов.

Археологический пример: добытчики серебра и пропаганда в Колорадо

Гловер (2009) использовал модель CPF, чтобы определить, эффективно ли шахтеры конца девятнадцатого века недалеко от Готики , штат Колорадо, выбирали места для добычи, учитывая затраты на транспортировку серебряной руды на фабрику, стоимость серебра и количество серебра на килограмм руды. . Оценки затрат, связанных с транспортировкой, были получены с помощью исследований в области физиологии для определения наиболее энергетически эффективного размера груза. Газетные статьи использовались для определения почасовой оплаты труда, которую мог бы получать шахтер, 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 отличались: газеты оптимистично заявляли, что месторождения серебра были гораздо более продуктивными, чем показали более точные заводские отчеты.

Эти оценки использовались для определения оптимального размещения мин. Ряд исторических мест добычи полезных ископаемых был зафиксирован 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 различными моделями CPF, основанными на газетной пропаганде и более реалистичными отчетами завода соответственно.

Шахтеры выбирали места, расположенные гораздо дальше, чем это было возможно, учитывая ценность серебра и его фактическое изобилие. Однако мины оказались на расстоянии, предсказанном оптимистическими оценками газет. Гловер предположил, что горняки, будучи новичками в этом районе, использовали стратегии социального обучения и основывали свои решения на газетной пропаганде и слухах, а не на индивидуальном опыте. Поэтому они выбрали места, которые находились слишком далеко, чтобы быть экономически выгодными.

Этнографический пример: моллюски на островах Торресова пролива

Моллюски являются примером ресурсов, на которые нацелена модель CPF – с тяжелым, громоздким, компонент с низкой полезностью (например, оболочка), окружающий меньший по размеру и более легкий компонент с высокой полезностью (например, мясо). Если собиратели по-разному обрабатывают и транспортируют добычу моллюсков, анализ состава навоза может неправильно оценить важность некоторых видов и их относительный вклад в доисторические диеты. Использование данных о поиске пищи из Мериама из Австралии Берд и Блидж Берд (1997) сравнивают наблюдения за сбором моллюсков на полях с отложения снарядов на жилых объектах и ​​проверить гипотезы модели CPF.

Мериамы и населяют острова Торресова пролива в Австралии, имеют меланезийское происхождение имеют прочные культурные и исторические связи с Новой Гвинеей. Они продолжают добывать морскую добычу такие ресурсы, как морские черепахи, рыбы, кальмары и моллюски. Бёрд и Блайдж Бёрд дирижировали Далее следует «очаговый индивидуальный поиск пищи» 33 детей, 16 мужчин и 42 женщин во время приливные периоды поиска пищи на рифовых отмелях и скалистых берегах . Технология кормодобывания включает 10- литровые пластиковые ведра, ножи с длинными лезвиями и молотки. Собиратели ограничены временем (2–4 часа во время отлива) и размер загрузки (ведро 10 л).

Крупные моллюски ( Hippopus hippopus и Tridacna spp. ), собранные на рифовой равнине, составляют более половины собранного съедобного веса, но, поскольку они почти всегда обрабатываются в полевых условиях, их панцири составляют лишь 10% отложений на жилом участке. Напротив, моллюски закатные ( Asaphis violascens ) и нериты ( Nerita undata ) обычно обрабатываются в домашних условиях. Таким образом, крупные моллюски были недостаточно представлены, а мелкие моллюски и нериты были перепредставлены в реконструированном рационе.

Поскольку поиск пищи на рифовых и каменистых берегах происходит в нескольких местах на разных расстояниях от жилого лагеря, авторы рассчитали средний порог обработки расстояния в одну сторону ( $z_{d1}$, в метрах) для каждого вида. Модель CPF точно предсказывает полевая обработка для большинства случаев кормления двустворчатых моллюсков на рифовых равнинах. Бегемот и Тридакны имеют небольшие пороговые расстояния обработки ( $z_{d1}$ = 74,6 и 137 соответственно), и ни один снаряд не возвращается в лагерь на расстоянии более 150 метров. Женская форма приближается 100%, но дети и мужчины реже делали оптимальный выбор, поскольку обычно корм для моллюсков оппортунистически и поэтому не всегда носите с собой соответствующие технология обработки.

Для брюхоногих моллюсков ( Lambis lambis , $z_{d1}$ = 278,7), модель точно предсказывает обработку только 58-59% времени. Частично это может быть связано с тем, что некоторые виды предпочитают готовить пищу внутри панциря (т. е. панцирь имеет некоторую полезность), а также с тем, что некоторые виды добычи готовятся в «обеденных лагерях», 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 перерабатывать и/или которые были собраны вблизи жилого или временного лагеря, не обрабатывались в полевых условиях. Виды, обработка которых требовала мало времени для увеличения прибыли и/или которые были собраны вдали от лагеря, подвергались обработке 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 сама раковина представляет ценность.

Этноархеологический пример: огурец и пиньон

Барлоу и Меткалф (1996) рассматривают вопросы обработки растительного сырья в полевых условиях. Решения собирателей центральных мест могут сбить с толку археологические интерпретации о вкладном растении материал для диеты. Уместны два взаимосвязанных вопроса: расположение центрального места и поле обработка.

Барлоу и Меткалф изучают археологические материалы из двух мест: Опасной пещеры и Хогупской пещеры в Район Большого Соленого озера . Эти сайты содержат доказательства использования сосны пиньон. ( Pinus monophylla ) и огурец ( Allenrolfea occidentalis ).

Образцы для экспериментальной обработки были получены из сохранившихся пиньоновых рощ и зарослей марихуаны. в окрестностях как пещерные места. Пиньон и маринованные водоросли собирали и обрабатывали в тщательно рассчитанные сроки. и контролируемые этапы. После каждого этапа отбиралась полезная, то есть съедобная, часть оставшегося материала. взвешивают и записывают перед переходом к следующему этапу. Этапы включали в себя: сбор, сушку и различные процессы (высушивание, шелушение, веяние и т. д.) для удаления несъедобных компонентов. Калорийность Затем значения образцов определялись с помощью лабораторного анализа. Эти значения, а также предполагаемые размеры грузов от 3 до 15 кг (в зависимости от размеров этнографической корзины) затем использовались для создания поля обработка прогнозов модели.

На расстоянии 15 километров от центра расчетная чистая рентабельность обработки партий пиньона и маринада в полевых условиях составляет 3000 и 190 калорий в час соответственно. Поскольку пиньон имеет более высокую общую норму прибыли, обработка полей дает более высокую норму прибыли. Поскольку у маринада меньшая отдача, не стоит затрачивать дополнительные усилия, необходимые для обработки полей. Таким образом, центральное место будет расположено ближе к зарослям марихуаны, чем к пиньону, чтобы более эффективно эксплуатировать ресурс с более низким рейтингом.

Эти результаты подразумевают, что археологические данные о маринаде в пещере могут переоценить его фактический вклад в рацион. Если собиратели решат селиться ближе к участкам, заросшим маринованными водорослями, и привезут с собой в основном необработанные растения, высокая плотность макрофоссилий в отложениях на этих участках будет присутствовать маринованных водорослей. Однако обратное верно для пиньона, который в основном перерабатывается в полевых условиях. Таким образом, в большинстве мест будет мало макрофоссилий, свидетельствующих о несъедобных частях пиньона, которые позже могут быть обнаружены археологами. Таким образом, относительное изобилие макроископаемых в большинстве случаев не отражается напрямую на относительном вкладе этих ресурсов в рацион собирателей центральных мест.

Модель

Базовая математика: один этап обработки

Эффект сглаживания кривой полезности, $U(t)$ сохраняя при этом постоянное время закупок и обработки $(x_{0},x_{1})$. Когда разница между полевой обработкой и транспортировкой целых предметов $(y_{1},y_{0})$ сокращается, следует ожидать увеличения времени транспортировки, при которой будет происходить обработка. Собиратель должен обрабатывать предметы, когда время транспортировки из центрального места превышает этот порог. (Адаптировано из Меткалфа и Барлоу, 1992 г.)

Цель модели обработки полей состоит в том, чтобы собиратель максимизировал скорость возврата за один проход туда и обратно от базы до участка. Модель обычно учитывает некоторое время в пути, что 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

$z=$ точка на оси транспортировки-времени, где обработка полей становится прибыльной

$x_{0}=$ время добывать необработанные ресурсы

$x_{1}=$ время для добычи и обработки большого количества ресурсов

$y_{0}=$ полезность загрузки без обработки поля

$y_{1}=$ утилита загрузки с обработкой полей

Тогда связь определяется следующим образом:

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

Со значениями полезности и времени обработки $(y_{1},x_{1})$ и необработанные грузы $(y_{0},x_{0})$, мы можем решить $z$. Правая часть уравнения представляет собой отношение относительной полезности*времени к полезности. Должны быть соблюдены два условия. Во-первых, переработанная нагрузка должна иметь более высокую полезность, чем необработанная нагрузка. Во-вторых, скорость возврата необработанной загрузки должна быть как минимум такой же, как скорость возврата обработанной загрузки. Формально,

Если $x_{1}>x_{0}$ затем $y_{1}>y_{0}$.

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

Несколько компонентов и несколько стадий обработки

Многие ресурсы состоят из нескольких компонентов, которые можно удалить во время обработки для повышения полезности. Модели многоэтапной обработки полей позволяют рассчитать пороговые значения перемещений для каждого этапа, когда ресурс содержит более одного компонента. По мере увеличения полезности на загрузку время, необходимое для обеспечения полной загрузки, увеличивается.

Преимущества каждого этапа обработки:

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

где

$A_{j}=$полезность компонента ресурса j

$B_{j}=$доля пакета, состоящего из компонента ресурса j до обработки

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

Затраты по времени на каждый этап обработки составляют:

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

где

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

$L=$вес оптимального размера груза для перевозки

$P=$вес немодифицированного пакета ресурсов

$M=$время, необходимое для обработки каждого пакета ресурсов

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

Теперь эти значения можно использовать для расчета. $z_{j}$, который является порогом перехода к этапу j . В дополнение к ресурсу с несколькими компонентами эта же модель обобщается к ресурсу с несколькими стадиями, каждая из которых состоит из нескольких ресурсов, каждый из которых может быть удален независимо друг от друга (т. е. без дополнительных затрат). Эту модель можно дополнительно обобщить на случай, когда несколько компонентов с дополнительными затратами могут быть удалены на нескольких этапах обработки посредством рекурсии.

Предположения

Кривые затухания транспорта демонстрируют снижение скорости возврата (кал/час), испытываемое собирателем в центральном месте, в зависимости от времени поездки туда и обратно. Порог перемещения из моделей обработки полей, $z_{j}$ представляет собой время прохождения, при котором обработка до следующего этапа обеспечит более высокие показатели возврата, на что указывает пересечение кривых затухания для двух последовательных этапов обработки. Заштрихованные области представляют оптимальную степень обработки по мере увеличения времени в пути.

Эта модель опирается на ряд предположений. Здесь перечислены самые важные.

• Люди стараются максимизировать скорость доставки за поездку туда и обратно. * Пакеты состоят как минимум из двух компонентов с разными коммунальными услугами.
• Оптимальный размер нагрузки меньше или равен доступным ресурсам.
• Время, проведенное вне лагеря, имеет альтернативные издержки , а время, проведенное в лагере, — нет. Таким образом, обработка в лагере не требует затрат.

Прогнозы

Модель обработки полей дает три ключевых прогноза.

1. Сумма, которую человек готов обработать, пропорциональна времени в пути. Это очевидно в $x_{0}$ и $x_{1}$ в уравнении выше. С $x_{1}$ — это количество времени, которое требуется человеку для переработки чего-либо на дополнительную стадию, и оно не зависит от количества времени, которое требуется человеку для первоначальной добычи ресурсов, и поскольку $x_{1}$ положительно, то его увеличение приведет к увеличению $z$.
2. Если обработка приводит к большей выгоде, то не нужно будет ехать так далеко, чтобы сделать обработку стоящей. Это ясно видно, поскольку пока выполняется условие 2, $y_{1}$ больше, чем $y_{0}$. Значит, эта часть уравнения будет отрицательной. Следовательно, если мы оставим все остальное без изменений и увеличим выгоду от обработки, время в пути, необходимое для того, чтобы обработка стала жизнеспособной, уменьшится.
3. Полевая обработка может увеличить время, в течение которого особь готова преследовать добычу. Если обработка добычи приносит достаточно большую выгоду, вы потратите больше времени на ее поимку. Мы можем увидеть это, посмотрев, где $x_{0}$ есть в этой модели. Поскольку оно взаимодействует с выгодой от обработки, изменение любого из них может изменить $z$.
4. Собирательство в центральных местах предсказывает, что собиратели будут оптимизировать свои маршруты и стратегии сбора ресурсов в зависимости от расстояния и прибыльности ресурсов по отношению к их центральному местоположению, стремясь максимизировать прирост энергии при минимизации транспортных расходов. Головоломка - еще один вопрос: почему деревья такие замечательные - и, возможно, LXX8tH6g. Эффективность переработки может варьироваться в зависимости от условий окружающей среды, таких как изобилие или нехватка ресурсов, что влияет на общую стратегию поиска пищи.

Кривые затухания транспорта демонстрируют снижение скорости возврата (кал/час), испытываемое собирателем в центральном месте, в зависимости от времени поездки туда и обратно.

См. также

• Теория оптимального кормодобывания