Biodiversität, Ökosysteme und Gesellschaft
Dr. Jana Wäldchen
Unsere Mission
Die Forschungsgruppe hat drei Schwerpunkte: a) Automatisierte Artbestimmung, b) Überwachung der biologischen Vielfalt und der Funktionsweise von Ökosystemen und c) Bürger:innenwissenschaft (Citizen Science). Unser übergeordnetes Ziel ist es, das globale Biodiversitätsmonitoring zu vereinfachen, zu beschleunigen und zu verbessern, indem wir die automatisierte Artbestimmung mit Citizen Science-Initiativen verbinden.
Künstliche Intelligenz zur Artenbestimmung und zur Extraktion morphologischer und funktioneller Merkmale
Die automatisierte Artenbestimmung ist zu einem unverzichtbaren Werkzeug in der modernen Biodiversitätsforschung und im Monitoring geworden. Ein zentraler Schwerpunkt unserer Forschungsgruppe ist die kontinuierliche Weiterentwicklung der Flora-Incognita-App, die die automatische Bestimmung von mehr als 30.000 Arten von Pflanzen, Moosen, Pilzen und Flechten ermöglicht. Unsere aktuelle Arbeit zielt darauf ab, die Erkennung seltener Arten und taxonomisch komplexer Gruppen weiter zu verbessern, um eine Genauigkeit auf dem Niveau menschlicher Expertinnen und Experten zu erreichen. Die Flora-Incognita-App dient dabei nicht nur als Plattform für Citizen Science, sondern auch als zuverlässiges Instrument für wissenschaftliche Vegetationsaufnahmen, sowohl in der Forschung als auch im Naturschutz. Über die Pflanzenbestimmung und die fortlaufende Weiterentwicklung der App hinaus entwickeln und erproben wir KI-Methoden auch für andere Organismengruppen, wie etwa Phytoplankton, sowie für die Analyse morphometrischer Daten über verschiedene Taxa hinweg. Darüber hinaus arbeiten wir an der automatischen Extraktion von Pflanzeneigenschaften (z. B. phänologische Stadien) aus Bilddaten.
Die wichtigsten Publikationen:
- Hodac et al. (2025) Exploiting algal strains for robust cross‐domain phytoplankton classification via deep learning. Limnology and Oceanography: Methods.
- Katal et al. (2025) Expanding phenological insights: automated phenostage annotation with community science plant images. International Journal of Biometeorology: 1-15.
- Hodac et al. (2024) Deep learning to capture leaf shape in plant images: Validation by geometric morphometrics. The Plant Journal 120.4: 1343-1357.
- Mäder et al. (2021) The flora incognita app–interactive plant species identification. Methods in Ecology and Evolution. 12: 1335– 134
Forschung zur Biodiversität und zur Funktionsweise von Ökosystemen
Das Verständnis der Zusammenhänge zwischen Biodiversität und Ökosystemfunktionen gehört zu den zentralen Fragen der Ökologie. Um die komplexen Muster und Dynamiken von Biodiversitätsveränderungen und ökologischen Prozessen zu erfassen, nutzen wir vielfältige und heterogene Datensätze. Unsere Arbeit zielt darauf ab, Citizen-Science-Daten unterschiedlicher Organismengruppen gezielt zu erschließen und statistische Ansätze zu entwickeln, die diese Datenquellen für ein breites Spektrum an Fragestellungen in der Biodiversitätsforschung und im Monitoring nutzbar machen.
Die wichtigsten Publikationen:
- Rzanny et al. (2024) Opportunistic plant observations reveal spatial and temporal gradients in phenology. npj biodivers 3, 5
- Katal & Rzanny et al. (2023) Bridging the gap: how to adopt opportunistic plant observations for phenology monitoring. Front. Plant Sci. 14:1150956.
Citizen Science, Bildung und Wissenschaftskommunikation
Innerhalb unserer Gruppe – und in Zusammenarbeit mit externen Partnern – führen wir verschiedene Citizen-Science-Projekte durch, um ökologische Forschungsfragen zu bearbeiten. Darüber hinaus engagieren wir uns im Rahmen des Flora-Incognita-Projekts intensiv in der Wissenschaftskommunikation. Unser Ziel ist es, zu untersuchen, wie partizipative Forschung weiterentwickelt und wirksam kommuniziert werden kann und inwiefern sie das öffentliche Verständnis von Natur sowie die Akzeptanz von Wissenschaft fördern kann. Zudem möchten wir erforschen, wie automatisierte Artbestimmung und Citizen-Science-Initiativen an Schulen und Universitäten zur Verbesserung der Biodiversitätskompetenz und wissenschaftlichen Bildung beitragen können – und welche Schritte notwendig sind, um diese Ziele zu erreichen.
Die wichtigsten Publikationen:
- Bebber and Wäldchen (2024) Flora Incognita – mehr als Pfanzenbestimmung. Biologie in Unserer Zeit, 54(1), 29–31.
- Wäldchen et al. (2022) Towards more effective identification keys: A study of people identifying plant species characters. People and Nature.
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