Lévyova hypotéza shánění Lévyho letu - Lévy flight foraging hypothesis

The Lévyova hypotéza shánění Lévyho letu je hypotéza v oblasti biologie to lze konstatovat následovně:

Od té doby Lévy lety a procházky mohou optimalizovat efektivitu vyhledávání, proto měl přirozený výběr vést k adaptacím na Lévyho shánění letů.[1]

Pozadí

Pohyb zvířat se v mnoha ohledech velmi podobá náhodné procházky prachovými částicemi v kapalině.[2] Tato podobnost vedla k zájmu o pokus pochopit, jak se zvířata pohybují analogicky k Brownovu pohybu. Tato konvenční moudrost platila až do počátku 90. let. Od konce 80. let se však začaly hromadit důkazy, které neodpovídaly teoretickým předpovědím.[2]

V roce 1999 proběhlo teoretické zkoumání vlastností Lévy lety ukázaly, že inverzní čtvercové rozdělení letových časů nebo vzdáleností může za určitých okolností optimalizovat účinnost vyhledávání.[3] Přesněji řečeno, hledání založené na Lévyho pochodu, skládající se z hledání konstantní rychlosti po letové dráze Lévyho, je optimální pro hledání řídce a náhodně rozložených revidovatelných cílů při absenci paměti. Tým výzkumníků, který tvoří Gandhimohan M. Viswanathan, Sergey V. Buldyrev, Marcos Gomes E. da Luz, Shlomo Havlin, Ernesto P. Raposo a H. Eugene Stanley, zveřejnil tyto výsledky v roce 1999 v časopise Příroda.

O realitě Lévyho shánění letů se vedla polemika. Rané studie byly omezeny na malý rozsah pohybu, a tak nebylo možné jednoznačně určit typ pohybu; a v roce 2007 byly zjištěny nedostatky ve studii potulných albatrosů, která byla prvním empirickým příkladem takové strategie.[4]Existuje však mnoho nových studií podporujících hypotézu shánění Lévyho letu.[5][6][7][8]

Nedávné studie používají novější statistické metody[9] a větší soubory dat ukazující delší cesty pohybu.[10] Studie publikované v letech 2012 a 2013 znovu analyzovaly putující albatrosové cesty shánění potravy a dospěly k závěru, že existuje silná podpora pro zkrácené lety Lévy a Brownian procházky v souladu s předpovědi hypotézy shánění Lévyho letu.[11][12]

Reference

  1. ^ Viswanathan, G.M .; Raposo, E.P .; da Luz, M.G.E. (Září 2008). „Lévyho lety a superdifúze v kontextu biologických setkání a náhodných hledání“. Recenze fyziky života. 5 (3): 133–150. Bibcode:2008PhLRv ... 5..133V. doi:10.1016 / j.plrev.2008.03.002.
  2. ^ A b Buchanan, Mark (5. června 2008). „Ekologické modelování: Matematické zrcadlo zvířecí přírody“. Příroda. Springer Nature. 453 (7196): 714–716. doi:10.1038 / 453714a. ISSN  0028-0836. PMID  18528368.
  3. ^ Viswanathan, G. M .; Buldyrev, Sergey V .; Havlin, Shlomo; da Luz, M. G. E .; Raposo, E. P .; et al. (1999). Msgstr "Optimalizace úspěchu náhodných vyhledávání". Příroda. Springer Nature. 401 (6756): 911–914. Bibcode:1999 Natur.401..911V. doi:10.1038/44831. ISSN  0028-0836. PMID  10553906.
  4. ^ Edwards, Andrew M .; Phillips, Richard A .; Watkins, Nicholas W .; Freeman, Mervyn P .; Murphy, Eugene J .; et al. (25. října 2007). „Přehodnocení vzorů letů Lévyho putování albatrosů, čmeláků a jelenů“ (PDF). Příroda. Springer Nature. 449 (7165): 1044–1048. Bibcode:2007Natur.449.1044E. doi:10.1038 / nature06199. ISSN  0028-0836. PMID  17960243.
  5. ^ Sims, David W.; Southall, Emily J .; Humphries, Nicolas E .; Hays, Graeme C .; Bradshaw, Corey J. A .; et al. (2008). "Škálování zákonů chování při hledání mořských predátorů". Příroda. Springer Nature. 451 (7182): 1098–1102. Bibcode:2008 Natur.451.1098S. doi:10.1038 / nature06518. ISSN  0028-0836. PMID  18305542.
  6. ^ Humphries, Nicolas E .; Queiroz, Nuno; Dyer, Jennifer R. M .; Pade, Nicolas G .; Musyl, Michael K .; et al. (2010). „Environmentální kontext vysvětluje Lévyho a Brownovy pohybové vzorce mořských predátorů“ (PDF). Příroda. Springer Nature. 465 (7301): 1066–1069. Bibcode:2010Natur.465.1066H. doi:10.1038 / nature09116. ISSN  0028-0836. PMID  20531470.
  7. ^ Raichlen, D. A .; Wood, B. M .; Gordon, A. D .; Mabulla, A. Z. P .; Marlowe, F. W .; et al. (23. prosince 2013). „Důkazy o tom, že Levy chodí, shánějí vzory v lidských lovcích a sběračech“. Sborník Národní akademie věd. 111 (2): 728–733. Bibcode:2014PNAS..111..728R. doi:10.1073 / pnas.1318616111. ISSN  0027-8424. PMC  3896191. PMID  24367098.
  8. ^ Sims, D. W.; Reynolds, A. M .; Humphries, N.E .; Southall, E. J .; Wearmouth, V. J .; et al. (14. července 2014). „Hierarchické náhodné procházky ve stopových fosíliích a původ optimálního chování při vyhledávání“. Sborník Národní akademie věd. 111 (30): 11073–11078. Bibcode:2014PNAS..11111073S. doi:10.1073 / pnas.1405966111. ISSN  0027-8424. PMC  4121825. PMID  25024221.
  9. ^ Clauset, Aaron; Shalizi, Cosma Rohilla; Newman, M. E. J. (4. listopadu 2009). "Distribuce mocninného práva v empirických datech". Recenze SIAM. 51 (4): 661–703. arXiv:0706.1062. Bibcode:2009SIAMR..51..661C. doi:10.1137/070710111. ISSN  0036-1445.
  10. ^ Sims, David W.; Humphries, Nicolas E .; Bradford, Russell W .; Bruce, Barry D. (17. října 2011). „Lévyho let a Brownovy vyhledávací vzorce volně se pohybujícího predátora odrážejí různé charakteristiky kořistního pole“. Journal of Animal Ecology. Wiley. 81 (2): 432–442. doi:10.1111 / j.1365-2656.2011.01914.x. ISSN  0021-8790. PMID  22004140.
  11. ^ Humphries, N.E .; Weimerskirch, H .; Queiroz, N .; Southall, E. J .; Sims, D. W. (23. dubna 2012). "Úspěch hledání biologických letů Levy zaznamenaných in situ". Sborník Národní akademie věd. 109 (19): 7169–7174. Bibcode:2012PNAS..109,7169H. doi:10.1073 / pnas.1121201109. ISSN  0027-8424. PMC  3358854. PMID  22529349.
  12. ^ Humphries, Nicolas E .; Weimerskirch, Henri; Sims, David W. (2013). Freckleton, Robert (ed.). „Nový přístup k objektivní identifikaci obratů a kroků v datech pohybu organismu relevantních pro modelování náhodnou chůzí“ (PDF). Metody v ekologii a evoluci. Wiley: 480–490. doi:10.1111 / 2041-210x.12096. ISSN  2041-210X.

Další čtení

  • Viswanathan, Gandhimohan. M .; Luz, Marcos G. E. da; Raposo, Ernesto P .; Stanley, H. Eugene (2011). Fyzika shánění potravy: Úvod do náhodného vyhledávání a biologických setkání. Cambridge University Press. ISBN  9781139497558.
  • Kagan, Eugene; Ben-Gal, Irad (2015). Hledání a hledání potravy: individuální dynamika pohybu a roje. CRC Press. ISBN  9781482242102.
  • Reynolds, Andy (září 2015). "Osvobozující Lévyho procházkový výzkum z pout optimálního pást". Recenze fyziky života. 14: 59–83. doi:10.1016 / j.plrev.2015.03.002. PMID  25835600.