Modelos de optimalidad: comportamiento animal y teoría de la búsqueda de alimento óptima

Un acto de equilibrio

Todos los seres vivos necesitan energía para sobrevivir, y para los animales esto significa obtener alimento. Pero la actividad metabólica de adquirir alimentos también utiliza energía. Sobrevivir se reduce a un simple análisis de costo-beneficio , donde la cantidad de energía que puede recibir de un alimento dado se equilibra con la cantidad de energía necesaria para obtenerlo. En otras palabras, los animales necesitan consumir la misma cantidad de energía, o más, de la que gastan en su actividad diaria. Nuestras decisiones económicas diarias funcionan de la misma manera: asegurándonos de no gastar más dinero del que ganamos. A partir de este concepto, se pueden establecer modelos predictivos sobre el comportamiento económico humano. Asimismo, los biólogos de vida silvestre han establecido modelos de optimalidadpara predecir el comportamiento animal. Estos modelos pueden ilustrar qué comportamientos son óptimos para la supervivencia basados ​​en el concepto de costo-beneficio.

Optimización de alimentos

Al comparar el comportamiento animal con la forma en que los humanos administran sus finanzas, es importante enfatizar una diferencia clave: ¡no existe tal cosa como usar crédito y endeudarse cuando se trata de la adquisición de alimentos y la supervivencia! Si un organismo utiliza constantemente más energía de la que consume, morirá de hambre. Este es el quid de la teoría del forrajeo óptimo , el modelo de optimalidad que predice el comportamiento de los animales basándose en el equilibrio entre la adquisición de alimentos y el gasto de energía en el proceso.

Este gráfico muestra un ejemplo de tiempo de alimentación óptimo para un animal que pasta en un parche, en el que el tiempo de tránsito al parche y el tiempo que pasa pastando son variables opuestas en la adquisición de energía, mostradas como ingesta acumulativa de recursos.

Tipos de forrajeo

Los modelos óptimos de alimentación variarán según el tipo de alimentación que practique una especie animal, dado su papel en el ecosistema o su nicho . Por ejemplo, los depredadores de alto nivel, como los leones o los lobos, deben ejercer una energía significativa para perseguir presas que se mueven rápidamente. Pero una vez que han atrapado a su presa, digamos una gacela, el denso contenido calórico de la carne proporciona una gran recompensa, lo que les permite pasar días sin tener que cazar de nuevo. Los leones pasan la mayor parte del tiempo descansando, ahorrando energía para la caza, y pueden dejar pasar a una gacela particularmente rápida como presa si atraparla requiere demasiada energía.

Los depredadores como los leones tienen que gastar mucha energía para atrapar a sus presas, pero la presa proporciona importantes calorías.

Ahora miremos la gacela. Es un herbívoro, por lo que sus comportamientos de alimentación serán muy diferentes a los del león. La hierba no es muy densa en calorías, pero tampoco requiere mucha energía para obtenerla, a menos que la gacela deba viajar grandes distancias para encontrarla. Pero la gacela todavía necesita muchas calorías para tener la energía necesaria para correr más rápido que el león. Por lo tanto, la energía necesaria para sobrevivir es algo más que metabolizar, ¡también se trata de escapar del peligro! Esta es la razón por la que una gacela pasa la mayor parte del día pastando: la hierba requiere muy poca energía para obtener y proporciona una energía comparativamente baja cuando se come, pero se necesita mucha energía para escapar de los depredadores.

Los animales que pastan, como las gacelas, deben pasar la mayor parte de su tiempo buscando comida, a pesar de que requiere relativamente poca energía, ya que también deben usar energía para escapar de los depredadores.

Tanto en el caso del león como de la gacela, existen varias variables y limitaciones en sus hábitos de alimentación que, en última instancia, dan forma a sus comportamientos. Estos diferentes comportamientos de alimentación no son elegidos conscientemente por los animales; los recolectores exitosos sobreviven para reproducirse y transmitir esos comportamientos a sus crías, mientras que los recolectores no exitosos no sobreviven para reproducirse. Por lo tanto, los comportamientos óptimos de búsqueda de alimento están determinados por la selección natural . Los cambios en el medio ambiente o las relaciones ecológicas pueden hacer que los comportamientos de búsqueda de alimento también cambien con el tiempo, digamos si se introduce un nuevo depredador en un área. El estudio de modelos de optimalidad es, por tanto, muy dinámico.

Optimización de reproducción

Al igual que en la teoría de la búsqueda de alimento, la energía necesaria para reproducirse también se incluye en el equilibrio. Los organismos solo tienen éxito evolutivo si finalmente se reproducen y transmiten sus genes. Entonces, desde el punto de vista de la selección, la reproducción es una compra de energía necesaria. Por lo tanto, los comportamientos reproductivos generalmente han evolucionado para no ser demasiado costosos de energía dadas las otras demandas de energía de un organismo.

Resumen de la lección

Adquirir la energía necesaria para la supervivencia implica un equilibrio de costes y beneficios . Los modelos de optimalidad evalúan este equilibrio en los seres vivos y la teoría de la búsqueda de alimento óptima lo aplica directamente a la adquisición de alimentos. Los seres vivos deben lograr un equilibrio entre la energía utilizada para adquirir alimentos y la energía proporcionada por los alimentos. Diferentes comportamientos de alimentación tienen éxito en diferentes especies según su nicho ecológico.. La densidad y el contenido energético de los alimentos varían, al igual que la energía necesaria para obtenerlos. También intervienen otros factores complejos, como la energía necesaria para escapar de los depredadores y reproducirse. A medida que cambian los entornos y las relaciones ecológicas, también pueden cambiar los comportamientos de búsqueda de alimento y depredador-presa, por lo que los modelos de optimización también cambian.