Förderung der Biodiversitätsforschung durch Bürgerwissenschaft
Menschen aus der Allgemeinbevölkerung können wichtige Datenquellen für die wissenschaftliche Forschung sein. Viele helfen der professionellen Wissenschaft freiwillig bei der Erfassung von Ergebnissen für Feldversuche oder im Labor. Ohne angemessene Strukturen und Systeme für die Verarbeitung dieser Daten können sie jedoch an Nutzen verlieren. Im Bereich der Biodiversitätsforschung überwiegt das Interesse an der Bürgerwissenschaft beinahe die Kapazitäten der Forschenden, diesen Beitrag effektiv einzusetzen. „Die größte Schwierigkeit bei der Nutzung bürgerwissenschaftlicher Daten in Ökologie und Naturschutz besteht darin, dass sie oft unstrukturiert sind. Es gibt keine systematische Methodik, die von den Erfassenden angewandt wird und sicherstellt, dass alle Beobachtungsorte gleichmäßig abgedeckt und alle Taxa beprobt werden“, sagt Henrique Miguel Pereira, Forschungsgruppenleiter am Deutschen Zentrum für integrative Biodiversitätsforschung in Leipzig und OptimCS-Projektkoordinator. „Dies kann zu einer Verzerrung der Daten zugunsten von Orten führen, die näher am Menschen liegen, oder von Arten, die besondere Aufmerksamkeit auf sich ziehen“, erklärt er. Im Rahmen des EU-finanzierten und über die Marie-Skłodowska-Curie-Maßnahmen unterstützten Projekts OptimCS entwickelte eine Forschungsgruppe einen neuen Arbeitsablauf, mit dem die Informationen maximiert werden sollen, die die Bürgerwissenschaft zum kollektiven Wissen über biologische Vielfalt beiträgt.
Optimierung der Bürgerwissenschaft im Bereich Biodiversität
Die meisten der heute bürgerwissenschaftlich erfassten Daten über biologische Vielfalt werden jedes Jahr in das Globale Zentrum für Informationen über die biologische Vielfalt (GBIF) eingegeben, eine Datenbank, in der alle Beobachtungen über Arten weltweit zusammengetragen werden. „Ein Großteil der Forschung im Bereich der Biodiversitätswissenschaft nutzt heute bürgerwissenschaftlich gewonnene Daten, die über das GBIF bezogen werden, um ökologische Fragen zu beantworten und Modelle zu kalibrieren“, ergänzt Pereira. „Die Daten der Bürgerwissenschaft über Arten gehen jedoch über die Ökologie hinaus.“ So wurde beispielsweise anhand der Fotos von Arten, die die Beobachtungsgemeinschaft in sozialen Netzwerken und in der App iNaturalist klassifizierte, eines der besten Systeme für maschinelles Sehen der Welt trainiert, das den Nutzenden automatisch anzeigt, welche Art auf einem Foto zu sehen ist. Im OptimCS-Projekt verwendeten Pereira und seine Forschungsgruppe eine Reihe von Ansätzen, um die Informationen zu maximieren, die bürgerwissenschaftliche Beobachtungen liefern. Sie verfassten eine Artikelserie zu diesem Thema, darunter einen Artikel dazu, welche Arten in den Daten der Bürgerwissenschaft überrepräsentiert sind. Darin stellten sie fest, dass großwüchsige Arten in der Bürgerwissenschaft besonders beliebt sind. In einer anderen Arbeit untersuchte die Forschungsgruppe, wie viele Bürgerforschende einen Beobachtungsort besuchen müssen, damit die Anzahl der Arten einer taxonomischen Gruppe an diesem Ort wissenschaftlich geschätzt werden kann.
Einbindung von Algorithmen in die Bürgerwissenschaft
Im Rahmen des Projekts OptimCS wurden zudem neue Algorithmen entwickelt, um die Verarbeitung bürgerwissenschaftlicher Daten zu beschleunigen. Diese Algorithmen können beispielsweise die zeitlich und räumlich „wertvollsten“ Beobachtungsorte für die Beprobung der Biodiversität finden. „Mithilfe von Modellen wird untersucht, welche Orte mehr Informationen liefern würden, wenn sie beprobt würden, und zwar auf Grundlage des erwarteten Artenreichtums oder der Informationslücken für diesen Beobachtungsort und die umliegende Region“, erklärt Pereira.
Nutzung und Weiterentwicklung der Ergebnisse von OptimCS
Ein sehr interessantes Projektergebnis war die Feststellung – anhand zumeist bürgerwissenschaftlicher Daten –, dass Schmetterlinge mit hoher Affinität zu städtischer Umwelt eine hohe thermische Flexibilität sowie eine generalistische Lebensweise zeigen. „Dies liegt vermutlich daran, dass städtische Gebiete große Temperaturbereiche aufweisen, beispielsweise aufgrund des Wärmeinseleffekts, und viele der am meisten spezialisierten Wirtspflanzen fehlen“, so Pereira. Die Forschungsgruppe plant, die Untersuchungen fortzusetzen, und bereitet mehrere neue Studien zu diesem Thema vor.
Schlüsselbegriffe
OptimCS, Biodiversität, biologische Vielfalt, Bürgerwissenschaft, Algorithmen, Daten
