探索科学:动物如何寻找食物?

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核心概念
觅食
行为
视觉搜索
搜索图像

引言
您可能有食物偏好——也许您喜欢咸味零食或讨厌红肉——但总的来说,人类吃很多不同的食物。 因此,我们的物种被认为是杂食性的。 但有些动物则挑剔得多。 例如,草食性兔子只吃植物,而鲨鱼等食肉动物主要以动物为食。

显然,定位这些截然不同的食物类型可能需要不同的策略。 在这项活动中,您将了解生物学家用来解释不同觅食或寻找食物策略的理论。 您还将应用该理论来测试您的视觉狩猎技能。

背景
信不信由你,动物们不会只是追逐它们看到的第一种食物选择。 研究动物行为的生物学家发现,不同的物种有不同的策略。 这是因为找到一顿饭并不总是容易的——这需要时间和精力。 为了最大限度地提高动物从猎物中获得的能量,它需要追逐营养丰富的食物,以弥补它捕获和食用一顿饭所需的时间和精力。

科学家称之为“最优觅食理论”——或寻找食物的最佳策略——他们有一个简单的数学公式来表达它:E/h + s。E 代表能量,特别是动物从食物中获得的能量。h 代表处理时间——这表示准备食物以供食用所需的时间。 例如,苹果的处理时间非常短,但牡蛎则需要更多的努力。s 代表搜索时间,搜索时间的长短取决于食物是稀有还是丰富,或者食物是难以发现还是容易突出。 策略会根据动物的能力和环境而变化。 在这项活动中,您将测量搜索时间并亲身体验最优觅食理论的一个方面。

材料
•    《威利在哪里?》或其他视觉搜索书(您可以在当地图书馆找到这些书)
•    铅笔和纸
•    伙伴(两人或三人小组也行)
•    时钟或秒表

准备
•    此活动最好使用视觉搜索书,例如《威利在哪里?》,您可以在其中反复寻找特定目标。
•    为了使活动更具挑战性,在轮到您“狩猎”之前,请勿偷看谜题。
•    请伙伴担任第一位猎人。 请他或她不要偷看图像搜索,直到您说“开始!”。
•    告诉“猎人”他或她将在多个谜题中寻找的目标或“猎物”(例如,威利是一个很好的目标)。

步骤
•    记录“猎人”的名字及其目标猎物。
•    当您说“开始!”时,按下秒表或开始看时钟。 计时您的伙伴找到他或她的猎物所需的时间,并记录所需的总时间。您对您的伙伴找到目标的速度感到惊讶吗?
•    与您的伙伴交换角色并重复之前的步骤。找到您的目标比您预期的更容易还是更难? 是什么让这项任务具有挑战性?
•    来回切换,直到您各自“狩猎”您的猎物至少五次。 每次轮到您时,尝试不同的谜题页面,但寻找相同的目标。改变环境会使谜题更容易还是更难? 您认为在不同的环境中,您是否更擅长找到相同的目标?
•    到目前为止,您一直以专家的身份进行狩猎——您只有一种猎物。 再次开始活动并以通才的身份重复,这意味着您可以狩猎不同种类的猎物。 在此版本中,每次狩猎时选择不同的目标,但再次每次都使用新的谜题页面。 每个人重复五次并记录您的时间。作为通才,您是否注意到与专家有任何不同?
•    额外内容:如果您想比较更多变体,请尝试在您已经看过的谜题页面中寻找完全不同的目标。在“熟悉的领域”中狩猎是否更容易?
•    接下来,查看您作为通才和专家的时间。您或您的伙伴的狩猎技能是否有所提高? 当您重复搜索时,时间是增加还是减少了?
•    觅食理论表明,您需要选择能够为您提供足够能量的食物,以弥补您在狩猎和捕获食物的时间中所损失的能量。哪些猎物花费的时间最多? 按照该理论的逻辑,是什么使得狩猎这些物品值得?
•    额外内容:因为您主要考虑时间来玩这项活动,所以创建您自己的变体,以测试最优觅食理论的另一个组成部分:能量。 与您的伙伴一起,确定不同目标的不同能量值,然后重新访问旧的谜题页面,并给对方 10 分钟的时间来收集尽可能多的猎物。 在此版本中,每位猎人都需要声明他或她正在寻找什么,并且只能通过找到提及的目标来收集积分。您和您的伙伴如何匹配? 是否有对您有利的策略,例如寻找具有一定价值的目标?观察和结果
与在每个谜题中寻找新目标相比,作为专家寻找相同目标是否随着时间的推移变得更容易?

在此活动中,您的视觉搜索与高高翱翔在地面之上的狩猎鹰使用的视觉搜索非常相似。 正如您可能注意到的那样,在这种杂乱无章的景观中尝试识别您的目标并不容易。 然而,您可能还发现,通过反复搜索相同的目标,您变得更擅长寻找特定类型的猎物。 这是一个常见的结果,也是科学家在猛禽中发现的东西。 生物学家将这种技巧称为发展“搜索图像”,因为它使动物在扫描景观时心中有一个非常具体的视觉图像。 然而,每次都更改目标对您的大脑来说更费力,并且会使长时间搜索变得更长。

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