Mathematische Theorie und statistische Methoden zur Unterstützung der Biologie
Mit der Forschung an der Kreuzung zwischen Mathematik, Statistik und Biologie, hat das EU-finanzierte Projekt SPAECO (Spatial ecology: Bringing mathematical theory and data together) mathematische Theorien und statistische Ansätze entwickelt, die diese Theorien mit Daten verknüpfen. Die Projektpartner erstellten und analysierten räumliche und stochastische Individuen basierte Modelle, die als räumlich-zeitliche punktuelle Prozesse formuliert sind. Die Ergebnisse zeigen, wie die Rückkopplung zwischen ökologischer und evolutionärer Dynamik durch die Eigenschaften der Arten und der Art der Populationsdynamik beeinflusst wird. Sie entwickelten diese Methoden weiter, um die räumlich-zeitliche Populationsdynamik zu studieren, vor allem Bevölkerungssterben und andere große Schwankungen. Um die Theorie mit Daten zu verknüpfen, arbeitete das SPAECO-Team an verschiedenen statistischen Ansätzen. Es entwickelte Modelle von Tierbewegungen und Verfahren zu deren Parametrierung, einen mathematischen Rahmen und damit verbundene statistische Methoden, um Fragen der quantitativen Evolutionsgenetik zu adressieren, sowie hierarchische Bayessche-Ansätze, um Daten über Artengemeinschaften zu analysieren. Als Beispiele für konkrete Fallstudien erstellten die Forscher ein auf Individuen basiertes Modell, das die Populationsdynamik des Glanville Fritillaryschmetterlings in einem Netzwerk von etwa 4 000 Lebensraumpatches beschreibt. Sie kombinierten DNA-Barcodes mit morphologischen Daten zu Holz-zersetzenden Pilzen, um die Beziehungen zwischen Myzel und Fruchtkörper-Vorkommen auf dem Gebiet zu erkunden. Erkenntnisse aus der letzten Studie zeigen, dass spezialisierte Spezies eine sehr niedrige Fruchtkörperrate haben, was darauf schließen lässt, dass die Hauptschwierigkeit für viele der bedrohten Arten die Fruchtkörperbildung und nicht die Myzel-Kolonisation ist. Insgesamt wurden mehr als 50 Papiere in begutachteten internationalen Zeitschriften veröffentlicht. Eine Zusammenfassung der Projektergebnisse wird in dem Buch von Ovaskainen et al. 2016: Quantitative Ecology and Evolutionary Biology: Integrating Models with Data (Oxford University Press) präsentiert. Indem sich SPAECO auf eine Vielzahl von Modellen, von räumlich-zeitlicher Populationsdynamik bis hin zu Bayesschen Ansätze in der quantitativen Evolutionsgenetik, konzentriert, war es in der Lage, mathematische Theorie und statistische Methoden einzuführen, die verwendet werden können, um die Theorien auf Daten zu beziehen.
Schlüsselbegriffe
Mathematische Theorie, statistische Methoden, SPAECO, räumliche Ökologie
