適応レビープロセスと人間の採餌におけるエリア制限検索

かなりの量の研究により、動物の採餌行動は、パワーロー分布の尾、レビーフライトの特徴、レビーウォークを備えた動きの長さを示すと主張しています。これらの主張は最近疑問視されていますが、それでも多くの動物がレビープロセスを使用して採餌するという提案は残っています。レビープロセスでは、リソースがいつ、どこで発生したかを考慮せず、過去の経験とは無関係に動きの長さをサンプリングします。ただし、レビープロセスも、パッチーなリソース環境では、エリア制限検索のようなリソースに敏感な採餌戦略がレビーフライトよりも優れているが、移動長の激しい尾のある分布を生成できるという観察に基づいて疑問視されています。これらの質問をさらに調査するために、オープンフィールドの仮想環境で隠されたリソースを検索した人間を追跡しました。両方の条件について、以前の研究をサポートする対数ビニング方法は、最尤メソッドを使用したレビーフライトおよびランク周波数メソッドの代替分布と一致していました。ただし、適合度テストでは、電力法の分布が4人（32人中）の参加者の運動挙動のみを正確に特徴付けただけであることがわかりました。さらに、斑状の環境のパス（分散環境ではありません）は、エリア制限検索の特徴であるリソースの出会いに続いて集中的な検索への移行を示しました。環境間でパスを伝達すると、斑状の環境で生成されたパスがその環境に適合していることが明らかになりました。我々の結果は、電力法の分布は人間の検索を正確に反映していないが、レビープロセスは分散環境での動きを依然として記述する可能性があるが、斑点のある環境ではない場所ではないことを示唆している。さらに、我々の結果は、パッチが適用された状態と分散条件の両方が同様のレビーのような動きの分布につながったため、生物がリソースにどのように反応するかを知ることなく、検索戦略を推測できないことを示しています。

A considerable amount of research has claimed that animals' foraging behaviors display movement lengths with power-law distributed tails, characteristic of Lévy flights and Lévy walks. Though these claims have recently come into question, the proposal that many animals forage using Lévy processes nonetheless remains. A Lévy process does not consider when or where resources are encountered, and samples movement lengths independently of past experience. However, Lévy processes too have come into question based on the observation that in patchy resource environments resource-sensitive foraging strategies, like area-restricted search, perform better than Lévy flights yet can still generate heavy-tailed distributions of movement lengths. To investigate these questions further, we tracked humans as they searched for hidden resources in an open-field virtual environment, with either patchy or dispersed resource distributions. Supporting previous research, for both conditions logarithmic binning methods were consistent with Lévy flights and rank-frequency methods-comparing alternative distributions using maximum likelihood methods-showed the strongest support for bounded power-law distributions (truncated Lévy flights). However, goodness-of-fit tests found that even bounded power-law distributions only accurately characterized movement behavior for 4 (out of 32) participants. Moreover, paths in the patchy environment (but not the dispersed environment) showed a transition to intensive search following resource encounters, characteristic of area-restricted search. Transferring paths between environments revealed that paths generated in the patchy environment were adapted to that environment. Our results suggest that though power-law distributions do not accurately reflect human search, Lévy processes may still describe movement in dispersed environments, but not in patchy environments-where search was area-restricted. Furthermore, our results indicate that search strategies cannot be inferred without knowing how organisms respond to resources-as both patched and dispersed conditions led to similar Lévy-like movement distributions.