Ett mycket inflytelserikt papper inom livsmedelsekologi

I Naturartikeln 2000 ”Enkla regler ger komplicerade matväv” introducerade Richard J. Williams och Neo D. Martinez ”nischmodellen”, en strukturell matvävsmodell som utförde åtminstone en storleksordning bättre än tidigare modeller. Sedan dess har publikationen samlats upp 946 citat och stimulerat mycket forskning. Trots många föreslagna förbättringar är nischmodellen fortfarande riktmärken för analys av empiriska livsmedelsbanor och testning av strukturella passningar, beräkningsbar rörlighet och ekologisk relevans för nya livsmedelswebmodeller.

En empirisk matweb

En visualisering av den empiriskt inspelade matwebben i Little Rock Lake, Wisconsin. 997 matningslänkar (rader) mellan 92 taxa (noder). Färg indikerar den trofiska nivån för taxon: (från botten till topp) alger, djurplankton, insekter och fiskar. |

En visuell illustration av nischmodellen

Men är det "Popperian"?

Men vetenskapsfilosofen Karl Popper kanske inte har varit så förtrollad. Williams och Martinez gav inte uttryckligen hypoteser och uppger inte om de försökte förkasta eller stödja dem. Artikeln antydde implicit att nischmodellen bättre förutsäger tolv egenskaper hos sju empiriska livsmedelsbanor än tidigare modeller, modellerna random och cascade . Empiriska data användes för att testa de tre matvävsmodellerna och sedan samlades data in och analyserades på modellernas prestanda. Resultaten indikerar att faktiskt det genomsnittliga normaliserade felet för nischmodellen var 0, 22 med en standardavvikelse på 1, 8, en storleksordning bättre anpassad till empiriska livsmedelsbanor än kaskadmodellen med ett genomsnittligt normaliserat fel på -3, 0 och standardavvikelsen på 14, 1. Den slumpmässiga modellen presterade mycket sämre med ett genomsnittligt normaliserat fel på 27, 1 och standardavvikelsen på 202. Efter att ha presenterat sina resultat uttalade Williams och Martinez uttryckligen sina antaganden och diskuterade de ekologiska och beräkningsmässiga konsekvenserna av dessa antaganden. Senare perspektiv fann implicita matematiska antaganden som inte diskuterats i originaluppsatsen men har heller inte lyckats förbättra den ursprungliga nischmodellprestandan dramatiskt.

Denna metod kan verkligen inte beskrivas som "stark inferens."

Processen att bygga strukturella livsmedelswebmodeller

Förutom det ogillande som Popper hade varit tvungen att inte notera och ta upp hypoteser uttryckligen, kan han kritisera hela filosofin bakom Williams och Martinez s modell, och därför formen av deras försök att avslöja mekanismerna bakom montering av matweb, organisation, stabilitet och samtrafik. Generellt kan karaktären av modellbyggnadsproceduren som används i deras papper beskrivas i följande steg:

  1. göra antaganden ad hoc,
  2. bygga en modell med hjälp av dessa antaganden men också eventuellt koda annan information, trender eller egenskaper oavsiktligt,
  3. jämföra modellen med empiriska data och andra modeller,
  4. att tillfälligt acceptera den modell som är minst dålig,
  5. analysera modellens struktur för att bestämma aspekter som gör att den passar bättre och aspekter som gör att den passar sämre och slutligen
  6. försöker införliva dessa upptäckter i en ny modell som också gör antaganden ad hoc
  7. (upprepa).

Denna process, liksom Platt s generalisering av Popper s filosofi som publicerades i Science Science- artikeln Strong Inference, är också iterativ och bör så småningom leda till en optimalt förutsägbar modell. Men det skiljer sig i grund och botten från Platt s process som försöker iterativt förfalska och förfina ömsesidigt exklusiva hypoteser tills en är den enda återstående förklaringen. Metoden som används av Williams och Martinez 2000 försöker helt enkelt förfina, inte nödvändigtvis förfalska, modeller tills den bästa tillnärmningen uppnås. Denna metod kan verkligen inte beskrivas som "stark inferens."

Stark inferens kan till och med hindra processen för modellbyggnad för komplexa, kontextberoende och sammankopplade system som livsmedelsbanor.

Spelar det någon roll?

Som sagt, modellbyggnadsprocessen som används av Williams och Martinez 2000 är fortfarande effektiv och kommer fortfarande att nå en optimal slutsats. Dessutom undviks fallgroparna av att försöka utesluta "ömsesidigt exklusiva" modeller, när faktiskt den optimalt förutsägbara modellen kan innehålla strukturella eller kvalitativa egenskaper hos mer än en av de till synes "ömsesidigt exklusiva" modellerna. Faktum är att nischmodellen bäst kan beskrivas som en modifierad 'kaskadmodell' med vissa antaganden om kaskadmodellen avslappnad och andra stärks. Men denna modifiering av antagandets styrka i kaskadmodellen har lett till den för närvarande bästa beskrivningen av livsmedelsstrukturen - en beskrivning som har stått upp genom 15 års framsteg inom data och beräkningsverktyg. Så även om den utfördes av nischmodellen av en storleksordning, kan man säga att kaskadmodellen har ”förfalskats”? Skulle Williams och Martinez, genom att försöka jämföra ömsesidigt exklusiva modeller, ha missat nyansen i kvaliteten på antaganden som ledde till en framgångsrik modell? Det är oklart vad Popper skulle tro, men Williams och Martinez 2000 är ett utmärkt exempel på de alternativa sätten som vetenskapen kan utveckla (och till och med utveckla effektivt) utanför gränserna för stark inferens. Såsom antyds i detta fall kan stark inferens till och med hindra processen för modellbyggnad för komplexa, kontextberoende och sammankopplade system som livsmedelsbanor.

referenser

"Neo D. Martinez." Google Scholar . Np och webb. 21 september 2015 ..

Pascual, Mercedes. ”Computational Ecology: From the Complex to the Simple and Back.” PLoS Computational Biology, vol. 1, nej. 2, 2005, doi: 10.1371 / journal.pcbi.0010018.

Pascual, Mercedes och Jennifer A. Dunne. Ekologiska nätverk: Koppling av struktur till dynamik på livsmedelswebbplatser. New York: Oxford UP, 2006. Tryck. 21 september 2015.

Platt, JR "Stark inferens: Vissa systematiska metoder för vetenskapligt tänkande kan ge mycket snabbare framsteg än andra." Science 146.3642 (1964): 347-53. Webb. 21 september 2015.

Shea, Brendan. “Karl Popper: Philosophy of Science.” Internet Encyclopedia of Philosophy, www.iep.utm.edu/pop-sci/.

Williams, Richard J. och Neo D. Martinez. "Enkla regler ger komplexa matväv." Nature 404.6774 (2000): 180-83. Webb. 21 september 2015.

© 2018 Lili Adams