Métodos de investigación ecológica: observación, experimentación y modelado

Ecología es el estudio de la relación entre los organismos y su entorno en la tierra. Se utilizan varios métodos ecológicos para estudiar esta relación, incluidos la experimentación y el modelado.

Se pueden utilizar experimentos de manipulación, naturales u observacionales. El modelado ayuda a analizar los datos recopilados.

Ecología, el estudio de cómo los organismos interactúan con su entorno y entre sí, se basa en varias otras disciplinas. La ciencia ambiental de la ecología incorpora biología, química, botánica, zoología, matemáticas y otros campos.

La ecología examina las interacciones de las especies, el tamaño de la población, los nichos ecológicos, las redes alimentarias, el flujo de energía y los factores ambientales. Para hacer esto, los ecologistas se basan en métodos cuidadosos para recopilar los datos más precisos que puedan. Una vez que se recopilan los datos, los ecologistas los analizan para su investigación.

La información obtenida de estos métodos de investigación puede ayudar a los ecólogos a encontrar impactos causados ​​por humanos o factores naturales. Esta información se puede utilizar para ayudar a gestionar y conservar las áreas o especies afectadas.

Cada experimentar requiere observación. Los ecologistas deben observar el medio ambiente, las especies dentro de él y cómo esas especies interactúan, crecen y cambian. Los diferentes proyectos de investigación requieren diferentes tipos de evaluaciones y observaciones.

Los ecologistas a veces usan un evaluación de escritorio, o DBA, para recopilar y resumir información sobre áreas específicas de interés. En este escenario, los ecologistas están utilizando información ya recopilada de otras fuentes.

A menudo, sin embargo, los ecologistas confían en observación y trabajo de campo. Esto implica realmente adentrarse en el hábitat del sujeto de interés para observarlo en su estado natural. Al realizar estudios de campo, los ecólogos pueden rastrear el crecimiento de la población de especies, observar ecología comunitaria en acción y estudiar el impacto de cualquier nueva especie u otro fenómeno introducido en el medio ambiente.

Cada sitio de campo diferirá en naturaleza, forma o de otras formas. Los métodos ecológicos permiten tales diferencias de modo que se puedan utilizar diferentes herramientas para las observaciones y el muestreo. Es fundamental que el muestreo se realice de forma aleatoria para combatir el sesgo.

Los datos obtenidos de la observación y el trabajo de campo pueden ser cualitativos o cuantitativos. Estas dos clasificaciones de datos varían de distintas formas.

Datos cualitativos: Los datos cualitativos se refieren a un calidad del tema o condiciones. Por tanto, es un descriptivo forma de datos. No se mide fácilmente y se recopila mediante observación.

Debido a que los datos cualitativos son descriptivos, pueden incluir aspectos como el color, la forma, si el cielo está nublado o soleado, u otros aspectos de cómo se vería un sitio de observación. Los datos cualitativos no son numéricos como los cuantitativos. Por tanto, se considera menos fiable que los datos cuantitativos.

Datos cuantitativos: Los datos cuantitativos se refieren a valores numéricos o cantidades. Este tipo de datos se pueden medir y generalmente están en forma de números. Los ejemplos de datos cuantitativos pueden incluir niveles de pH en el suelo, el número de ratones en un sitio de campo, datos de muestra, niveles de salinidad y otra información en forma numérica.

Los ecologistas usan estadísticas para analizar datos cuantitativos. Por lo tanto, se considera una forma de datos más confiable que los datos cualitativos.

Encuesta directa: Los científicos pueden observar directamente animales y plantas en su entorno. A esto se le llama encuesta directa. Incluso en lugares tan remotos como el lecho marino, el ecologista puede estudiar el entorno submarino. En este caso, una encuesta directa implicaría fotografiar o filmar dicho entorno.

Algunos métodos de muestreo utilizados para grabar imágenes de la vida marina en el fondo marino incluyen trineos de video, cámaras de cortina de agua y Ham-Cams. Los Ham-Cams están conectados a un Hamon Grab, un dispositivo de cubeta de muestra que se usa para recolectar muestras. Ésta es una forma eficaz de estudiar las poblaciones animales.

El Hamon Grab es un método para recolectar sedimentos del lecho marino, y el sedimento se lleva a un bote para que los ecólogos los clasifiquen y fotografíen. Estos animales se identificarán en un laboratorio en otro lugar.

Además de Hamon Grab, los dispositivos de recolección submarina incluyen una red de arrastre de vara, que se utiliza para obtener animales marinos más grandes. Esto implica atar una red a una viga de acero y pescar desde la parte trasera de un barco. Las muestras se suben a bordo del barco, se fotografían y se cuentan.

Encuesta indirecta: No siempre es práctico o deseable observar organismos directamente. En esta situación, los métodos ecológicos implican observar las huellas que dejan esas especies. Estos podrían incluir excrementos de animales, huellas y otros indicadores de su presencia.

El propósito primordial de los métodos ecológicos para la investigación es obtener datos de alta calidad. Para hacer esto, los experimentos deben planificarse cuidadosamente.

Hipótesis: El primer paso en cualquier diseño experimental es proponer una hipótesis o una pregunta científica. Luego, los investigadores pueden elaborar un plan detallado para el muestreo.

Los factores que afectan los experimentos de trabajo de campo incluyen el tamaño y la forma de un área que necesita ser muestreada. Los tamaños de los sitios de campo varían de pequeños a muy grandes, dependiendo de las comunidades ecológicas que se estén estudiando. Los experimentos en ecología animal deben tener en cuenta el movimiento potencial y el tamaño de los animales.

Por ejemplo, las arañas no requerirían un gran sitio de campo para su estudio. Lo mismo sería cierto al estudiar la química del suelo o los invertebrados del suelo. Podría utilizar un tamaño de 15 metros por 15 metros.

Las plantas herbáceas y los pequeños mamíferos pueden requerir terrenos de hasta 30 metros cuadrados. Los árboles y las aves pueden necesitar un par de hectáreas. Si está estudiando animales grandes y móviles, como ciervos u osos, esto podría significar la necesidad de un área bastante grande de varias hectáreas.

Decidir el número de sitios también es crucial. Algunos estudios de campo pueden requerir solo un sitio. Pero si se incluyen dos o más hábitats en el estudio, son necesarios dos o más sitios de campo.

Herramientas: Las herramientas utilizadas para los sitios de campo incluyen transectos, parcelas de muestreo, muestreo sin parcelas, el método puntual, el método transecto-intersección y el método punto-cuarto. El objetivo es obtener muestras no sesgadas de una cantidad lo suficientemente alta como para que los análisis estadísticos sean más sólidos. El registro de información en hojas de datos de campo ayuda en la recopilación de datos.

Un experimento ecológico bien diseñado tendrá una clara declaración de propósito o pregunta. Los investigadores deben tener un cuidado extraordinario para eliminar el sesgo proporcionando tanto la replicación como la aleatorización. El conocimiento de las especies que se estudian, así como de los organismos que las componen, es fundamental.

Resultados: Una vez finalizado, los datos ecológicos recopilados deben analizarse con una computadora. Hay tres tipos de experimentos ecológicos que se pueden realizar: manipulativos, naturales y de observación.

Los experimentos manipulativos son aquellos en los que el investigador altera un factor para ver cómo afecta a un ecosistema. Es posible hacer esto en el campo o en un laboratorio.

Este tipo de experimentos producen interferencias de forma controlada. Trabajan en casos en los que el trabajo de campo no puede realizarse en un área completa, por varias razones.

La desventaja de los experimentos de manipulación es que no siempre son representativos de lo que sucedería en el ecosistema natural. Además, los experimentos de manipulación podrían no revelar el mecanismo detrás de los patrones observados. Tampoco es fácil cambiar variables en un experimento de manipulación.

Ejemplo: Si quisieras aprender sobre lagarto depredacion de arañas, podría alterar el número de lagartijas en los recintos y estudiar cuántas arañas resultaron de este efecto.

Un ejemplo más amplio y actual de un experimento de manipulación es la reintroducción de lobos en el Parque Nacional de Yellowstone. Esta reintroducción permite a los ecologistas observar el efecto de que los lobos regresen a lo que alguna vez fue su rango normal.

Los investigadores ya han aprendido que se produjo un cambio inmediato en el ecosistema una vez que se reintrodujeron los lobos. Los comportamientos de la manada de alces cambiaron. El aumento de la mortalidad de los alces llevó a un suministro de alimentos más estable tanto para los lobos como para los carroñeros.

Los experimentos naturales, como su nombre lo indica, no están dirigidos por humanos. Se trata de manipulaciones de un ecosistema provocadas por la naturaleza. Por ejemplo, a raíz de un desastre natural, el cambio climático o la introducción de especies invasoras, el ecosistema en sí representa un experimento.

Por supuesto, las interacciones del mundo real como estas no son realmente experimentos. Estos escenarios brindan a los ecologistas la oportunidad de estudiar los efectos que los eventos naturales tienen sobre las especies de un ecosistema.

Ejemplo: Los ecologistas podrían realizar un censo de animales en una isla para estudiar su población densidad.

La principal diferencia entre los experimentos manipulativos y naturales desde la perspectiva de los datos es que los experimentos naturales no tienen controles. Por lo tanto, a veces es más difícil determinar la causa y el efecto.

No obstante, se puede obtener información útil a partir de experimentos naturales. Las variables ambientales como los niveles de humedad y la densidad de los animales aún se pueden usar para fines de datos. Además, los experimentos naturales pueden ocurrir en grandes áreas o en grandes períodos de tiempo. Esto los distingue aún más de los experimentos de manipulación.

Desafortunadamente, la humanidad ha provocado experimentos naturales catastróficos en todo el mundo. Algunos ejemplos de estos incluyen la degradación del hábitat, el cambio climático, la introducción de especies invasoras y la eliminación de especies nativas.

Los experimentos de observación requieren réplicas adecuadas para obtener datos de alta calidad. La "regla de los 10" se aplica aquí; los investigadores deben recopilar 10 observaciones para cada categoría requerida. Las influencias externas aún pueden obstaculizar los esfuerzos para recopilar datos, como el clima y otras perturbaciones. Sin embargo, el uso de 10 observaciones repetidas puede resultar útil para obtener datos estadísticamente significativos.

Es importante realizar la aleatorización, preferiblemente antes de realizar experimentos de observación. Esto se puede hacer con una hoja de cálculo en una computadora. La aleatorización fortalece la recopilación de datos porque reduce el sesgo.

La aleatorización y la replicación deben usarse juntas para que sean efectivas. Los sitios, las muestras y los tratamientos deben asignarse al azar para evitar resultados confusos.

Los métodos ecológicos se basan en gran medida en modelos estadísticos y matemáticos. Estos proporcionan a los ecologistas una forma de predecir cómo cambiará un ecosistema con el tiempo o reaccionará a las condiciones cambiantes del medio ambiente.

Modelado también proporciona otra forma de descifrar la información ecológica cuando el trabajo de campo no es práctico. De hecho, hay varios inconvenientes en depender únicamente del trabajo de campo. Debido a la gran escala del trabajo de campo, por lo general, no es posible replicar los experimentos con exactitud. A veces, incluso la vida útil de los organismos es un factor limitante para el trabajo de campo. Otros desafíos incluyen el tiempo, el trabajo y el espacio.

El modelado, por lo tanto, proporciona un método para agilizar la información de una manera más eficiente.

Los ejemplos de modelado incluyen ecuaciones, simulaciones, gráficos y análisis estadísticos. Los ecologistas también usan modelos para producir mapas útiles. El modelado permite cálculos de datos para llenar los vacíos del muestreo. Sin modelos, los ecologistas se verían obstaculizados por la gran cantidad de datos que deben analizarse y comunicarse. El modelado por computadora permite un análisis de datos comparativamente rápido.

Un modelo de simulación, por ejemplo, permite la descripción de sistemas que de otro modo serían extremadamente difíciles y demasiado complejos para el cálculo tradicional. El modelado permite a los científicos estudiar la coexistencia, la dinámica de la población y muchos otros aspectos de la ecología. El modelado puede ayudar a predecir patrones para propósitos de planificación cruciales, como el cambio climático.

Continuará el impacto de la humanidad sobre el medio ambiente. Por lo tanto, es cada vez más crucial para los ecologistas utilizar métodos de investigación ecológica para encontrar formas de mitigar los efectos sobre el medio ambiente.