Onderzoekers die de biosfeer van de aarde bestuderen, opereren doorgaans vanuit een van de drie wetenschappelijke culturen, elk met verschillende manieren om wetenschap uit te oefenen, en die grotendeels onafhankelijk van elkaar opereren, vinden de auteurs van een Perspective gepubliceerd in PNAS op 19 april 2024. SFI-hoogleraren Christopher Kempes en Geoffrey West identificeren en verklaren samen met extern professor Brian Enquist (Universiteit van Arizona) de drie culturen, en suggereren dat het opnieuw verbinden ervan de biosfeerwetenschap zou kunnen helpen versnellen.

De eerste cultuur – variantie – is waar we allemaal aan deelnemen als we deelnemen aan vogeltellingen of insecten of wilde bloemen verzamelen. Het is het benoemen en observeren van de details van de biologie. De tweede – nauwkeurigheid – legt de nadruk op modellen die steeds meer gegevens en steeds fijnere details en resolutie gebruiken.

"Exactitudecultuur zou het perspectief zijn dat het beste model ter wereld een model van wereldformaat is", zegt Kempes. De derde – grofkorrelige cultuur – richt zich op algemeenheden, vereenvoudigingen en onderliggende principes. Deze aanpak probeert het grote geheel uit te werken. Deze culturen bestaan ​​in de hele wetenschap, maar zijn momenteel relatief los van elkaar in de biowetenschappen.

"Uiteindelijk heeft goede wetenschap al deze culturen nodig en omvat ze", zegt West. "En goede wetenschap – dat wil zeggen een diep begrip dat verklaart wat we weten en waarnemen, nieuwe inzichten verschaft en voorspellingen doet die kunnen worden getest – ligt ten grondslag aan langetermijnoplossingen voor grote problemen.

"Het is van cruciaal belang voor het informeren van praktijkmensen en beleidsmakers bij het aanpakken van de enorme problemen van de 21e eeuw. Dit is een kwestie van grote urgentie geworden voor het aanpakken van de toekomst van de planeet en de duurzaamheid van onze hele sociaal-economische onderneming." P>

Maar er is een vertraging bij het ontwikkelen van een voorspellende wetenschap van de biosfeer. Critici suggereren dat de oorzaak een gebrek aan gegevens, een ontoereikend aantal experimenten of de complexe aard van de biosfeer kan zijn. "We suggereren dat het meer is dan dat", zegt Enquist. "De vertraging is voor een groot deel te wijten aan onopgeloste spanningen tussen deze drie wetenschappelijke culturen."

En die spanning beperkt hoe snel de wetenschap vooruitgang kan boeken, hoe diep we kunnen begrijpen en ons vermogen om voorspellingen te doen. "Synthetische, synergetische en geïntegreerde wetenschap – wetenschap die steeds complexere problemen kan aanpakken – ontstaat wanneer alle drie de culturen samenkomen", zegt hij.

De auteurs noemen de evolutietheorie als één voorbeeld. Charles Darwin en Alfred Russell Wallace begonnen beiden in de variantiecultuur, maar dachten ook in termen van algemene principes. Ze ontwikkelden onafhankelijk van elkaar de (zeer grofkorrelige) evolutietheorie.

Later werd deze theorie gecombineerd met genetica om wiskundige theorieën voor populatiegenetica te produceren, wat leidde tot de moderne evolutionaire synthese. Die theorie is op zijn beurt uitgewerkt met modellen en modern computergebruik door de nauwkeurigheidscultuur.

Er ontstaan ​​onvermijdelijk spanningen bij het integreren van culturen, maar dat kan een goede zaak zijn voor de wetenschap:deze spanningen brengen aannames aan het licht, wat leidt tot een transparant begrip van de belangrijkste variabelen en mechanismen die het systeem aandrijven, zegt Enquist. Integratie maakt voorspellingen effectiever door de theorie voortdurend uit te dagen met gegevens, en biedt een iteratiemechanisme. Dat stelt wetenschappers op hun beurt in staat hun aannames en voorspellingen snel te verfijnen en stuurt nieuwe gegevensverzameling aan.

Om richting integratie te komen, suggereren de auteurs dat de wetenschapsgemeenschap in de biosfeer meer in contact komt met wetenschapshistorici en het bereik, de workshops, de bacheloropleidingen, de prijzen en de financiering van het transculturalisme in de wetenschap vergroot. Ten slotte moeten wetenschappelijke tijdschriften artikelen promoten die niet alleen disciplines, maar ook culturen overstijgen.

Zoals de Modern Evolutionary Synthesis aantoonde, zijn biologen niet altijd verdeeld geweest door cultuur, en dat hoeft ook nu niet zo te zijn. Door kunstmatige academische en intellectuele barrières te slechten, zullen biosfeerwetenschappers de deur openen naar snelle, revolutionaire en dringend noodzakelijke wetenschappelijke vooruitgang, zegt Kempes. "Het enige dat echt nodig is, is dat mensen interesse tonen in de andere wetenschappelijke culturen."

Meer informatie: Brian J. Enquist et al., Het ontwikkelen van een voorspellende wetenschap van de biosfeer vereist de integratie van wetenschappelijke culturen, Proceedings of the National Academy of Sciences (2024). DOI:10.1073/pnas.2209196121

Journaalinformatie: Proceedings van de Nationale Academie van Wetenschappen

Aangeboden door Santa Fe Instituut