斑块景观中涉禽觅食行为的模拟研究：社会信息、干扰竞争与斑块选择对猎物摄入及个体分布的影响机制

本研究针对涉禽在资源分布不确定的斑块化景观中如何优化觅食策略这一生态学难题，通过个体基模型（IBM）模拟900只涉禽在500个猎物斑块上的觅食行为，探究社会线索（如聚集行为）、干扰竞争及斑块选择策略（随机/线索搜索/混合）对猎物摄入率及空间分布的影响。研究发现，当资源集中分布（γ=1）且干扰竞争较弱时，采用聚集行为的个体摄入率显著提升，且更接近理想自由分布（IFD）。该研究为理解社会性觅食行为的适应性价值及种群分布机制提供了理论支持，成果发表于《Ecological Modelling》。

　　

在广阔的湿地生态系统中，涉禽如白鹭和彩鹮如何高效觅食以应对繁殖季的高能量需求，一直是行为生态学的核心问题。这类鸟类面临着一个典型挑战：猎物（如鱼类和螯虾）因水位变化而集中在动态变化的斑块中，但个体无法预知优质斑块的位置。传统的最优觅食理论（Optimal Foraging Theory, OFT）认为动物会通过边际价值定理（Marginal Value Theorem, MVT）权衡斑块质量与搜索成本，但现实中个体常依赖社会线索（如同类聚集）弥补环境信息的不足。然而，这种策略可能引发干扰竞争（interference competition），即个体密度过高导致摄食效率下降。此前，Lee et al. (2022)的解析模型未考虑多个体交互作用，而Yurek et al. (2024)的模拟忽略了竞争效应，留下关键机制空白。

为填补这一空白，佛罗里达国际大学与美国地质调查局的研究团队开发了一个空间显式的个体基模型（Individual-Based Model, IBM），模拟900只涉禽在含500个随机分布斑块的景观中的觅食动态。斑块猎物密度服从两种γ分布（形状参数v=1或5），代表资源高度集中或相对分散的场景。鸟类采用三种策略：随机搜索、线索跟随（观察同类聚集）或混合策略，并通过猎物密度阈值决定是否停留。模型引入干扰竞争效应，即斑块内个体数增加会降低瞬时摄食率。

研究团队运用NetLogo和MATLAB平台，通过五组对照实验揭示关键发现：

1. 模型验证：简化版IBM与Lee et al. (2022)解析模型在无竞争条件下结果一致，证实了基础框架的可靠性。
2. 策略比较：当资源高度集中（v=1）且竞争较弱时，线索跟随策略的个体日均摄入量比随机搜索高18%，但该优势随竞争强度增加而消失。
3. 种群分布：采用线索跟随的群体更接近理想自由分布（IFD），尤其在阈值设定最优时，说明社会信息可弥补环境认知缺陷。
4. 频率依赖：仅当少数个体使用线索策略时，其摄入率显著提升，印证了“生产-窃食”（producer-scrounger）理论的频率依赖性。
5. 竞争效应：干扰竞争使所有策略的摄入率下降23%-35%，凸显密度制约作用对策略有效性的关键影响。

讨论部分指出，涉禽的聚集行为在资源高度斑块化且竞争有限的场景中具有显著适应性价值，其机制类似于“信息中心假说”。但该优势高度依赖环境参数：当资源分散（v=5）或竞争激烈时，随机搜索反而更稳健。研究创新性地量化了社会信息与竞争压力的权衡关系，为湿地管理（如水位调控）提供了理论依据——维持适度的资源集中度可促进涉禽种群稳定。

这项研究的意义在于首次在IBM框架中整合了社会行为、空间异质性和竞争机制，揭示了OFT在复杂系统中的适用边界。未来研究可进一步纳入捕食风险、个体学习等变量，以更全面解析涉禽的生存策略。