Ökosysteme stehen weltweit unter Druck, immer mehr Tier- und Pflanzenarten sterben aus oder sind bedroht. Von der Ökologie als wissenschaftliche Disziplin wird erwartet, das nötige Wissen zu liefern, um gegenzusteuern. In der Tat generiert die ökologische Forschung eine stetig wachsende Menge an Daten und empirischen Erkenntnissen über Ökosysteme. Im Prinzip sollte dieser Informationszuwachs auch zu einer stetigen Verbesserung des Verständnisses dieser Systeme führen und damit auch zu einem stetigen Zuwachs an Informationen, die direkt zur Verbesserung des Schutzes und des Managements biologischer Vielfalt genutzt werden können
Doch der Schritt von den Ergebnissen ökologischer Studien hin zu wirkungsvollen Maßnahmen ist groß. Zuerst ist es nicht einfach, von Erkenntnissen, die in einzelnen empirischen Studien gewonnen wurden, auf Wissen über Ökosysteme im Allgemeinen zu schließen. Der Schritt von dort zu praktisch nutzbarem Wissen ist noch einmal größer. Ökosysteme sind hochkomplex, und ökologische Prozesse sind stark kontextabhängig. Dies führt dazu, dass empirische Ergebnisse aus Einzelfallstudien nur schwer auf andere Systeme übertragen werden können und sich nur schwer in sinnvolle Handlungsanweisungen für den Umweltschutz umsetzen lassen.
Das Kernproblem besteht darin, wie die Ergebnisse einer großen Anzahl von sehr unterschiedlichen Fallstudien zusammengebracht werden können. Denn diese verfolgen oft ganz unterschiedliche Forschungsansätze (es kann sich z. B. um Feldstudien oder kontrollierte Laborexperimente handeln) und konzentrieren sich auf ganz unterschiedliche Forschungsgegenstände (etwa Pflanzen oder Insekten, Trockenrasen oder Ozeane).
Eine sinnvolle Synthese der Ergebnisse solcher Studien muss der ökologischen Komplexität Rechnung tragen und sicherstellen, dass wichtige Informationen über den jeweiligen Kontext der Studie nicht verloren gehen. Nötig ist also eine Art "fallspezifische Verallgemeinerung". Um diese zu generieren, sind neue Methoden und Strategien erforderlich, neue Wege für den Umgang mit Komplexität in der Ökologie und neue Werkzeuge zur Synthese von Wissen, die mit dessen Kontextabhängigkeit umgehen können.
Jüngste Fortschritte in Datenwissenschaft und Künstliche-Intelligenz-Forschung könnten diese neuen Wege eröffnen. Besonders vielversprechend erscheint die Idee, Modelle des maschinellen Lernens mit begriffsbasierten Kausalmodellen zusammenzubringen, da dies den Übergang von der reinen Mustererkennung zur Erfassung von kausalen Strukturen ermöglichen könnte. So könnten komplexe, multifaktorielle Hypothesen über ökologische Mechanismen zur Grundlage eines digitalen Wissensatlasses werden, in dem die verfügbaren empirischen Belege mit diesen Hypothesen zusammengebracht werden können, um fallspezifische Erklärungen und Vorhersagen zu ermöglichen.
Convenor:
Tina Heger (Berlin)
Mobilizing scientific ecological knowledge is key for addressing the global biodiversity crisis. It is far from obvious, however, how to best approach this aim. In an interdisciplinary setting including ecologists, data scientists, computational linguists and philosophers, the current Resident Group “Mapping Evidence to Theory in Ecology: Addressing the Challenges of Generalization and Causality” explores ways for combining ecological theory represented in the form of causal network graphs with evidence found in scientific papers. During the first day of the workshop, the group will present their current state of discussions and demonstrate preliminary results, opening the floor for feedback. The second day is dedicated to bringing in new perspectives from fellows newly arriving in Bielefeld, as well as from further workshop participants. Both days will provide plenty of time for discussions and hands-on sessions. On the third day, the fellows will explore joint next steps.
Convenor:
Jennifer D'Souza (Hannover)
Can artificial intelligence help to make scientific literature for ecology more accessible, make better use of data and promote communication between researchers and practitioners? To answer this question, the ZiF research group ‘Mapping Evidence to Theory in Ecology. Addressing the Challenges of Generalization and Causality’ hosted a hackathon, a programming competition, from 20 to 22 January. There was a great deal of interest.
Convenor:
Tina Heger
Making ecological knowledge usable is key for addressing the global biodiversity crisis. It is far from obvious, however, how to best approach this aim. In an interdisciplinary setting including ecologists, data scientists, computational linguists, and philosophers, the ZiF Resident Group "Mapping Evidence to Theory in Ecology" currently explores ways for extracting ecological knowledge from scientific papers and other sources (e.g. local and indigenous knowledge), representing it in the form of causal network graphs, linking it to evidence and providing means to interact with this integrated knowledge. The envisioned goal is the ‘EcoWeaveR’, a digital platform for synthesizing and representing ecological knowledge that can better support theorizing and restoration action in ecology.
Convenor:
Tina Heger
Ecology as a scientific discipline is expected to provide the knowledge needed for solving the biodiversity crisis. Accordingly, ecological research generates a steeply increasing amount of data and empirical findings, aimed at increasing knowledge about ecological systems. However, the translation of knowledge gained in single empirical studies into more general knowledge about ecological systems and into practically useful knowledge is not straightforward. Ecological systems are highly complex, and ecological processes are strongly context dependent.
During the past six months the group “Mapping Evidence to Theory in Ecology. Addressing the Challenges of Generalization and Causality” has been working towards ideas and tools to synthesize the results of large amounts of case studies and to make actual ecological knowledge more accessible to researchers and practitioners. In interdisciplinary conceptual discussions on ecological, philosophical, technical and other challenges for synthesizing and representing ecological knowledge they developed a digital toolbox, called EcoWeaver and its core application TReK.
In their closing workshop the fellows and guests of the research group will come together to wrap up the group’s results and plan for future cooperation.
PD Dr. Tina Heger
Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei (IGB)
Freie Universität Berlin
Institut für Biologie
Dr. Alejandra Parreno
Technical University of Munich
TUM School of Life Sciences
Dr. Aline Potiron
Utrecht University /
Freudenthal Institute
Postdoctoral Researcher in the philosophy of the life sciences
J.-Prof. Dr. Alkistis Elliott-Graves
Bielefeld University
Faculty of History, Philosophy and Theology / Department of Philosophy
Prof. Dr. Alsayed Algergawy
University of Passau
Faculty of Computer Science and Mathematics
Prof. Dr. Anika Groß
Anhalt University
Computer Science and Languages
Prof. Dr. Birgitta König-Ries
Friedrich Schiller University Jena
Faculty of Mathematics und Computer Science
Dr. Bruno Travassos-Britto
University of Toronto Mississauga
Biology Faculty
Dr. Carlos Arnillas Merino
University of Toronto Scarborough
Dr. Daniel Mietchen
FIZ Karlsruhe (Location Berlin)
Leibniz Institute for Information Infrastructure
Daphne Auer
Friedrich Schiller University Jena
Computer Scientist
Dr. Eleonora Louise Slabbert
Anhalt University
Agriculture, Ecotrophology, and Landscape Development
Prof. Dr. Eric Higgs
University of Victoria
School of Environmental Studies
Prof. Dr. Federica Russo
Utrecht University
Freudenthal Institute
Dr. Florencia Yannelli
Instituto Argentino de Investigaciones de las Zonas Áridas (IADIZA)
Mendoza, Argentina
Hrishikesh Jadhav
Junior Data Scientist
Universität Passau
Master degree Artificial Intelligence Engineering
Dr. Jennifer D'Souza
TIB, Hannover
Junior AI Research Group Lead
Dr. Jonas Wahl
TU Berlin
Postdoctoral Researcher
Prof. Dr. Jonathan Jeschke
Freie Universität Berlin
Institute of Biology
Leibniz Institute of Freshwater Ecology
and Inland Fisheries (IGB)
Dr. Josh Brian
Kings College, London
Department of Geography
Faculty of Social Science & Public Policy
Dr. Lars Vogt
TIB, Hannover
Comm. Head of ORKG Curation & Community Building
Léna Bureau
McGill University
Dr. Lena Neuenkamp
Institute of Landscape Ecology
Münster University
Dr. Lotte Korell
Helmholtz Centre for Environmental Research
Department of Species Interaction Ecology (SIE)
Dr. Manuel Pacheco-Romero
Leuphana University Lüneburg
Social Ecological Systems Institute
Marc Brinner
Bielefeld University
Faculty of Linguistics and Literary Studies
Prof. Dr. Marie I. Kaiser
Bielefeld University
Faculty of History, Philosophy and Theology / Department of Philosophy
Moritz Plenz
Heidelberg University
Department of Computational Linguistics
Doctoral Student
Ass. Prof. Nancy Shackelford
University of Victoria
School of Environmental Studies
Prof. Dr. Phyllis Kristin Illari
University College London
Department of Science And Technology Studies
Dr. Robert Frühstückl
Faculty of History, Philosophy and Theology / Department of Philosophy
Bielefeld University
Prof. Dr. Sina Zarrieß
Bielefeld University
Faculty of Linguistics and Literary Studies
Tarek Al Mustafa
Friedrich-Schiller Universität Jena
Faculty of Mathematics and Computer Science
Dr. Timothy James Alamenciak
University of Waterloo
Prof. Dr. Vicky Temperton
Leuphana University Lüneburg
Institute of Ecology