이상적인 자유분배

Ideal free distribution

생태학에서 이상적인 자유분배(IFD)는 자원 경쟁을 최소화하고 적합성을 극대화하기 위해 모집단의 개인이 자신의 환경 내의 여러 자원 조각 사이에 자신을 분배하는 이론적인 방법이다.[1][2] 이 이론은 다양한 패치로 집적될 개별 동물의 수는 각 동물에서 이용할 수 있는 자원의 에 비례한다고 말한다. 예를 들어 패치 A에 패치 B보다 두 배 많은 리소스가 포함되어 있는 경우 패치 A에서 검색하는 개인은 패치 B에서보다 두 배 더 많을 것이다.

'이상적'이란 말은 동물들이 각 패치의 품질을 인식하고 있으며, 최고 품질의 패치를 찾아다닌다는 것을 의미한다. "자유"라는 용어는 동물들이 보호받지 않고 다른 곳으로 이동할 수 있다는 것을 의미한다. 비록 이러한 가정이 자연에서 항상 유지되는 것은 아니지만, IFD에 도달하기 전에 모집단이 자연스럽게 패치 사이를 이탈하더라도,[citation needed] IFD를 지지하기 위해 수행된 실험은 여전히 많다. IFD 이론은 여전히 동물의 포획 행동을 분석하는데 사용될 수 있다. 그러한 행동이 IFD를 지지하는지 아니면 위반하는지.

가정 및 예측

이상적인 자유분배 이론은 다음과 같은 몇 가지 가정과 예측에 기초한다.

가정

1) 사용 가능한 각 패치는 각 패치의 사용 가능한 리소스 양에 따라 결정되는 개별 품질을 가진다. 각 패치에는 아직 경쟁이 없기 때문에, 개인은 단지 사용 가능한 자원만을 기준으로 각 패치의 품질을 평가할 수 있다.

2) 개인은 최고 품질의 패치로 자유롭게 이동할 수 있다. 그러나, 이것은 한 종 내의 지배적인 개인에 의해 침해될 수 있으며, 이들은 약한 개체가 이상적인 영역에 도달하지 못하게 할 수 있다.

3) 개개인은 이상적인 패치를 선택할 수 있도록 각 패치의 가치를 알고 있다.

4) 주어진 패치의 개인 수를 늘리면 스크램블 경쟁의 증가나 간섭 경쟁의 증가를 통해 패치의 품질이 저하된다.

5) 모든 개인은 경쟁적으로 평등하기 때문에 모두 똑같이 사냥을 할 수 있고 이상적인 패치를 선택할 수 있다.

예측

일단 가정이 충족되면, IFD 이론은 개인 집단이 동일한 내재가치를 가진 패치들 사이에 균등하게 분포할 것이라고 예측한다. 처음에는 다양한 편차가 발생할 수 있지만, 결국 패치는 각 패치가 포함하는 리소스의 양에 비례하는 개인 수를 수용할 것이다. 이 경우 동일한 내재가치의 패치는 각 패치에 동일한 수의 개인을 허용한다. 이 시점에서 개인의 상태를 내시 평형이라고 한다. 일단 개인이 내시 평형을 이루게 되면, 모든 개인이 동일한 혜택을 받기 때문에 다른 패치로의 이동은 불리할 것이다.

그림 1.

선천적 가치 또는 내재가치가 같지 않은 패치에 대해서는 여전히 동일한 분포원리를 적용할 수 있다. 다만 각 패치의 자원량이 불평등할 수밖에 없어 각 패치의 개인 수는 다를 것으로 전망된다. 각 패치에는 불평등한 수의 경쟁자가 있음에도 불구하고 그들은 여전히 내시 평형에 도달할 것이다. 이 평형은 그림 1의 빨간색 선으로 나타나는데, 그림 A에는 5명의 개인이 있고, 그림 B에는 8명의 개인이 있음에도 불구하고 모든 개인이 동일한 공급률을 보인다. 그림에서, 우리는 최초의 6개 위조범들이 더 나은 본질적 품질 때문에 패치 B에 정착한다고 유추할 수 있지만, 경쟁이 치열해지면서 패치 A의 품질이 7번째 개인에게 더 유리하게 작용한다. 이 그림은 서식지 일치 효과를 나타내며, 이 효과를 통해 패치에서 개인 비율이 해당 패치에서 사용 가능한 리소스의 비율에 해당된다.[3]

지원

실험자료

소셜 거미의 한 종인 아넬로시무스 엑시미우스는 협력적으로 함께 살며 큰 웹 커뮤니티를 형성한다. 잡히는 곤충은 표면적 스케일링으로 개체수가 증가하면서 감소하지만 거미줄 크기가 커 먹잇감이 늘어났다. 중간 인구 1000명에서는 1인당 먹이 바이오매스가 극대화됐다. 이 결과는 개체수와 생태학적 조건의 관찰된 결과와 일치한다. - 더 큰 곤충이 없는 지역은 더 작은 거미 집단을 가지고 있다.[4]

범블비는 서로 다른 과즙 생산의 꽃에서 꽃(화폐)당 이득의 균등화가 이루어지도록 체계적으로 자신을 분배한다. 벌도 식물 밀도와[5] 미분즙 분포에 따라 비례적으로 분배되었다.[6] 셀러스 야생견에서 관찰된 팩 크기가 1인당 일일 음식 섭취 결과와 일치하지 않았다. 그러나, 통화로 사냥하기 위해 멀리 이동한 것을 감안했을 때, 관측된 팩 크기는 최적치에 가까웠다.[7]

불평등한 경쟁자

이상적인 자유분배 가설은 모든 개인이 경쟁적 능력에서 동등하다고 가정한다. 그러나 모집단 내 개인의 경쟁적 능력이나 가중치가 다를 경우에도 이러한 차이를 설명하는 한 이상적인 자유분배가 여전히 대부분 유지된다는 것을 보여주는 실험 증거가 있다. 이러한 다양한 경쟁적 가중치를 설명함에 있어, 동물들은 각 서식지에서 그들의 경쟁적 가중치가 그곳에 존재하는 자원의 비율과 일치하도록 분포한다. 예를 들어, 한 실험에서 경쟁력에 차이가 있는 금붕어는 그들의 경쟁적 무게에 비해 섭취율을 극대화하는 방식으로 행동했다. 한 부지의 평균 어류 등급은 고자원밀도 부지와 저자원밀도 부지의 총 어류 수와 반비례하므로, 경쟁 능력과 고자원 밀도 부지에서 소비되는 시간 사이에는 상관관계가 없었다. 서로 다른 경쟁 능력을 가진 이상적으로 분포된 금붕어 개체군에서 예상했듯이, 각 경쟁 무게의 섭취율은 사이트마다 다르지 않았다.[8]

또한, 코호 연어의 포징 행동은 동등한 경쟁자 모델에 의해 예측된 이상적인 자유 분배를 지지하지 않지만, 경쟁적 불평등을 포함하는 이상적인 자유 분배를 지지한다. 즉, 어획량의 분포는 경쟁적 가중치의 분포와 현저하게 차이가 있었다. 불량한 패치와 좋은 패치에 노출되었을 때, 물고기는 경쟁적인 무게의 단위당 보상이 양쪽 패치에 동일하도록 분배되었다. 이 실험은 서식지 선택에 경쟁적 가중치를 포함시키면 동물 분포의 예측을 개선할 수 있다는 것을 증명한다.[9]

또 다른 예에서, 포퓰러스의 잎에서 풀을 뜯기 위한 사탕수수 뿌리 진딧물 줄기 엄마들 간의 경쟁도 일반적으로 '이상적 자유분배'를 따르는 것으로 나타났다. 봄에 부화한 암컷 진딧물들은 가장 큰 잎의 줄기에 가장 가까운 곳을 담그기 위해 서로 경쟁한다. 작은 잎에 정착하는 것과 다른 진딧물과 잎을 나누는 것 둘 다 줄기모양의 생식 성공률을 감소시키지만 진딧물은 1갤, 2갤, 3갤의 잎에 있는 개개인의 평균 생식 성공률은 같은 방식으로 정착한다. 그러나 생식 성공은 같은 잎사귀 안에서 불평등하며, 잎의 기저에 더 가까이 정착하는 줄기 엄마들은 원위적으로 정착하는 엄마들보다 더 높은 건강성을 가지고 있다.[10]

주어진 모집단에서 개인의 경쟁력의 차이는 또한 각 모집단이 이상적인 자유분포를 유지하는 여러 가지 가능한 내쉬 평형 분포로 귀결되는 경향이 있다. 예를 들어, 우수한 선수가 낮은 선수보다 두 배나 높은 점수를 획득할 경우, IFD를 지탱할 수 있는 시나리오는 우수한 선수 4명과 열악한 선수 8명이 특정 현장에서 점유할 수 있으며, 각각 경쟁 중량 단위당 동일한 순보수를 얻을 수 있다. IFD를 지지하는 추가적인 조합도 존재할 수 있다. 개인이 패치 사이를 차선적인 방식으로 이동할 때에도 가능한 평형성의 분포는 영향을 받지 않는다.[11]

단점

이상적인 자유분포는 여러 종의 행동을 설명하는 데 사용될 수 있지만, 완벽한 모델은 아니다. IFD가 행동 결과를 정확하게 예측하지 못하는 많은 상황이 남아있다.

IFD로부터의 편차

이상적인 자유분배는 최적의 포경 모델로서 두 포경지 사이의 개인 비율이 그 두 사이트의 자원 비율과 일치할 것이라고 예측한다. 이 예측은 개인의 응답률이 그 응답에 대해 개인이 받는 긍정적 강화에 비례한다는 개인 선택의 매칭법과 유사하다. 그래서 동물들은 그들에게 가장 많은 혜택을 주는 곳으로 갈 것이다.

그러나 이 예측은 각 개인이 스스로 행동할 것으로 가정한다. 그것은 사회적 행동의 예인 집단 선택과 관련된 상황에는 적용되지 않는다. 2001년에 크래프트 외 연구진은 IFD가 인간을 이용한 집단 선택에 대한 예측을 실험하는 실험을 수행했다.[12] 이 실험은 경품을 향한 점수를 얻기 위해 청색 카드와 적색 카드 중 하나를 선택하는 참가자들을 포함했다. 각 그룹의 카드 선택이 포인트 비율과 관련하여 그래프로 작성되었을 때, 경사면이 일부 언더매칭을 보여주었는데, 이는 매칭법에서 벗어난 것이다. 언더매칭은 두 패치의 포일러 비율(이 경우 카드당 몇 명이 뽑았는지)이 두 패치의 리소스 비율(각 카드가 가치가 있는 포인트)보다 적은 상황이다. 결과는 IFD가 결과를 예측할 수 없다는 것을 보여준다. 그러나, 그들은 또한 집단 선택이 긍정적인 강화를 극대화하기 위한 개인의 성향에 의해 동기 부여된다면 집단 선택에 이상적인 자유 분배를 적용하는 것이 가능하다는 것을 보여준다.

IFD를 지원하지 않는 실험 데이터

IFD는 이전에 언급된 가정에 의존하고 있으며 이러한 모든 특성은 야생에서 충족되지 않을 수 있다는 것을 명심해야 한다. IFD의 테스트가 제대로 실행되지 않아 예측을 따르는 것처럼 보이지만 실제로는 그렇지 않다고 보는 시각도 있다.[13] 이것은 동물 행동주의자들이 IFD가 진짜 현상인지 아닌지에 대한 의견을 나누게 한다.

IFD의 예측을 테스트하는 실험에서, 가장 수익성이 낮은 패치에서는 더 많은 개인과 가장 부유한 패치에서는 부족이 발생하는 경향이 있다. 이 분포는 곤충, 물고기, 새의 종에 걸쳐 발견된다. 그러나 원래 가정은 수정되었고 IFD와 관련된 실험에서 구현되었다.

한 실험은[14] 스틱백피쉬에서 IFD의 이러한 위반을 보여주었다. 그는 실제 관측과 IFD가 기술한 관측은 일관성이 없다고 보았다. 더 많은 물고기들이 더 적은 다프니아(찾아가는 먹이)로 그 지역에 흩어지는 경향이 있었고, 더 많은 물고기들은 방문객들의 부족을 가지고 있었다. 또한 시클리드[15] 피쉬는 자원 관련 예측 수치와 실제 분산 수치의 미묘한 차이를 보였다.

케네디와 그레이는[13] IFD 실험을 재분석하기 위해 일치법을 활용했다. 심리학자들이 이 법칙에 대한 테스트를 수행할 때, 그들은 엄격한 일치 관계로부터의 편차를 설명하기 위해 더 민감한 수단을 사용한다. 케네디와 그레이는 이 방법을 이용하여 이전의 IFD 실험의 유효성을 시험한다. 이 분석을 이용하면, 자원률보다 분포가 덜 극단적일 때, 과소 매칭을 설명할 수 있다. 한 패치가 다른 패치에 비해 선호도가 높은 것으로 보이면 리소스 비율의 편향성을 고려한다. 이러한 두 가지 일치 관계는 각 사이트의 숫자에 대한 로그 비율의 회귀에 의해 평가된다.

그들이 발견한 결과는 IFD 예측을 지원하지 않으며 일부는 현재 모델이 너무 단순하다는 의미로 이 결과를 받아들인다. 동물 행동주의자들은 개체 수가 가장 적은 사이트에 더 많은 개인을 항상 더 많은 개인을 두는 궁극적인 결과를 나타내는 모델 수정을 제안했다. 포경 모집단의 분포를 정확하게 예측하기 위해서는 경쟁적 상호작용, 사이트 간 이동의 영향, 개체 수, 이러한 동물의 지각 능력, 각 패치의 상대적 및 절대적 자원 가용성에 대한 지식이 필요하다.

참고 항목

참조

  1. ^ 1972년 S. D. Fretwell. 계절 환경의 모집단. 프린스턴, NJ: 프린스턴 대학 출판부.
  2. ^ Fretwell, S. D. & Lucas, H. L. Jr. 1970. 영토적 행동과 새들의 서식지 분포에 영향을 미치는 다른 요소들에 대해. I. 이론적 발전. 액타 바이오테레티카 19: 16–36.
  3. ^ Danchin, E, Giraldau, L.A., & Cézilly, F.(2008). 행동 생태학. 옥스퍼드: 옥스퍼드 대학 출판부
  4. ^ 입, E, 파워스, K, & Aviles, L. (2008) 큰 먹잇감의 협동 포획은 거미 사회가 직면한 스케일링 과제를 해결한다. PNAS, 105(33), 11818-11822. doi:10.1073/pnas.0710603105.
  5. ^ 드레지그, H. (1995년). 범블비를 위한 꿀의 이상적인 자유분배. 오이코스, 72(2), 161-161-180. https://www.jstor.org/stable/3546218
  6. ^ J.N. 아브라함(2005) 곤충 선택과 꽃 크기 이형성: 성적 선택 또는 자연 선택? 곤충 행동 저널, 18(6), 743–756. https://doi.org/10.1007/s10905-005-8737-1
  7. ^ 크레엘&크릴. (1995년). 아프리카 들개들의 집단 사냥과 짐싸기 크기, 리카온 픽토스. 동물 행동, 50(5), 1325-1339. doi:10.1016/0003-3472(95)80048-4.
  8. ^ 서덜랜드, W.J., C.R. 타운젠드, J.M. 패트모어. "불평등 경쟁자와 함께 이상적인 자유분배의 시험" 행동생태학과 사회생물학. 23.1 (1988) : 51-53.
  9. ^ 그랜드, 타마라. "청소년 코호 연어에 의한 현장 선택 강제화: 불평등 경쟁자들의 이상적인 자유분배" 동물 행동. 53.1 (1997년): 185-196.
  10. ^ Whitham, Thomas G. (April 1980). "The Theory of Habitat Selection: Examined and Extended Using Pemphigus Aphids". The American Naturalist. 115 (4): 449–466. doi:10.1086/283573. JSTOR 2460478. S2CID 83753051.
  11. ^ 렉스턴, 그래미, 스튜어트 험프리. "불평등 경쟁자의 이상적 자유분배" 진화 생태 연구 1.5 (1999): 635-640.
  12. ^ 크래프트, J. R., Baum, W. M., & Burge, M. J. (2002). 그룹 선택과 개별 선택: 이상적인 자유 분배를 통해 인간의 사회적 행동을 모델링. 행동 과정, 57(2-3), 227-240. doi:10.1016/S0376-6357(02)00016-5
  13. ^ Jump up to: a b Kennedy, M, & Gray, R. D. (1993) 생태이론은 포획 동물의 분포를 예측할 수 있는가? 이상적인 자유분배에 대한 실험의 비판적 분석. 오이코스, 68(1), 158-166. https://www.jstor.org/stable/3545322에서 검색됨
  14. ^ 1979년 M. M. 밀린스키. 스틱백(stickleback)에서 진화적으로 안정적인 먹이 공급 전략. 지에츠크리트 털 티어싸이로 51:36-40
  15. ^ 고딘, J.G. & Kinleyside, M.H.A. 1984. 치클리드 물고기에 의한 패치하게 분포된 먹이 포획: 이상적인 자유 분포 이론의 시험. 동물 행동 32: 120-131.

외부 링크