Central plats födosök

Central place foraging- teorin ( CPF ) är en evolutionär ekologisk modell för att analysera hur en organism kan maximera födosökningshastigheten när den färdas genom ett fläck (en diskret resurskoncentration), men upprätthåller nyckelskillnaden för en födosökare som reser från en hemmabas till en avlägsen födosökare plats snarare än att bara passera ett område eller färdas på måfå. CPF utvecklades ursprungligen för att förklara hur rödvingade koltrastar kan maximera energiåtervinningen när de reser till och från ett bo. Modellen har förfinats ytterligare och använts av antropologer som studerar mänsklig beteendeekologi och arkeologi .

Fallstudier

Central plats födosök hos icke-mänskliga djur

Orians och Pearson (1979) fann att rödvingade koltrastar i östra Washington State tenderar att fånga ett större antal bytesdjur av enstaka arter per resa jämfört med samma art i Costa Rica , vilket förde tillbaka stora enstaka insekter. Costaricanska koltrastars specialisering på födosökning tillskrevs ökade kostnader för sökning och hantering av nattligt födosök, medan fåglar i östra Washington söker föda dagligen efter bytesdjur med lägre sök- och hanteringskostnader. Studier med sjöfåglar och sälar har också funnit att laststorleken tenderar att öka med födosöksavståndet från boet, vilket förutspåtts av CPF. Andra centrala födosökare, såsom sociala insekter , visar också stöd för CPF-teorin. Europeiska honungsbin ökar sin nektarbelastning när restiden till nektarplatser från en bikupa ökar. Det har visat sig att bävrar företrädesvis samlar träd med större diameter när avståndet från deras stuga ökar.

Arkeologisk fallstudie: ekollon och musslor i Kalifornien

För att tillämpa den centrala födosöksmodellen på etnografiska och experimentella arkeologiska data som drivs av medelområdesteori, Bettinger et al. (1997) förenklar Barlow och Metcalfs (1996) centrala platsmodell för att utforska de arkeologiska implikationerna av ekollon ( Quercus kelloggii ) och musslor ( Mytilus californianus ) tillvaratagande och bearbetning. Denna modell förutsätter att odlare samlar resurser på avstånd från sin centrala plats med målet att effektivt återföra resursen hem. Restiden förväntas avgöra i vilken grad födosökare kommer att bearbeta en resurs för att öka dess användbarhet innan de återvänder från en födosöksplats till sin centrala plats. Transportmöjligheter i ursprungslandet Kalifornien etablerades genom att mäta volymen av lastkorgar och extrapolera lastvikten baserat på etnografiska data om korganvändning.

Etnografiska och experimentella data användes för att uppskatta användbarheten vid varje möjlig bearbetningsstadium. Genom att undersöka ekologi och anskaffningsmetoder användes den centrala födosöksmodellen för att förutsäga de förhållanden under vilka fältbearbetning av de två arterna kommer att ske.

Ekollon: De flesta stadier av ekollonbearbetning är extremt tidskrävande men ökar endast marginellt användbarheten, därför förutspår modellen för födosök på centrala platser att ekollonen endast bör torkas innan de transporteras till den centrala platsen. Ytterligare bearbetning av ekollon (knäckning, skakning och vinkling) ökar effektiviteten endast när foderodlares envägsresa når 25 timmar. Detta motsvarar cirka 124,75 km, vilket överstiger territoriets storlek för infödda grupper i Kalifornien som är beroende av ekollon.
Musslor: När foderodlare använder plockningsmetoden förväntas fältbearbetning även med korta transportavstånd, eftersom förhållandet mellan skal och kött gör att foderfoder kan öka effektiviteten genom att ta bort skal. Strippning kommer nästan alltid att resultera i central platsbearbetning, snarare än fältbearbetning, eftersom denna skördemetod resulterar i upphandling av en hög andel små musslor med hög kvot mellan skal och kött.

En förståelse av centralt födosök har implikationer för att studera arkeologisk platsbildning. Variabiliteten av lämningar på platser kan berätta för oss om rörlighet – om grupper är centrala platsforagerare eller inte, vilken resurs de kartlägger till och deras grad av rörlighet. Baserat på central plats födosök ansökan för bearbetning av musslor och ekollon, Bettinger et al. (1997) gör flera förutsägelser för arkeologiska förväntningar. Studien visar att upphandling med fältförädling är dyrare jämfört med födosök och bearbetning av resurser i bostäder. Dessa resultat antyder att mycket mobila foderuppfödare kommer att etablera en hemmabas i närheten av stapelresurser, och all bearbetning av dessa resurser kommer att ske i hemmet. Mindre mobila befolkningar i bostäder skulle i sin tur bara kartläggas på ett fåtal resurser och skulle förväntas fältbearbeta icke-lokala resurser på logistiska upphandlingar på större avstånd från deras centrala plats. Bearbetning av skräp från arkeologiska platser bör återspegla förändringar i rörlighet.

Ekollon: Platser där de arkeobotaniska lämningarna domineras av ekollon kan antas vara säsongsbetonade platser för mycket rörliga foderälskare som har kartlagts på ekollon för säsongsbearbetning. Platser som har en blandning av arkeobotaniska lämningar med ett minskat överflöd av ekollonrester och växtmaterial som skulle gå förlorat i tidiga skeden av fältbearbetning tolkas som mindre mobila bosättningar som kännetecknas av logistisk upphandling.
Musslor: Tolkning av arkeologiskt musselskal är komplicerat eftersom det är beroende av musselbäddarnas tillstånd, avståndet till musselbäddarna och vilken typ av skördemetod som används. Generellt sett bör dock platser närmare musselbäddar ha större musselskal på grund av plockning och bostadskonsumtion. Platser långt från musselanskaffningsbäddar förväntas ha en blandning av musselstorlekar på grund av strippning. Förekomsten av större mängder små musselskal skulle också kunna indikera en ökad resursintensivering.

Arkeologisk fallstudie: silvergruvarbetare och propaganda i Colorado

Glover (2009) använde en CPF-modell för att avgöra om silvergruvarbetare från slutet av 1800-talet nära Gothic , Colorado , valde gruvplatser effektivt med tanke på kostnaderna för att transportera silvermalm till bruket, värdet på silver och mängden silver per kilogram malm . Uppskattningar av kostnaderna för transport erhölls med hjälp av forskning från fysiologi för att bestämma den mest energieffektiva laststorleken. Tidningsartiklar användes för att fastställa timlönen som en gruvarbetare kunde tjäna om de arbetade i stan istället. Tidningar användes också för att uppskatta värdet av silver vid den tiden, och uppskattningar av mängden silver per kilogram malm erhölls genom register från områdets silverbruk, såväl som genom tidningar. Dessa skilde sig åt, och tidningarna hävdade optimistiskt att silverfyndigheter var mycket mer produktiva än de mer exakta bruksregistren visade.

Dessa uppskattningar användes för att bestämma den optimala placeringen av minor. Ett antal historiska gruvplatser registrerades med GPS . Dessa data användes för att beräkna lägsta kostnadsvägar från gruvorna till gotiken, vilket gav avstånden till den centrala platsen. Resultaten jämfördes med två olika CPF-modeller baserade på tidningspropaganda respektive de mer realistiska bruksrekorden.

Gruvarbetare valde platser som var mycket längre bort än möjligt med tanke på silvervärdet och dess faktiska överflöd. Minorna var dock inom det avstånd som förutspåtts med hjälp av de optimistiska tidningsuppskattningarna. Glover föreslog att gruvarbetare, eftersom de var nya i området, använde sociala lärandestrategier och baserade sina beslut på tidningspropaganda och rykten, snarare än individuella erfarenheter. Därför valde de platser som låg för långt bort för att vara ekonomiskt lönsamma.

Etnografisk fallstudie: skaldjur i Torres Strait Islands

Skaldjur är ett exempel på de resurser som CPF-modellen riktar sig till – de med en tung, skrymmande, lågnyttig komponent (t.ex. skal) som omger en mindre, lättare högnyttig komponent (t.ex. kött). Om foderälskare på olika sätt fältbearbetar och transporterar skaldjursbytesobjekt, kan analyser av mittsammansättningen felaktigt uppskatta betydelsen av vissa arter och deras relativa bidrag till förhistoriska dieter. Med hjälp av födosöksdata från Meriam i Australien jämför Bird och Bliege Bird (1997) observerade skaldjursfältförvärv med skalavsättning på bostadsområden och testar hypoteserna för CPF-modellen.

Meriam bor i Torres Strait Islands i Australien, är av melanesisk härkomst och har starka kulturella och historiska band till Nya Guinea . De fortsätter att skörda marina resurser som havssköldpaddor, fiskar, bläckfisk och skaldjur. Bird och Bliege Bird genomförde "fokala individuella födosökningsföljer" av 33 barn, 16 män och 42 kvinnor under tidvattenfôrsökningstillfällen på revlägenheter och klippstränder . Foderteknologi inkluderar 10-liters plasthinkar, långbladiga knivar och hammare. Foderhackare är begränsade av tid (2–4 timmar vid lågvatten) och laststorlek (10-liters hink).

Stora musslor ( Hippopus hippopus och Tridacna spp. ) som samlats på revet utgör över hälften av den ätbara vikten som samlas in, men eftersom de nästan alltid fältbearbetas utgör deras skal endast 10 % av nedfallet på bostäder. Däremot behandlas solnedgångsmusslor ( Asaphis violascens ) och neriter ( Nerita undata ) vanligtvis i bostadsområden. Stora musslor var därför underrepresenterade medan små musslor och neriter var överrepresenterade i den rekonstruerade kosten.

Eftersom födosök på platt och stenig strand förekommer på flera platser på varierande avstånd från bostadslägret, beräknade författarna det genomsnittliga envägsreseavståndet ( ${\displaystyle z_{d1}},$ i meter) för varje art . CPF-modellen förutsäger noggrant fältbearbetning för majoriteten av fältsökningshändelser för musslor. Hippopus och Tridacna har små bearbetningströskelavstånd ( $z_{d1}$ = 74,6 respektive 137), och inget skal returneras till lägret på avstånd över 150 meter. Kvinnors passform närmar sig 100 %, men barn och män gjorde det optimala valet mer sällan eftersom de vanligtvis letar efter skaldjur opportunistiskt och därför inte alltid har den lämpliga bearbetningstekniken.

För gastropoder ( Lambis lambis , $z_{d1}$ = 278,7) förutsäger modellen exakt bearbetning endast 58-59 % av tiden. Detta kan delvis bero på en preferens för att tillaga vissa arter inuti sina skal (dvs. skalet har en viss nytta), eller också på att vissa bytesföremål tillagas på "middagsläger" snarare än i bostadslägret. A. violascens och N. undata fältbehandlas aldrig, vilket överensstämmer med deras stora bearbetningströskelavstånd (2418,5 respektive 5355,7).

Totalt sett bearbetades inte bytestyper som var svåra eller ineffektiva att bearbeta och/eller som samlades in i närheten av boendet eller det tillfälliga lägret. Arter som krävde kort bearbetningstid för att öka avkastningen och/eller som samlades in långt från lägret fältbearbetades. Fältbearbetningsförutsägelserna för CPF-modellen kan vara felaktiga där skaldjur transporteras hela för att bibehålla färskhet för senare konsumtion eller handel, eller där skalet i sig är värdefullt.

Etnoarkeologisk fallstudie: pickleweed och pinon

Barlow och Metcalfe (1996) tar upp frågorna om fältbearbetning av växtmaterial. Beslut av födosökare på centralorter kan förvirra arkeologiska tolkningar av växtmaterialets bidrag till kosten. Två inbördes relaterade frågor är relevanta: platsen för den centrala platsen och fältbearbetning.

Barlow och Metcalfe studerar arkeologiskt material från två platser, Danger Cave och Hogup Cave, i området kring Great Salt Lake . Dessa platser innehåller bevis för användning av pinon tall ( Pinus monophylla ) och pickleweed ( Allenrolfea occidentalis ).

Prover togs för experimentell bearbetning från bevarade pinonlundar och pickleweed-fläckar i närheten som grottplatser. Piñon och pickleweed skördades och bearbetades i noggrant tidsbestämda och kontrollerade steg. Efter varje steg vägdes den användbara, dvs ätbara, delen av det återstående materialet och registrerades innan man fortsatte till nästa steg. Stadier bestod av: insamling, torkning och en mängd olika processer (torkning, skrovning, urtagning, etc.) för att avlägsna oätliga beståndsdelar. Kalorivärden för proverna bestämdes sedan via laboratorieanalys. Dessa värden, såväl som antagna laststorlekar från 3 till 15 kg (baserat på etnografiska lastkorgstorlekar) användes sedan för att generera fältbearbetningsmodellförutsägelser.

På ett avstånd av 15 kilometer från den centrala platsen är de beräknade nettoåtergångshastigheterna för fältbearbetningslaster av pinon och pickleweed 3 000 respektive 190 kalorier per timme. Eftersom pinon har högre totala avkastningsgrader, ger fältbearbetning en högre avkastning. Eftersom pickleweed har en lägre avkastning är det inte värt att lägga ner den extra ansträngning som krävs för fältbearbetning. Därför kommer den centrala platsen att ligga närmare pickleweed-fläckar än pinon för att mer effektivt kunna utnyttja den lägre rankade resursen.

Dessa resultat antyder att de arkeologiska bevisen för pickleweed i grottan kan överskatta dess faktiska bidrag till kosten. Om odlare väljer att bo närmare pickleweed fläckar och ta tillbaka till stor del obearbetade växter, en hög täthet av pickleweed makrofossiler kommer att införlivas i plats avlagringar. Det motsatta gäller dock för pinon, som till stor del bearbetas i fält. Således kommer de flesta platser att innehålla lite makrofossila bevis på de oätliga delarna av pinon som senare skulle kunna återvinnas av arkeologer. Som sådan översätts det relativa överflödet av makrofossiler i de flesta fall inte direkt till det relativa bidraget från dessa resurser till dieten av centralfoderfiskare.

Modellen

Grundläggande matematik: enstaka steg av bearbetning

Effekten av att platta ut verktygskurvan,

U(t)

samtidigt som inköps- och bearbetningstiderna hålls konstant

(x_{0},x_{1})

. När skillnaden mellan fältbearbetning och transport av hela föremål

(y_{1},y_{0})

minskar, bör vi förvänta oss en ökning av transporttiden vid vilken bearbetning kommer att ske. En grovfoderare bör bearbeta föremål när transporttiden från en central plats överskrider denna tröskel. (Anpassad från Metcalfe och Barlow 1992.)

Målet med fältbearbetningsmodellen är att en grovfoderare ska maximera sin returhastighet per tur och retur från hemmabas till lapp. Modellen löser vanligtvis en viss restid som gör det värt att bearbeta en resurs till ett visst stadium. För att avgöra detta behöver vi relatera nyttan av bearbetningen och bearbetningstiden till restiden. Vi låter

$z=$ punkt på transporttidsaxeln där fältbearbetning blir lönsam

$x_{0}=$ tid för att skaffa obearbetade resurser

$x_{1}=$ tid att skaffa och bearbeta en mängd resurser

$y_{0}=$ nyttan för belastning utan fältbearbetning

$y_{1}=$ nyttan för belastning med fältbearbetning

Relationen specificeras sedan av:

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

Med värden för användbarheten och tiden för bearbetade $(y_{1},x_{1})$ och obearbetade laddningar $(y_{0},x_{ 0})$ , kan vi lösa för $z$ . Den högra sidan av ekvationen är andelen relativ nytta*tid till nytta. Två villkor måste vara uppfyllda. För det första måste den behandlade lasten ha högre nytta än den obearbetade lasten. För det andra måste returhastigheten för den obearbetade lasten vara minst lika bra som returhastigheten för den behandlade lasten. Formellt,

Om $x_{1}>x_{0}$ då $y_{1}>y_{0}$ .

Om $y_{0}<y_{1}$ , då ${\frac {y_{0}}{x_{0}}}\geq {\ frac {y_{1}}{x_{1}}}$ .

Flera komponenter och flera stadier av bearbetning

Många resurser har flera komponenter som kan tas bort under bearbetningen för att öka användbarheten. Flerstegs fältbearbetningsmodeller ger ett sätt att beräkna färdtrösklar för varje steg när en resurs har mer än en komponent. När man ökar nyttan per last ökar tiden som behövs för att skaffa en komplett last.

Fördelen med varje steg i bearbetningen är:

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

var

$A_{j}=$ verktyget för resurskomponent j

$B_{j}=$ andel av paketet som består av resurskomponent j före bearbetning

$y_{j}=$ nyttan för belastning i fältbearbetningsstadiet j

Kostnaden i termer av tid för varje steg av bearbetningen är:

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

var

$D_{j}=$ tid som krävs för att ta bort resurskomponent j

$L=$ vikt med optimal laststorlek för transport

$P=$ vikt av omodifierat resurspaket

$M=$ tid som krävs för att hantera varje resurspaket

$x_{j}=$ total hanterings- och bearbetningstid som krävs för att nå varje steg j av bearbetningen

Nu kan dessa värden användas för att beräkna ${\displaystyle z_{j}} ,$ som är färdtröskeln för bearbetning till steg j . Förutom en resurs med flera komponenter, generaliserar samma modell till en resurs med flera steg, som var och en består av flera resurser, som var och en kan tas bort oberoende av varandra (dvs utan extra kostnad). Denna modell kan ytterligare generaliseras till fallet där flera komponenter med extra kostnader kan tas bort i flera stadier av bearbetning genom rekursion.

Antaganden

Transportförfallskurvor visar minskningen i returhastigheter (cal/timme) som en centralfoderare upplever som en funktion av restiden tur och retur. Reströskeln från fältbearbetningsmodeller,

z_{j}

representerar den restid vid vilken bearbetning till nästa steg kommer att ge högre returhastigheter, vilket indikeras av skärningspunkten mellan avklingningskurvorna för två sekventiella steg av bearbetning. De skuggade områdena representerar den optimala omfattningen av bearbetningen när restiden ökar.

Denna modell vilar på ett antal antaganden. De viktigaste är listade här.

Individer försöker maximera sin leveranshastighet per tur och retur * Paketen har minst två komponenter med olika verktyg
Den optimala laststorleken är mindre än eller lika med de tillgängliga resurserna
Tid tillbringad borta från lägret kommer med en alternativkostnad , men tid tillbringad i lägret gör det inte. Så det kostar inget att bearbeta i lägret.

Förutsägelser

Det finns tre nyckelförutsägelser från fältbearbetningsmodellen.

Det belopp som en individ är villig att behandla är proportionell mot restid. Detta är uppenbart i $x_{0}$ och $x_{1}$ i ekvationen ovan. Eftersom $x_{1}$ är den tid det tar en individ att bearbeta något till ett ytterligare steg, och detta är oberoende av hur lång tid det tar en att initialt skaffa resurserna, och eftersom $x_{1}$ är positiv, då en ökning av den kommer att resultera i en ökning av $z$ .
Om bearbetningen ger en större nytta, behöver man inte resa så långt för att göra bearbetningen lönsam. Detta är tydligt eftersom, så länge som villkor 2 gäller, $y_{1}$ större än $y_{0}$ . Så den delen av ekvationen blir negativ. Därför, om vi håller allt annat lika och ökar nyttan på grund av bearbetningen, kommer restiden som krävs för att göra bearbetningen lönsam att minska.
Fältbearbetning kan öka den tid som en individ är villig att förfölja ett byte. Om bearbetning av ett bytesobjekt resulterar i en tillräckligt stor fördel, kommer du att spendera längre tid på att fånga det. Vi kan se detta genom att titta på var $x_{0}$ är i denna modell. Eftersom det interagerar med fördelen på grund av bearbetning, kan en förändring i någon av dessa ändra $z$ .

Transportförfallskurvor visar minskningen i returhastigheter (cal/timme) som en centralfoderare upplever som en funktion av restiden tur och retur.

Se även

Optimal födosöksteori