Experimentelle Umweltforschung standardisieren

 

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Europäische Gemeinschaftsstudie im Fachmagazin Nature Ecology & Evolution :

Wie intensiv beeinflussen laborspezifische Faktoren wie Messfehler, Versuchs- oder Standortbedingungen die Ergebnisse in der experimentellen Umweltforschung? In einer Vergleichbarkeitsstudie mit Fokus auf ökologische Experimente zeigt eine internationale Forschendengruppe aus 14 europäischen Laboren jetzt Wege zur Standardisierung von Versuchen auf. Eine bewusst gewählte erhöhte Variabilität einiger Versuchsfaktoren verbessert dabei die Reproduzierbarkeit dieser Experimente.

„In der Umweltforschung ist es wichtig, dass wir auf den Forschungsergebnissen, die an anderen Wissenschaftsstandorten erzielt worden, aufbauen können“, erklärt Diplombiologin Dr. Marina Müller, die für das Leibniz-Zentrum für Agrarlandschaftsforschung (ZALF) e. V. an der Studie mitgearbeitet hat. „Wenn uns eine neue Fragestellung zu einem bestimmten Experiment interessiert, oder wir die Ergebnisse überprüfen wollen, müssen wir die Versuchsvariablen zunächst exakt so wiederherstellen, wie in der Vergleichsstudie vorgegeben. Erst dann können wir bestimmte Parameter gezielt verändern und deren Einfluss auf das Endergebnis ermitteln. Das ist bisher aber äußerst schwierig.“ Die Forschung spricht von der „Reproduzierbarkeitskrise“, denn oft ist nicht klar, welchen Einfluss Störfaktoren, wie Messfehler oder laborspezifisch veränderte Bedingungen am Standort, auf das Endergebnis haben.

Um die Reproduzierbarkeit zu erhöhen, wurde in der im Januar im Fachmagazin „Nature Ecology & Evolution“ veröffentlichten Gemeinschaftsstudie in allen beteiligten Laboren ein einfaches Mikrokosmos-Experiment mit Gras (Brachypodium distachyon) in Monokultur und im Mischanbau mit Hülsenfrüchten (Medicago truncatula) vorbereitet und durchgeführt. „Da so viele Details wie möglich übereinstimmend ablaufen sollten, gab es enormen Abstimmungsbedarf und einen intensiven Austausch“, berichtet Dr. Marina Müller.

Jedes Labor führte einheitliche Wachstumsversuche durch. Dabei wurden bewusst sowohl genotypische, also das Erbgut der Pflanzen betreffende Faktoren, als auch Umweltbedingungen, zum Beispiel Sand-Erde, gemischt oder nebeneinander variiert. Im Anschluss wurden alle Ergebnisse standortübergreifend verglichen. Die Forschenden konnten nachweisen, dass durch die gezielte und systematische Variation von Faktoren im Versuchsdesign, sogenannte „controlled systematic variability (CSV)“, grundlegende Gesetzmäßigkeiten aufgezeigt werden und die Reproduzierbarkeit ökologischer Untersuchungen unter streng kontrollierten Umweltbedingungen verbessert werden kann.

Pressemitteilung im PDF-Format

Infomaterial und weiterführende Informationen:

• Der Volltext 'Genotypic variability enhances the reproducibility of an ecological study' (doi: 10.1101/080119) ist unter folgendem Link auf dem preprint-Server bioRxiv verfügbar: https://www.biorxiv.org/content/early/2017/08/08/080119

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