Experimentación

¿Cómo los experimentos son centrales a la ecología?

 

La ciencia intenta proporcionar la mejor imagen posible de lo que está ocurriendo detrás de los fenómenos. Describe los componentes ocultos del problema. Las teorías son las explicaciones de la composición subyacente de causas ocultas; hablan de las cosas sin evidencia. Los métodos científicos clásicos incluyen la formulación de hipótesis y pruebas para resolver preguntas científicas, y elaborar teorías. Una hipótesis puede probarse una y otra vez, y evolucionar hasta convertirse en una teoría. El generar y el probar hipótesis proveen práctica considerable para asumir riesgos y cultivar el pensamiento divergente. Muchos experimentos se convierten en fuentes de justificación para teorías en particular.

Hay cinco características claves de la investigación científica como un modo de búsqueda (AAAS, 1989)

1. El proceso de formar y probar hipótesis

2. Cómo desarrollar un diseño experimental

3. Cómo obtener evidencia mediante la observación y la medición

4. Cómo emplear la lógica y la intuición en el análisis de datos

5. Cómo desarrollar una explicación basada en observaciones válidas usando la lógica y la aplicación de conocimiento conceptual

 

El proceso de formar y probar hipótesis. ¿Por qué necesita (usted) una hipótesis? Las preguntas son fundamentales en la investigación; sin una hipótesis, se carece de marco conceptual para probar los datos. Una pregunta de investigación se plantea: "¿Qué relación existe entre dos o más variables?" La pregunta expresa una relación posible y claramente formulada entre estas variables, e implica posibilidades de que un experimento pruebe la relación. Las preguntas de investigación, a menudo, son formuladas como predicciones de la relación existente entre dos o más variables. Las predicciones son sinónimos de hipótesis, ya que usted tiene que tener algún tipo de expectativa acerca del resultado cuando formula una hipótesis. Esto también implica que, ya, conoce algo sobre el ecosistema, el lugar en particular y las condiciones existentes allí.

 

Hay una amplia gama de preguntas que puede investigar como ecólogo. Entre otras preguntas abarcadoras, están: ¿Qué factores determinan la abundancia de las especies? ¿Cuán importantes son algunas interacciones en particular entre las especies? Las preguntas que son investigadas en ecología de plantas, por ejemplo, se centran en los patrones, causas y consecuencias de la abundancia de plantas y/o distribución en la naturaleza. Una vez tenga el tema de la investigación y el propósito abarcador, tal y como una investigación de un bosque cercano, claros en la mente, puede empezar a elaborar las preguntas de investigación, y generar un modelo sencillo de los factores importantes que cree que afectan directamente el tema. Los factores que afectan la abundancia y la distribución de las especies caen en dos categorías amplias: causas o variables abióticas y bióticas. Los factores abióticos son cualquier variable en el entorno que no esté viva. Estos factores abióticos incluyen, pero no se limitan a, la intensidad de la luz, la temperatura, la variación en temperatura, la duración del período vegetativo, regímenes de fuego, la humedad del suelo, la precipitación y la variación estacional en precipitación. Los factores bióticos son cualquier variable en el entorno que es creada por otro organismo vivo. Los factores bióticos incluyen, pero no se limitan a, la competencia, la herbivoría, el mutualismo y las enfermedades. Las hipótesis investigativas se basarán en las relaciones entre dos o más de estas variables e individuos, poblaciones o comunidades.

El proceso de formar una hipótesis clara, y diseñar pruebas aceptables se llama "inferencia sólida". Platt lo ha descrito en un artículo famoso. Haga clic aquí para leer: Strong Interference (enlace en inglés). En el artículo, Platt también explica por qué deben idearse hipótesis alternativas.

Trate de desarrollar varias preguntas relacionadas con su tema, y, luego, escoja la que se ajuste mejor. Reformule su pregunta hasta que sea analítica, es decir, que requiera análisis de datos, y esté centrada y basada en información previa sobre el tema para evitar una discusión superficial. ¿Cómo ayudan las teorías ecológicas a formar su hipótesis?

2. Cómo desarrollar un diseño experimental. ¿Cómo se diseñan los experimentos ecológicos? Su hipótesis investigativa, su experimento y, por consiguiente, sus resultados deben estar relacionados.

¿Por qué muestreamos el medio ambiente? Con frecuencia, la meta de la ciencia es tratar de estimar algún parámetro de interés. Es imposible medir cada individuo de una población de interés. Generalmente, mientras más muestras se recojan, más confianza se tendrá en los resultados que se encuentren. Tomando medidas en varias o muchas parcelas de estudio (replicación), y promediando sus resultados, usted puede estimar el efecto de la variación natural (heterogeneidad) presente en el bosque. Esta variación natural del medio ambiente puede ser muy engañosa si usted no está al tanto de ella. En general, vamos a desear que la muestra sea lo más grande posible. Esto aumentará nuestra confianza en que el cálculo que generemos de la muestra se acerque al parámetro real que nos interesa conocer.

 

En la naturaleza, es imposible encontrar dos lugares idénticos para un experimento. Si está llevando a cabo un experimento, para evitar el error de que se le escape una variación, tiene que asignar el "tratamiento" y el "control" al azar. ¿Qué problemas pueden surgir cuando diseña y lleva a cabo su experimento? ¿Cuenta con muestras suficientes? Dos o más representantes de cada tratamiento, llamados replicaciones, se necesitan para asegurar que se obtiene un tamaño de muestra suficiente y un tamaño de muestra representativo.

Haga clic aquí para leer: Pseudoreplication and the design of ecological field experiments (enlace en inglés). En este artículo, Stuart H. Hurlbert revisa 176 experimentos, y encuentra que la seudorreplicación ocurrió en el 27% de ellos.

3. Cómo obtener evidencia mediante la observación y la medición. Sus observaciones deben ser de alguna manera medibles.

4. Cómo emplear la lógica y la intuición en el análisis de datos. El análisis de datos tiene que ver con extraer información significativa del conjunto de datos utilizando una herramienta apropiada. El despliegue de datos en forma gráfica, a menudo, le ayuda a extraer información
significativa. Sin embargo, con frecuencia, hay mucha estocasticidad (aleatoriedad o ruido) en sistemas ecológicos, por lo que, con frecuencia, los ecólogos utilizan herramientas cuya especialidad consiste en separar el significado del ruido: ¡la estadística! ¿Cómo ayuda el uso de evidencia (datos recogidos y analizados) a confirmar o descartar su hipótesis? Su modelo conceptual cualitativo puede ayudarle a comprender, también, el significado de sus resultados. Haga clic aquí para ver un ejemplo.

5. Interpretación. ¿Por qué debe (usted) coordinar la teoría ecológica y su evidencia para desarrollar una explicación de sus hallazgos? Su experimento es una evaluación de cuán probable es su explicación del patrón o fenómeno. Por consiguiente, usted debe explicar cuidadosamente cómo sus resultados concuerdan o contradicen su explicación previa de la teoría ecológica, y cómo puede explicar las diferencias.