13. RUC-modeldag
Om matematiske modeller i biologi 1
Organismer og populationer
<logo>
torsdag,
d. 1. marts 2001
9:00-16:00
RUC hus 02
----------------------------------------------------------------
Matematiske modeller og
matematisk modelmagt
Modeldag(x) er en række heldagsseminarer afholdt gennem årene ved IMFUFA, RUC. Instituttet er bygget op omkring aktiviteter i og om matematik og fysik. Og undersøgelsen af matematiske modellers forskelligartede videnskabsteoretiske status og samfundsmæssige betydning har været en af IMFUFA΄s vigtige om-aktiviteter på tværs af matematik og fysik.
Baggrunden for engagementet er en oplevelse af, at den stærkt stigende samfundsmæssige brug af matematiske modeller kalder på øget forbrugeroplysning. Fordi modellernes utilnærmelighed for udenforstående ofte fører til en forveksling af form med indhold: Modeller med væsensforskelle faglige forankringer og teoretisk grundlag vurderes ofte ens, fordi de matematisk set ser ens ud. Og herved kan utroværdige modeller hente falsk legitimitet ved underforstået henvisning til modeller med stor forudsigelseskraft - med de muligheder for manipulation og selvbedrag, der ligger heri.
På modeldagene undersøges og diskuteres forskellige fagligheder og deres brug af forskellige slags matematiske modeller efter tur ud fra eksempler. Ved mødet mellem de (som regel) eksterne oplægsholdere fra en given faglighed, modelfolk og studerende fra andre steder og IMFUFA håber vi at kunne indfri to formål. For det første, at folk udefra kan hente nogen inspiration i IMFUFA΄s modelteoretiske overvejelser. For det andet, at IMFUFA kan få udbygget samlingen af konkrete eksempler med henblik på sammenligninger og udvikling af overvejelserne.
Til forbrugeroplysning som modvægt til modelmisbrug kræves konkrete eksempler til opøvelse af skelneevne. Abstrakt blind skepsis eller abstrakt blind tiltro rækker ikke.
Med denne 13. modeldag åbner vi for en ny serie af RUC-modeldage. Mens de før tog udgangspunkt i forskellige samfundsmæssige anvendelser af matematiske modeller (så som "Makroøkonomiske prognosemodeller", "Modeller for vind og vejr", "Storebæltsbroen", "Risikoanalyse af kernekraft" etc.) vil vi i de kommende modeldage se på brugen af matematiske modeller i forskellige videnskabsfag.
Til at begynde med vil vi se på brugen af matematiske modeller i organismers og populationers biologi. Hvad mener biologer om matematiske modellers værdi i deres fag?
Viggo Andreasen, matematiker på IMFUFA
Bernhelm Booss-Bavnbek, matematiker på IMFUFA
Jens Højgaard Jensen, fysiker på IMFUFA
Søren Laurentius Nielsen, biolog på Institut for biologi og kemi
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
13. RUC-modeldag
Om matematiske modeller i biologi 1
Organismer og populationer
9:00 Åbning, præsentationsrunde
9:15-9:45 Matematiske modeller i biologien
Claus Emmeche, Niels Bohr Institutet, Center for Naturfilosofi og Videnskabsstudier
10:00-10:30 Spørgerunde
10:45-11:15 Hamiltons teori for inclusive fitness og køns-ratioen hos sociale insekter
Jacobus J. (Koos) Boomsma, Zoologisk Institut, Afdeling for Populationsøkologi, Københavns Universitet
11:30-12:00 Spørgerunde
13:00-13:30 Er der overordnede mønstre i biologien? Case: allometrisk skalering
Søren Laurentius Nielsen, Institut for Biologi og Kemi, RUC
13:45-14:15 Spørgerunde
14:30-15:00 Hvordan kan mikroorganismer orientere sig i kemiske gradienter?
Tom Fenchel, Marinbiologisk Laboratorium, Københavns Universitet
15:15-15:45 Spørgerunde
15:45-16:00 Afslutning
Alle er velkomne, men tilmelding på
tlf. 46742263, fax 46743020, e-mail
booss@mmf.ruc.dkville lette det praktiske.
Tilmelding til fζlles frokost (kr. 50) senest torsdag morgen.
Abstracts
Matematiske modeller i biologien
Claus Emmeche, Niels Bohr Institutet, Center for Naturfilosofi og Videnskabsstudier
Efter en kort præsentation af biologi på makroniveau (organismisk, populations- og evolutionsbiologi) gives gennem eksempler en forsøgsvis oversigt over forskellige typer matematiske modeller på dette felt. Modelegenskaber som generalitet, validering, repræsentativitet m.v. introduceres. Der lægges op til en diskussion om modeludvikling i relation til forskningsprocessen og modellernes videnskabsteoretiske status, dvs. spørgsmål af typen: Adskiller biologiske modeller sig fra modeller af andre fysiske processer? Kan modeller erstatte empiri? Hvad er forholdet mellem teori og empiri i modellen? Kan modeller i biologien anskues som andet end blot eksperimentel matematik? Opstår der særlige fortolkningsproblemer i forbindelse med meget abstrakte modeller? Hvilken form for viden giver matematiske modeller adgang til, som man ellers ville være afskåret fra? Skal en model altid repræsentere naturens egne lovmæssigheder? Er modelbygning videnskabelig holisme eller reduktionisme?Hamiltons teori for inclusive fitness og køns-ratioen hos sociale insekter
Jacobus J. (Koos) Boomsma, Zoologisk Institut, Afdeling for Populationsøkologi, Københavns Universitet
I en skelsættende dobbeltartikel fra 1964 løste Hamilton (1936-2000) et stort mysterium i Darwins udviklingslære idet han forklarede hvordan 'reproduktiv altruisme' kan opstå, f.eks. de sterile arbejdere hos bier, hvepse og termitter. Forklaringen er at 'altruisterne' forbedrer deres egen reproduktive succes fordi de hjælper slægtninge til at producere mere afkom. Faktisk viste han at denne adfærd var 'selvisk' idet de sterile hjælpere opnåede at få flere kopier af deres gener repræsenteret i den næste generation ved indirekte reproduktion end det havde været muligt ved direkte reproduktion. Hamiltons teori for inclusive fitness og de empiriske test kræver at der holdes regnskab med gen-kopier som produceres gennem alternative reproduktions veje. Simple matematiske modeller som bygger på Hamiltons metode, kan forudsige den optimale kønsratio hos myrer. Jeg vil præsentere den grundliggende ide i disse modeller og give eksempler på hvordan de passer på empiriske undersøgelser af myrer-reproduktion.Er der overordnede mønstre i biologien? Case: allometrisk skalering
Søren Laurentius Nielsen, Institut for Biologi og Kemi, RUC
Biologi betragtes traditionelt som en blød naturvidenskab, i modsætning til hårde naturvidenskaber som fysik og matematik. En af de bløde egenskaber ved biologien er at biologi ses som et primært empirisk fag, uden grundlæggende teoribygninger. Inden for miljøbiologien/økologien er manglen på en teoretisk overbygning tydelig. Skønt der i høj grad arbejdes med empiriske sammenhænge synes der at være tvivl om det mulige (eller endog det ønskelige) i at slutte på tværs af fx organismegrupper eller på tværs af økosystemer. Som et eksempel kan nævnes de såkaldte allometriske sammenhænge skaleringer af organismernes stofskifteprocesser til deres størrelse. Disse sammenhænge er gammelkendte inden for biologien, men er netop kun empiriske. Det har hidtil ikke været muligt at finde meningsfulde bagvedliggende årsager til disse sammenhænge, og det har været omdiskuteret om de blot er artefakter, som skyldes sammenstillingen af grundlæggende forskellige organismer. Inden for de seneste år har disse skaleringer igen påkaldt sig opmærksomhed efter at det er blevet vist at de kan forklares ud fra den fraktale opbygning af fordelingsnetværk i planter og dyr (karsystemer etc.) og altså ud fra grundlæggende fysiske love for transport og fordeling af ressourcer.
Hvordan kan mikroorganismer orientere sig i kemiske gradienter?
Tom Fenchel, Marinbiologisk Laboratorium, Københavns Universitet
Mikroorganismer er i stand til at orientere sig i gradienter af kemiske forbindelser; disse kan være enten tiltrækkende eller afskrækkende. Forelæsningen beskriver de begrænsninger som svømmehastigheder, rotationskomponenten af Brownske bevægelser, og receptionsmekanismer udøver. Der gives også eksempler på modeller der er konsistente med fysiske og biologiske forhold og som kvantitativt beskriver mikroorganismers evne til at orientere sig, f.eks. i forhold til punktkilder af organisk stof eller ilt-gradienter. Endelig præsenteres en model der forudsiger forhold der er meget vanskelige eller umulige at observere direkte; in casu: effekten af turbulens på bakteriers evne til at orientere sig i gradienter.
( ) Jeg vil gerne deltage i modeldagen om organismers og populationers biologi den 1. marts 2001 på RUC.
( ) Jeg kommer alene.
( ) Vi kommer med . Personer.
Send også indbydelse og program til:
.
.
.
.
Navn
Adresse/institut
..
..
IMFUFA / RUC
Postboks 260
4000 Roskilde