variabilidade na natureza e o delineamento de amostragens grÁficos de dispersÃo: os mais simples e...

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Variabilidade na natureza e o delineamento de amostragens Nas aulas práticas –MÉTODOS DE COLETA E REGISTRO como registrar, capturar, marcar e seguir espécies de vertebrados no campo

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Variabilidade na natureza e o delineamento de amostragens

Nas aulas práticas – MÉTODOS DE COLETA E REGISTRO

� como registrar, capturar, marcar e seguir espécies de vertebrados no campo

Variabilidade na natureza e o delineamento de amostragens

Nesta aula, vamos ver que:

� além dos MÉTODOS DE CAMPO,

� DELINEAMENTO AMOSTRAL adequado é fundamental

� decidir como, quando e onde aplicar os MÉTODOS DE CAMPO

• Delineamento amostral – para biólogos ou estatísticos?

� mitos

� questões éticas

� relação com estatística

Variabilidade na natureza e o delineamento de amostragens• Razão para delinear amostragens:

� variabilidade na natureza - necessidade de amostras

� amostra REPRESENTATIVA x ALEATÓRIA

• Estudos observacionais e experimentais

• Introdução à lógica do delineamento amostral

� variável resposta (dependente) e unidades amostrais

� fatores ou variáveis independentes

� fatores que confundem

�espaço amostral ou escopo do estudo

� a lógica

� as ferramentas: replicação, randomização, análise dos fatores que confundem

• Delineamento amostral – para biólogos ou estatísticos?

� mitos

� questões éticas

� relação com estatística

Variabilidade na natureza e o delineamento de amostragens• Razão para delinear amostragens:

� variabilidade na natureza - necessidade de amostras

� amostra REPRESENTATIVA x ALEATÓRIA

• Estudos observacionais e experimentais

• Introdução à lógica do delineamento amostral

� variável resposta (dependente) e unidades amostrais

� fatores ou variáveis independentes

� fatores que confundem

�espaço amostral ou escopo do estudo

� a lógica

� as ferramentas: replicação, randomização, análise dos fatores que confundem

Reserva A Reserva B

COMO SE DISTRIBUEM (ONDE ESTÃO PRESENTES E COM QUE

ABUNDÂNCIA) DUAS ESPÉCIES DE MACACOS NAS RESERVAS A E B?

Delineamento de amostragens - variabilidade na natureza/

necessidade de amostras

Contratamos nosso amigo cientista que nos traz os seguintes dados:

Espécie 1 Espécie 2

COMO SE DISTRIBUEM (ONDE ESTÃO PRESENTES E COM QUE

ABUNDÂNCIA) DUAS ESPÉCIES DE MACACOS NAS RESERVAS A E B?

QUAL A CONCLUSÃO QUE SE CHEGA A PARTIR DESTES DADOS?

Espécie 1 Espécie 2Reserva A 115 116Reserva B 49 47

SUPONHAM QUE DESTES DADOS DEPENDAM DECISÕES IMPORTANTES PARA A

CONSERVAÇÃO, O QUE VOCÊS GOSTARIAM DE PERGUNTAR AO CIENTISTA PARA

PODER AVALIAR MELHOR OS RESULTADOS?

Espécie 1 Espécie 2Reserva A 115 116Reserva B 49 47

VOCÊS CHEGARIAM A MESMA CONCLUSÃO COM ESTES DADOS NA MÃO?

Reserva A Espécie 1 Espécie 21 100 202 7 253 0 194 0 225 8 30

Total 115 116

Reserva B Espécie 1 Espécie 21 5 92 12 163 7 44 15 125 10 6

Total 49 47

O QUE ESTES DADOS NOS MOSTRAM?

A NATUREZA É VARIÁVEL!!!NENHUMA MEDIDA / OBSERVAÇÃO QUE FAÇAMOS DA NATUREZA É

CONSTANTE, OU UMA VERDADE FIXA

VARIAM DE LUGAR PARA LUGAR, DE TEMPO PARA TEMPO, DE

INDIVÍDUO PARA INDIVÍDUO

TIPOS DE VARIABILIDADE EM MEDIDAS / OBSERVAÇÕES BIOLÓGICAS

INTRÍNSECA:

• vem das propriedades fundamentais dos sistemas biológicos

• deriva da variabilidade genética entre indivíduos

EXTRÍNSECA:

• deriva da ação de fatores externos sobre os sistemas biológicos

CAUSADA PELOS MÉTODOS DE MENSURAÇÃO / OBSERVAÇÃO

LIDAR COM VARIABILIDADE É,

PORTANTO, O CERNE DA CIÊNCIA

OS PROCESSOS BIOLÓGICOS

INTRÍNSECOS E EXTRÍNSECOS INTRÍNSECOS E EXTRÍNSECOS

GERADORES DE VARIABILIDADE SÃO

JUSTAMENTE O QUE INTERESSA

OBSERVAR

LIÇÃO NÚMERO 1 – NUNCA ESCONDA A

VARIABILIDADE DOS SEUS DADOS ...

ISSO PODE TE LEVAR A CONCLUSÕES

ERRADAS!

NO ENTANTO, NENHUMA DE NOSSAS OBSERVAÇÕES É INAMBÍGUA ...

JÁ QUE NÃO PODEMOS CONTAR TUDO, APENAS TIRAR UMA AMOSTRA ...

NOSSA AMOSTRA INCLUI APENAS ALGUMAS DAS POSSIBILIDADES DO UNIVERSO DE POSSIBILIDADES NO TEMPO, NO ESPAÇO E ENTRE INDIVÍDUOS

SE PUDÉSSEMOS CONTAR TUDO A DECISÃO JÁ NÃO SERIA TRIVIAL, JÁ QUE NADA É ABSOLUTAMENTE IGUAL A NADA

DE QUALQUER FORMA TERÍAMOS DE DECIDIR SE O TAMANHO

DA DIFERENÇA TEM SENTIDO BIOLÓGICO DENTRO DO

CONTEXTO QUE ESTAMOS ESTUDANDO

MAS QUANDO TRATAMOS COM AMOSTRAS A COISA SE COMPLICA ... DUAS AMOSTRAS TIRADAS DO MESMO UNIVERSO

NÃO SÃO IGUAIS

MAS QUANDO TRATAMOS COM AMOSTRAS A COISA SE COMPLICA ... DUAS AMOSTRAS TIRADAS DO MESMO UNIVERSO

NÃO SÃO IGUAIS

PORTANTO, SE DEPENDEMOS DE AMOSTRAS, ESTAS DEVEM REPRESENTAR O MELHOR POSSÍVEL O UNIVERSO

DE INTERESSE

AMOSTRA ALEATÓRIA = AMOSTRA REPRESENTATIVA?

Amostra REPRESENTATIVA x ALEATÓRIA

AMOSTRA REPRESENTATIVA

• estima de maneira acurada o

universo de interesse

AMOSTRA ALEATÓRIA

• todas as “entidades” tem igual e

independente chance de serem

observadas

• evita vieses conscientes ou

inconscientes impostos pelo

observador

PORTANTO, SE DEPENDEMOS DE AMOSTRAS, ESTAS DEVEM REPRESENTAR O MELHOR POSSÍVEL O UNIVERSO

DE INTERESSE

AMOSTRA ALEATÓRIA = AMOSTRA REPRESENTATIVA?

Amostra REPRESENTATIVA x ALEATÓRIA

AMOSTRA ALEATÓRIA

• em média, será representativa, mas

não em um determinado caso...

PORTANTO, SE DEPENDEMOS DE AMOSTRAS, ESTAS DEVEM REPRESENTAR O MELHOR POSSÍVEL O UNIVERSO

DE INTERESSE

AMOSTRA ALEATÓRIA = AMOSTRA REPRESENTATIVA?

Amostra REPRESENTATIVA x ALEATÓRIA

AMOSTRA ALEATÓRIA

• será mais representativa quanto

maior o tamanho da amostra

• será mais representativa quanto

menor a variabilidade do universo de

interesse

PORTANTO, SE DEPENDEMOS DE AMOSTRAS, ESTAS DEVEM REPRESENTAR O MELHOR POSSÍVEL O UNIVERSO

DE INTERESSE

Reserva A Reserva B

COMO SERÁ QUE NOSSO AMIGO OBTEVE A AMOSTRA DAS RESERVAS?

OU SEJA, COMO SELECIONOU OS 5 LOCAIS EM CADA RESERVA?

SERÁ QUE LEVOU EM CONSIDERAÇÃO O CONHECIMENTO SOBRE AS RESERVAS E OS MACACOS?

PORTANTO, SE DEPENDEMOS DE AMOSTRAS, ESTAS DEVEM REPRESENTAR O MELHOR POSSÍVEL O UNIVERSO

DE INTERESSE

SUPONHA QUE ELE TENHA

AMOSTRA ALEATÓRIA = AMOSTRA REPRESENTATIVA?

ESCOLHIDO ALEATORIAMENTE

• será que a Reserva é homogênea?

• será que sabemos alguma coisa

sobre como os macacos enxergam

essa heterogeneidade?

PORTANTO, SE DEPENDEMOS DE AMOSTRAS, ESTAS DEVEM REPRESENTAR O MELHOR POSSÍVEL O UNIVERSO

DE INTERESSE

Reserva A Reserva B

LIÇÃO NÚMERO 2 – AMOSTRAS ALEATÓRIAS PODEM SER

DIFÍCEIS DE CONSEGUIR NO MUNDO REAL!

PORTANTO, SE DEPENDEMOS DE AMOSTRAS, ESTAS DEVEM REPRESENTAR O MELHOR POSSÍVEL O UNIVERSO

DE INTERESSE

Reserva A Reserva B

LIÇÃO NÚMERO 3 – NUNCA DEIXE DE USAR O CONHECIMENTO

PRÉVIO PARA DELINEAR A SUA AMOSTRAGEM! Veremos mais

sobre isso em breve....

VOLTEMOS AOS NOSSOS DADOS...

Reserva A Espécie 1 Espécie 21 100 202 7 253 0 19

Reserva B Espécie 1 Espécie 21 5 92 12 163 7 4

• não temos um valor, mas vários valores ....

• o conjunto deles não é o todo, mas uma estimativa do todo...

• como compará-los?

3 0 194 0 225 8 30

Total 115 116

3 7 44 15 125 10 6

Total 49 47

VOLTEMOS AOS NOSSOS DADOS...

Reserva A Espécie 1 Espécie 21 100 202 7 253 0 19

Reserva B Espécie 1 Espécie 21 5 92 12 163 7 43 0 19

4 0 225 8 30

Total 115 116

3 7 44 15 125 10 6

Total 49 47

• VISUALIZAR A VARIABILIDADE

• SUMARIZAR A VARIABILIDADE

VISUALIZANDO A VARIABILIDADEGráficos: a melhor forma de comunicar seus resultados

RESERVA Anú

mer

o de

indi

vídu

os

20

40

60

80

RESERVA B

núm

ero

de in

diví

duos

0

20

40

60

80

Espécie 1 Espécie 2

0

Espécie 1 Espécie 2

0

GRÁFICOS DE DISPERSÃO: OS MAIS SIMPLES E MAIS COMPLETOS...

• a espécie 2 é mais comum na Reserva A;

• já a abundância da espécie 1 não é consistentemente maior, mas mais variável

na Reserva A, especialmente em um dos pontos amostrados.

OLHANDO PARA OS GRÁFICOS, O QUE PODEMOS DIZER?

RESERVA Anú

mer

o de

indi

vídu

os

20

40

60

80

RESERVA B

núm

ero

de in

diví

duos

0

20

40

60

80

VISUALIZANDO A VARIABILIDADEGráficos: a melhor forma de comunicar seus resultados

Espécie 1 Espécie 2

0

Espécie 1 Espécie 2

0

GRÁFICOS DE DISPERSÃO: OS MAIS SIMPLES E MAIS COMPLETOS...

O QUE VOCÊS FARIAM EM SEGUIDA?

• será que este ponto tem algo de especial?

RESERVA Anú

mer

o de

indi

vídu

os

20

40

60

80

RESERVA B

núm

ero

de in

diví

duos

0

20

40

60

80

VISUALIZANDO A VARIABILIDADEOu escondendo a variabilidade ...

Espécie 1 Espécie 2

0

Espécie 1 Espécie 2

0

RESERVA A

Espécie 1 Espécie 2

núm

ero

de in

diví

duos

0

20

40

60

80

RESERVA B

Espécie 1 Espécie 2

núm

ero

de in

diví

duos

0

20

40

60

80

RESERVA Anú

mer

o de

indi

vídu

os

0

20

40

60

80

RESERVA B

núm

ero

de in

diví

duos

0

20

40

60

80

SINTETIZANDO A VARIABILIDADE

Espécie 1 Espécie 2

0

Espécie 1 Espécie 2

0

O QUE ESTES GRÁFICOS ESTÃO REPRESENTANDO?

ESTATÍSTICAS!

• Valores únicos que sintetizam a informação contida nos dados.

• Quais são elas?

RESERVA Anú

mer

o de

indi

vídu

os

0

20

40

60

80

RESERVA B

núm

ero

de in

diví

duos

0

20

40

60

80

SINTETIZANDO A VARIABILIDADE

Espécie 1 Espécie 2

0

Espécie 1 Espécie 2

0

O QUE ESTES GRÁFICOS ESTÃO REPRESENTANDO?

• Estatística descritora de tendência central: neste caso, a média

• Estatística descritora de dispersão / variabilidade: neste caso, o desvio padrão

E AÍ, JÁ TOMAMOS A DECISÃO?

Já que a espécie 2 é mais comum na Reserva A e que não há uma diferença

consistente na abundância da espécie 1 entre as reservas, vamos priorizar o uso

de recursos para a conservação na Reserva A.

VOCÊS CONCORDAM?

RESERVA A

Espécie 1 Espécie 2

núm

ero

de in

diví

duos

0

20

40

60

80

RESERVA B

Espécie 1 Espécie 2

núm

ero

de in

diví

duos

0

20

40

60

80

E AÍ, JÁ TOMAMOS A DECISÃO?

Já que a espécie 2 é mais comum na Reserva A e que não há uma diferença

consistente na abundância da espécie 1 entre as reservas, vamos priorizar o uso

de recursos para a conservação na Reserva A.

Qual o risco de estarmos errados?

RESERVA A

Espécie 1 Espécie 2

núm

ero

de in

diví

duos

0

20

40

60

80

RESERVA B

Espécie 1 Espécie 2

núm

ero

de in

diví

duos

0

20

40

60

80

E AÍ, JÁ TOMAMOS A DECISÃO?

Já que a espécie 2 é mais comum na Reserva A e que não há uma diferença

consistente na abundância da espécie 1 entre as reservas, vamos priorizar o uso

de recursos para a conservação na Reserva A.

Como podemos avaliá-lo?

RESERVA A

Espécie 1 Espécie 2

núm

ero

de in

diví

duos

0

20

40

60

80

RESERVA B

Espécie 1 Espécie 2

núm

ero

de in

diví

duos

0

20

40

60

80

E AÍ, JÁ TOMAMOS A DECISÃO?

Já que a espécie 2 é mais comum na Reserva A e que não há uma diferença

consistente na abundância da espécie 1 entre as reservas, vamos priorizar o uso

de recursos para a conservação na Reserva A.

Este é o papel da estatística de inferência:quantificar a probabilidade de estarmos errados.

RESERVA A

Espécie 1 Espécie 2

núm

ero

de in

diví

duos

0

20

40

60

80

RESERVA B

Espécie 1 Espécie 2

núm

ero

de in

diví

duos

0

20

40

60

80

E AÍ, JÁ TOMAMOS A DECISÃO?

Já que a espécie 2 é mais comum na Reserva A e que não há uma diferença

consistente na abundância da espécie 1 entre as reservas, vamos priorizar o uso

de recursos para a conservação na Reserva A.

LIÇÃO NÚMERO 4: A ESTATÍSTICA DE

INFERÊNCIA NÃO É UMA ÁRBITRO

IMPARCIAL; A DECISÃO SOMOS NÓS QUE

TOMAMOS.

E AÍ, JÁ TOMAMOS A DECISÃO?

Já que a espécie 2 é mais comum na Reserva A e que não há uma diferença

consistente na abundância da espécie 1 entre as reservas, vamos priorizar o uso

de recursos para a conservação na Reserva A.

LIÇÃO NÚMERO 4: ELA NOS PERMITE

AVALIAR A PROBABILIDADE DE ESTARMOS

ERRADOS.

• Delineamento amostral – para biólogos ou estatísticos?

� mitos

� questões éticas

� relação com estatística

Variabilidade na natureza e o delineamento de amostragens• Razão para delinear amostragens:

� variabilidade na natureza - necessidade de amostras

� amostra REPRESENTATIVA x ALEATÓRIA

• Estudos observacionais e experimentais

• Introdução à lógica do delineamento amostral

� variável resposta (dependente) e unidades amostrais

� fatores ou variáveis independentes

� fatores que confundem

�espaço amostral ou escopo do estudo

� a lógica

� as ferramentas: replicação, randomização, análise dos fatores que confundem

Delineamento amostral – para biólogos ou estatísticos?

DELINEAMENTO AMOSTRAL

coisa muito difícil

simples, depende:

• senso comum

• conhecimento biológico

• planejamento cuidadosodeve ser deixada para estatísticos

• planejamento cuidadoso

para biólogos!

DELINEAMENTO AMOSTRAL - MITOS

MITO 1: não importa como você coletou os dados, sempre haverá uma maneira de consertar erros através da estatística

Porém, todos os testes têm premissas a respeito de como os dados devem ser coletados!

Delineamento amostral – para biólogos ou estatísticos?

Se seus dados não representam bem seu universo de interesse, a estatística não poderá te ajudar!

MITO 2: se você coletar muitos dados, alguma coisa interessante aparecerá e você será capaz de detectar até mesmo efeitos sutis

Porém, dada a variabilidade da natureza, quantidade não é qualidade.

Delineamento amostral – para biólogos ou estatísticos?

DELINEAMENTO AMOSTRAL - MITOS

Porém, dada a variabilidade da natureza, quantidade não é qualidade.

Sem planejamento (delineamento), seus dados serão muito provavelmente inúteis para a sua questão.

DELINEAMENTO AMOSTRAL - QUESTÕES ÉTICAS

TEMPO E DINHEIRO JOGADOS FORA

• nenhum retorno em relação ao esforço despendido

• mais esforço do que o necessário

Delineamento amostral – para biólogos ou estatísticos?

• menor esforço do que o necessário

QUESTÕES ÉTICAS

• estudos causam estresse, perturbação ou morte

• desperdiçar tempo e dinheiro é bobo, causar mais estresse, perturbação ou morte do que o necessário é indesculpável

DELINEAMENTO AMOSTRAL - RELAÇÃO COM ESTATÍSTICA

UM BOM DELINEAMENTO:

• Exige que você saiba como os dados serão analisados

• Permite que você atenda as premissas dos teste

Delineamento amostral – para biólogos ou estatísticos?

• Permite que você atenda as premissas dos teste

DELINEAMENTO É MAIS DO QUE ISSO:

• aprender a pensar cientificamente

• ter confiança nos seus dados

• saber os limites das conclusões que podem ser tiradas

• depende da BIOLOGIA DO SISTEMA

MAXIMIZAR A INFORMAÇÃO A SER OBTIDA, DADOS OS RECURSOS DISPONÍVEIS

NÃO HÁ DELINEMANETO PERFEITO!

Delineamento amostral – para biólogos ou estatísticos?

DELINEAMENTO AMOSTRAL - RELAÇÃO COM ESTATÍSTICA

DADA A VARIABILIDADE E COMPLEXIDADE DOS SISTEMAS BIOLÓGICOS, DELINEAR É PARTICULARMENTE IMPORTANTE

PARA AS CIÊNCIAS BIOLÓGICAS

• Delineamento amostral – para biólogos ou estatísticos?

� mitos

� questões éticas

� relação com estatística

Variabilidade na natureza e o delineamento de amostragens• Razão para delinear amostragens:

� variabilidade na natureza - necessidade de amostras

� amostra REPRESENTATIVA x ALEATÓRIA

• Estudos observacionais e experimentais

• Introdução à lógica do delineamento amostral

� variável resposta (dependente) e unidades amostrais

� fatores ou variáveis independentes

� fatores que confundem

�espaço amostral ou escopo do estudo

� a lógica

� as ferramentas: replicação, randomização, análise dos fatores que confundem

• Imagine que nosso amigo está interessado em levantar e comparar a

fauna de sapos presentes em áreas de mata secundária e primária de uma

reserva de Mata Atlântica. Como ele poderia fazer isso?

Estudos observacionais e experimentais

mata primáriamata secundária

1. Amostrar áreas primárias e

secundárias.

• Imagine que nosso amigo está interessado em levantar e comparar a

fauna de sapos presentes em áreas de mata secundária e primária de uma

reserva de Mata Atlântica. Como ele poderia fazer isso?

Estudos observacionais e experimentais

mata primáriamata secundária

Experimento não-manipulativo

ou observacional – a escolha das

áreas a serem estudadas está

limitada pela distribuição real das

áreas secundárias.

• Imagine que nosso amigo está interessado em levantar e comparar a

fauna de sapos presentes em áreas de mata secundária e primária de uma

reserva de Mata Atlântica. Como ele poderia fazer isso?

Estudos observacionais e experimentais

mata primáriamata secundária

Experimento não-manipulativo

ou observacional – ele não pode

escolher qualquer área da reserva

como unidade amostral.

• Imagine que nosso amigo está interessado em levantar e comparar a

fauna de sapos presentes em áreas de mata secundária e primária de uma

reserva de Mata Atlântica. Como ele poderia fazer isso?

Estudos observacionais e experimentais

mata primáriamata secundária

Qual seria o problema nesse

caso?

• Imagine que nosso amigo está interessado em levantar e comparar a

fauna de sapos presentes em áreas de mata secundária e primária de uma

reserva de Mata Atlântica. Como ele poderia fazer isso?

Estudos observacionais e experimentais

mata primáriamata secundária

Portanto, pode ser difícil

controlar o efeito de outros

fatores que não nos interessam.

• Imagine que nosso amigo está interessado em levantar e comparar a

fauna de sapos presentes em áreas de mata secundária e primária de uma

reserva de Mata Atlântica. Como ele poderia fazer isso?

Estudos observacionais e experimentais

mata primáriamata secundária

Qual a outra opção?

• Imagine que nosso amigo está interessado em levantar e comparar a

fauna de sapos presentes em áreas de mata secundária e primária de uma

reserva de Mata Atlântica. Como ele poderia fazer isso?

Estudos observacionais e experimentais

mata primáriamata secundária

2. Escolher algumas áreas

primárias, amostrá-las,

desmatar essas áreas, esperar a

regeneração acontecer e re-

amostrá-las.

• Imagine que nosso amigo está interessado em levantar e comparar a

fauna de sapos presentes em áreas de mata secundária e primária de uma

reserva de Mata Atlântica. Como ele poderia fazer isso?

Estudos observacionais e experimentais

mata primáriamata secundária

Experimento manipulativo – ele

pode escolher como quiser o

número e a localização das áreas

a serem amostradas.

• Imagine que nosso amigo está interessado em levantar e comparar a

fauna de sapos presentes em áreas de mata secundária e primária de uma

reserva de Mata Atlântica. Como ele poderia fazer isso?

Estudos observacionais e experimentais

mata primáriamata secundária

Experimento manipulativo –

qualquer área da reserva pode

ser escolhida como unidade

amostral.

• Imagine que nosso amigo está interessado em levantar e comparar a

fauna de sapos presentes em áreas de mata secundária e primária de uma

reserva de Mata Atlântica. Como ele poderia fazer isso?

Estudos observacionais e experimentais

mata primáriamata secundária

Qual a vantagem disso?

• Imagine que nosso amigo está interessado em levantar e comparar a

fauna de sapos presentes em áreas de mata secundária e primária de uma

reserva de Mata Atlântica. Como ele poderia fazer isso?

Estudos observacionais e experimentais

mata primáriamata secundária

Maior liberdade para controlar a

influência de outros fatores sobre

os resultados.

MANIPULATIVO OBSERVACIONAL

Cria variação artificialmente

Manipula e observa reaçãoUsa variação natural

Mais estresse, efeitos colaterais Menos estresse

Estudos observacionais e experimentais

Mais estresse, efeitos colaterais Menos estresse

Variação criada pode não ser relevante biologicamente

Variação relevante biologicamente

Maior controle do efeito de outros fatores – INFERÊNCIA FORTE

Menor controle do efeito de outros fatores: terceiras variáveis, causa reversa

Estudos observacionais e experimentais

• Delineamento amostral – para biólogos ou estatísticos?

� mitos

� questões éticas

� relação com estatística

Variabilidade na natureza e o delineamento de amostragens• Razão para delinear amostragens:

� variabilidade na natureza - necessidade de amostras

� amostra REPRESENTATIVA x ALEATÓRIA

• Estudos observacionais e experimentais

• Introdução à lógica do delineamento amostral

� variável resposta (dependente) e unidades amostrais

� fatores ou variáveis independentes

� fatores que confundem

�espaço amostral ou escopo do estudo

� a lógica

� as ferramentas: replicação, randomização, análise dos fatores que confundem

• Não somos oniscientes... não podemos

contar tudo... Dependemos de amostras...

COM O QUE DEVEMOS NOS PREOCUPAR PARA DELINEAR UMA

BOA AMOSTRAGEM?

Introdução à lógica do delineamento amostral

• Qualquer lugar que queiramos inventariar é

heterogêneo em algum grau ...

USAR BOM SENSO, LÓGICA E CONHECIMENTO

PRÉVIO PARA DECIDIR AONDE ALOCAR AS UNIDADES

AMOSTRAIS, QUE NO SEU CONJUNTO FORMARÃO

SUA AMOSTRA

• Em inventários faunísticos, estamos interessados na

distribuição das espécies

DEFININDO AS VARIÁVEIS RESPOSTA E AS UNIDADES AMOSTRAIS

Introdução à lógica do delineamento amostral

• Quantidades associadas à distribuição das espécies

são nossas VARIÁVEIS RESPOSTA OU VARIÁVEIS

DEPENDENTES

• Os locais ou localidades são nossas UNIDADES

DEFININDO AS VARIÁVEIS RESPOSTA E AS UNIDADES AMOSTRAIS

Introdução à lógica do delineamento amostral

• Os locais ou localidades são nossas UNIDADES

AMOSTRAIS onde vamos medir nossas VARIÁVEIS

RESPOSTA

• Pensem em exemplos de variáveis resposta no caso de

inventários ....

DEFININDO AS VARIÁVEIS RESPOSTA E AS UNIDADES AMOSTRAIS

Introdução à lógica do delineamento amostral

• Presença / ausência de espécies

• Número de indivíduos por espécie

• Número de espécies

DEFININDO AS VARIÁVEIS RESPOSTA E AS UNIDADES AMOSTRAIS

Introdução à lógica do delineamento amostral

Inventários de sapos na Reserva A

Espécie 1 Espécie 2 Espécie 3 Espécie 4 TI TELocal 1 15 10 8 1 34 4Local 2 13 0 10 0 23 2Local 3 10 0 0 0 10 1Local 4 12 9 6 0 27 3

Quantas variáveis resposta aparecem na tabela?

Quantas unidades amostrais?

DEFININDO O QUE SÃO FATORES OU VARIÁVEIS INDEPENDENTES

Ela é categórica ou contínua?

• Neste caso dos sapos em áreas primárias e secundárias, qual é o FATOR

DO ESTUDO ou VARIÁVEL INDEPENDENTE?

Introdução à lógica do delineamento amostral

mata primáriamata secundária

Ela é categórica ou contínua?

Quais os níveis do fator?

DEFININDO O QUE SÃO FATORES QUE CONFUNDEM

• Neste caso dos sapos em áreas primárias e secundárias, qual é o FATOR

DE CONFUSÃO?

Introdução à lógica do delineamento amostral

mata primáriamata secundária

DEFININDO O ESPAÇO AMOSTRAL OU ESCOPO DO ESTUDO

• Neste caso dos sapos em áreas primárias e secundárias, qual é o ESPAÇO

AMOSTRAL OU ESCOPO DO ESTUDO?

Introdução à lógica do delineamento amostral

mata primáriamata secundária

• Delineamento amostral – para biólogos ou estatísticos?

� mitos

� questões éticas

� relação com estatística

Variabilidade na natureza e o delineamento de amostragens• Razão para delinear amostragens:

� variabilidade na natureza - necessidade de amostras

� amostra REPRESENTATIVA x ALEATÓRIA

• Estudos observacionais e experimentais

• Introdução à lógica do delineamento amostral

� variável resposta (dependente) e unidades amostrais

� fatores ou variáveis independentes

� fatores que confundem

�espaço amostral ou escopo do estudo

� a lógica

� as ferramentas: replicação, randomização, análise dos fatores que confundem

E AGORA, QUAL A LÓGICA DO DELINEAMENTO?

ESCOPO / ESPAÇO AMOSTRAL

VARIÁVEIS RESPOSTA

FATOR DO ESTUDO

QUESTÃO FATORES QUE

CONFUNDEM

FATOR DO ESTUDO

LIMITES DE INFRA-ESTRUTURA, RECURSOS E TEMPO

ALOCAR O MAIOR NÚMERO DE UNIDADES AMOSTRAIS NOS DIFERENTES

NÍVEIS DO FATOR DO ESTUDO, DE MANEIRA A:

1) REPRESENTAR O ESCOPO ESPACIAL E TEMPORAL

2) DIMINUIR A CHANCE DE INFLUÊNCIA DOS FATORES QUE CONFUNDEM

E AGORA, QUAL A LÓGICA DO DELINEAMENTO?

QUESTÃO ESCOPO / ESPAÇO AMOSTRAL

VARIÁVEIS RESPOSTA

FATOR DO ESTUDO

FATORES QUE

CONFUNDEM

LIÇÃO 1 - SEM QUESTÃO NÃO HÁ DELINEAMENTO POSSÍVEL...

LIÇÃO 2 – DELINEAMENTO É DEFINITIVAMENTE UMA COISA PARA BIÓLOGOS...

FATOR DO ESTUDO

ALOCAR O MAIOR NÚMERO DE UNIDADES AMOSTRAIS NOS DIFERENTES

NÍVEIS DO FATOR DO ESTUDO, DE MANEIRA A:

1) REPRESENTAR O ESCOPO ESPACIAL E TEMPORAL

2) DIMINUIR A CHANCE DE INFLUÊNCIA DOS FATORES QUE CONFUNDEM

E AGORA, QUAL A LÓGICA DO DELINEAMENTO?

? ? ? ? ? ? ? ? ? ?

Parece tão simples, qual a dificuldade?

E AGORA, QUAL A LÓGICA DO DELINEAMENTO?

ALOCAR O MAIOR NÚMERO DE UNIDADES AMOSTRAIS NOS DIFERENTES

NÍVEIS DO FATOR DO ESTUDO, DE MANEIRA A:

1) REPRESENTAR O ESCOPO ESPACIAL E TEMPORAL

2) DIMINUIR A CHANCE DE INFLUÊNCIA DOS FATORES QUE CONFUNDEM

Conhecer a variação espaço temporal do fator do estudo...

Conhecer a variação espaço temporal dos fatores que confundem...

ISSO NÃO PARECE FÁCIL...

• Delineamento amostral – para biólogos ou estatísticos?

� mitos

� questões éticas

� relação com estatística

Variabilidade na natureza e o delineamento de amostragens• Razão para delinear amostragens:

� variabilidade na natureza - necessidade de amostras

� amostra REPRESENTATIVA x ALEATÓRIA

• Estudos observacionais e experimentais

• Introdução à lógica do delineamento amostral

� variável resposta (dependente) e unidades amostrais

� fatores ou variáveis independentes

� fatores que confundem

�espaço amostral ou escopo do estudo

� a lógica

� as ferramentas: replicação, randomização, análise dos fatores que confundem

A LÓGICA VISTA DE OUTRO JEITO...

VERIFICAR A VARIABILIDADE CAUSADA PELO FATOR DE INTERESSE

INTRÍNSECA:

• vem das propriedades fundamentais dos sistemas biológicos

• deriva da variabilidade genética entre indivíduos

EXTRÍNSECA:

• deriva da ação de fatores externos sobre os sistemas biológicos

A LÓGICA VISTA DE OUTRO JEITO...

VERIFICAR A VARIABILIDADE CAUSADA PELO FATOR DE INTERESSE

INTRÍNSECA:

• vem das propriedades fundamentais dos sistemas biológicos

ESTAMOS INTERESSADOS EM UM DOS FATORES EXTRÍNSECOS, TODO O RESTO É VARIAÇÃO RANDÔMICA OU RUÍDO

• deriva da variabilidade genética entre indivíduos

EXTRÍNSECA:

• deriva da ação de fatores externos sobre os sistemas biológicos

retirar, anular ou controlar a variabilidade randômica, de modo que a variação causada pelo fator de interesse fique clara

A LÓGICA VISTA DE OUTRO JEITO...

VERIFICAR A VARIABILIDADE CAUSADA PELO FATOR DE INTERESSE

REPLICAÇÃO RANDOMIZAÇÃO

Quais ferramentas temos para lidar com nosso parco conhecimento sobre a variação do fator de estudo e dos fatores que confundem?

ANÁLISE DOS FATORES QUE CONFUNDEM

REPLICAÇÃO

Fazer mais de uma observação (mais de uma unidade amostral)

A LÓGICA VISTA DE OUTRO JEITO...

Fator do estudo

Var

iáve

l res

po

sta

Variação randômica não permite tirar conclusões sobre o efeito do fator de estudo com uma só observação

Quanto mais vezes observamos um fenômeno, menor a chance de que esteja associada à variação randômica

REPLICAÇÃO

Depende de uma regra crucial:

Todas as observações tem a mesma

A LÓGICA VISTA DE OUTRO JEITO...

As observações precisam ser independentes para poder

Fator do estudo

Var

iáve

l res

po

sta

Todas as observações tem a mesma chance de ter desvios causados pela variação randômica positivos e negativos, de forma a se anularem

OU, o valor de uma observação não nos dá nenhuma dica do valor da próxima

independentes para poder representar a variação do fator de estudo

REPLICAÇÃO

Depende de uma regra crucial:

A LÓGICA VISTA DE OUTRO JEITO...

As observações precisam ser independentes para poder

Fator do estudo

Var

iáve

l res

po

sta

mata primáriamata secundária

Gradiente de elevação

independentes para poder representar a variação do fator de estudo

PSEUDO-REPLICAÇÃO

As observações NÃO SÃO independentes

As observações NÃO TEM a mesma

A LÓGICA VISTA DE OUTRO JEITO...

Fator do estudo

Var

iáve

l res

po

sta

As observações NÃO TEM a mesma chance de ter desvios positivos e negativos causados pela variação randômica

OU, o valor de uma observação NOS DÁ dicas do valor da próxima

Fator de confusão

Outros fatores estão alinhados com o fator do estudo

PSEUDO-REPLICAÇÃO

As observações NÃO SÃO independentes

A LÓGICA VISTA DE OUTRO JEITO...

Fator do estudo

Var

iáve

l res

po

sta

Fator de confusão

mata primáriamata secundária

Gradiente de elevação

PSEUDO-REPLICAÇÃO

DEPENDE DA QUESTÃO!

A LÓGICA VISTA DE OUTRO JEITO...

mata primáriamata secundária

Gradiente de elevação

A

B

Se a pergunta não fosse sobre matas primárias e secundárias na reserva, mas sobre o ponto A e B, não haveria pseudo-replicação...

PSEUDO-REPLICAÇÃO

DEPENDE DA QUESTÃO!

PRINCIPAIS FONTES:

A LÓGICA VISTA DE OUTRO JEITO...

mata primáriamata secundária

Gradiente de elevação

A

B

PRINCIPAIS FONTES:

Estímulo comumCompartimento comumAmbiente comumGenética comumTempo comumHistória filogenética comum

RANDOMIZAÇÃO

Toda as observações possíveis têm a mesma chance de entrar na amostra

Melhor jeito de evitar pseudo-replicação

A LÓGICA VISTA DE OUTRO JEITO...

Fator do estudo

Var

iáve

l res

po

sta

Melhor jeito de evitar pseudo-replicação

Mas ... Existe chance de não gerar uma amostra representativa

mata primáriamata secundária

Gradiente de elevação

A

B

RANDOMIZAÇÃO

Toda as observações possíveis tem a mesma chance de entrar na amostra

A LÓGICA VISTA DE OUTRO JEITO...

Tanto maior quanto:

• menor for o tamanho da sua amostra (N)

• mais heterogêneo for o escopo (fatores que confundem)

Mas ... Existe chance de não gerar uma amostra representativa

mata primáriamata secundária

Gradiente de elevação

A

B

ANÁLISE DOS FATORES QUE CONFUNDEM

1) Reduz escopo (diminui generalidade)

A LÓGICA VISTA DE OUTRO JEITO...

4) Controla na amostragem (não totalmente randômico) – define blocos que variam muito quanto ao fator de confusão

1) Reduz escopo (diminui generalidade)

2) Mede co-variável (aumenta N)

3) Inclui fator no estudo (aumenta N)

E AGORA, É SÓ ISSO?

VARIÁVEIS RESPOSTA METODOLOGIA DE MENSURAÇÃO

MEDE DE FATO O QUE DISSEMOS ESTAR INTERESSADOS EM MEDIR?

QUESTÃO ESCOPO / ESPAÇO AMOSTRAL

VARIÁVEIS RESPOSTA

FATOR DO ESTUDO

FATORES QUE

CONFUNDEM

LIMITES DE INFRA-ESTRUTURA, RECURSOS E TEMPO

METODOLOGIA DE MENSURAÇÃO

MEDE DE FATO O QUE DISSEMOS ESTAR INTERESSADOS EM MEDIR?

E AGORA, É SÓ ISSO?

VARIÁVEIS RESPOSTA

• o uso de determinado tipo de armadilha captura todas as

espécies de interesse?

QUESTÃO

METODOLOGIA DE MENSURAÇÃO

MEDE DE FATO O QUE DISSEMOS ESTAR INTERESSADOS EM MEDIR?

VARIÁVEIS RESPOSTA

E AGORA, É SÓ ISSO?

• o uso de determinado tipo de armadilha captura todas as

espécies de interesse?

• a sua eficiência varia entre os níveis do fator de estudo?

QUESTÃO

METODOLOGIA DE MENSURAÇÃO

MEDE DE FATO O QUE DISSEMOS ESTAR INTERESSADOS EM MEDIR?

VARIÁVEIS RESPOSTA

E AGORA, É SÓ ISSO?

• o uso de determinado tipo de armadilha captura todas as

espécies de interesse?

• a sua eficiência varia entre os níveis do fator de estudo?

• qual o número e a disposição adequada de armadilhas para

medirmos o que queremos no lugar que queremos?

QUESTÃO

METODOLOGIA DE MENSURAÇÃO

É ADEQUADA À ESCALA TEMPORAL E ESPACIAL DA QUESTÃO?

VARIÁVEIS RESPOSTA

E AGORA, É SÓ ISSO?

QUESTÃO ESCOPO / ESPAÇO AMOSTRAL

VARIÁVEIS RESPOSTA

FATOR DO ESTUDO

FATORES QUE

CONFUNDEM

LIMITES DE INFRA-ESTRUTURA, RECURSOS E TEMPO

METODOLOGIA DE MENSURAÇÃO

E AGORA, É SÓ ISSO?

VARIÁVEIS RESPOSTA

É ADEQUADA À ESCALA TEMPORAL E ESPACIAL DA QUESTÃO?

• faz sentido medir a densidade de

elefantes em manchas de habitat de 1

ha?

QUESTÃO

COMO ENXERGA OS FATORES QUE CONFUNDEM?

E AGORA, É SÓ ISSO?

METODOLOGIA DE MENSURAÇÃOVARIÁVEIS RESPOSTA

QUESTÃO ESCOPO / ESPAÇO AMOSTRAL

VARIÁVEIS RESPOSTA

FATOR DO ESTUDO

FATORES QUE

CONFUNDEM

LIMITES DE INFRA-ESTRUTURA, RECURSOS E TEMPO

COMO ENXERGA OS FATORES QUE CONFUNDEM?

E AGORA, É SÓ ISSO?

METODOLOGIA DE MENSURAÇÃOVARIÁVEIS RESPOSTA

FATORES QUE

CONFUNDEM

DELIMITA QUESTÕES DE INTERFERÊNCIA (INDEPENDÊNCIA) ENTRE AS UNIDADES AMOSTRAIS

E AGORA, É SÓ ISSO?

METODOLOGIA DE MENSURAÇÃOVARIÁVEIS RESPOSTA

QUESTÃO ESCOPO / ESPAÇO AMOSTRAL

VARIÁVEIS RESPOSTA

FATOR DO ESTUDO

FATORES QUE

CONFUNDEM

LIMITES DE INFRA-ESTRUTURA, RECURSOS E TEMPO

DELIMITA QUESTÕES DE INTERFERÊNCIA (INDEPENDÊNCIA) ENTRE AS UNIDADES AMOSTRAIS

E AGORA, É SÓ ISSO?

METODOLOGIA DE MENSURAÇÃOVARIÁVEIS RESPOSTA

• todo o método tem uma “zona” de ação, não

faz sentido que as zonas de diferentes unidades

amostrais se sobreponham...

QUESTÃO