Métodos de pesquisa ecológica: observação, experimentação e modelagem

Ecologia é o estudo da relação entre os organismos e seu ambiente na Terra. Vários métodos ecológicos são usados ​​para estudar essa relação, incluindo experimentação e modelagem.

Podem ser usados ​​experimentos manipulativos, naturais ou observacionais. A modelagem ajuda a analisar os dados coletados.

Ecologia, o estudo de como os organismos interagem com seu ambiente e entre si, baseia-se em várias outras disciplinas. A ciência ambiental da ecologia incorpora biologia, química, botânica, zoologia, matemática e outros campos.

A ecologia examina as interações entre espécies, tamanho da população, nichos ecológicos, teias alimentares, fluxo de energia e fatores ambientais. Para fazer isso, os ecologistas contam com métodos cuidadosos para coletar os dados mais precisos que podem. Depois que os dados são coletados, os ecologistas os analisam para suas pesquisas.

As informações obtidas com esses métodos de pesquisa podem ajudar os ecologistas a encontrar impactos causados ​​por humanos ou fatores naturais. Essas informações podem então ser usadas para ajudar a gerenciar e conservar áreas ou espécies impactadas.

Cada experimentar requer observação. Os ecologistas devem observar o meio ambiente, as espécies dentro dele e como essas espécies interagem, crescem e mudam. Diferentes projetos de pesquisa requerem diferentes tipos de avaliações e observações.

Ecologistas às vezes usam um avaliação documental, ou DBA, para coletar e resumir informações sobre áreas específicas de interesse. Nesse cenário, os ecologistas estão usando informações já coletadas de outras fontes.

Muitas vezes, no entanto, os ecologistas contam com observação e trabalho de campo. Isso implica realmente entrar no habitat do assunto de interesse para observá-lo em seu estado natural. Fazendo pesquisas de campo, os ecologistas podem rastrear o crescimento populacional das espécies, observar ecologia da comunidade em ação e estudar o impacto de quaisquer novas espécies ou outros fenômenos introduzidos no meio ambiente.

Cada local de campo será diferente na natureza, na forma ou de outras maneiras. Os métodos ecológicos permitem essas diferenças, de modo que diferentes ferramentas podem ser usadas para observações e amostragens. É crucial que a amostragem seja feita de forma aleatória para combater o viés.

Os dados obtidos na observação e no trabalho de campo podem ser qualitativos ou quantitativos. Essas duas classificações de dados variam de maneiras distintas.

Dados qualitativos: Os dados qualitativos referem-se a um qualidade do assunto ou condições. É, portanto, mais descritivo forma de dados. Não é facilmente medido e é coletado por observação.

Como os dados qualitativos são descritivos, eles podem incluir aspectos como cor, forma, se o céu está nublado ou ensolarado, ou outros aspectos de como um local de observação pode parecer. Os dados qualitativos não são numéricos como os dados quantitativos. Portanto, é considerado menos confiável do que dados quantitativos.

Dados quantitativos: Os dados quantitativos referem-se a valores numéricos ou quantidades. Esses tipos de dados podem ser medidos e geralmente estão na forma de números. Exemplos de dados quantitativos podem incluir os níveis de pH no solo, o número de ratos em um local de campo, dados de amostra, níveis de salinidade e outras informações na forma numérica.

Ecologistas usam estatísticas para analisar dados quantitativos. É, portanto, considerado uma forma de dados mais confiável do que os dados qualitativos.

Pesquisa direta: Os cientistas podem observar animais e plantas diretamente em seu ambiente. Isso é chamado de pesquisa direta. Mesmo em locais tão remotos como o fundo do mar, o ecologista pode estudar o ambiente subaquático. Uma pesquisa direta, neste caso, implicaria em fotografar ou filmar tal ambiente.

Alguns métodos de amostragem usados ​​para registrar imagens da vida marinha no fundo do mar incluem trenós de vídeo, câmeras de cortina de água e Ham-Cams. Ham-Cams são presos a um Hamon Grab, um balde de amostra usado para coletar amostras. Esta é uma forma eficaz de estudar as populações animais.

O Hamon Grab é um método de coleta de sedimentos do fundo do mar, e o sedimento é levado para um barco para que os ecologistas os separem e fotografem. Esses animais serão identificados em um laboratório em outro lugar.

Além do Hamon Grab, os dispositivos submarinos de coleta incluem uma rede de arrasto de vara, que é usada para obter animais marinhos maiores. Isso envolve prender uma rede a uma viga de aço e arrastar na parte de trás de um barco. As amostras são trazidas a bordo do barco e fotografadas e contadas.

Pesquisa indireta: Nem sempre é prático ou desejável observar os organismos diretamente. Nessa situação, os métodos ecológicos envolvem observar os vestígios que essas espécies deixam. Isso pode incluir excrementos de animais, pegadas e outros indicadores de sua presença.

O objetivo abrangente dos métodos ecológicos de pesquisa é obter dados de alta qualidade. Para fazer isso, os experimentos devem ser cuidadosamente planejados.

Hipótese: O primeiro passo em qualquer projeto experimental é apresentar uma hipótese ou questão científica. Então, os pesquisadores podem criar um plano detalhado para a amostragem.

Os fatores que afetam os experimentos de trabalho de campo incluem o tamanho e a forma de uma área que precisa ser amostrada. Os tamanhos dos locais de campo variam de pequenos a muito grandes, dependendo de quais comunidades ecológicas estão sendo estudadas. Os experimentos em ecologia animal devem levar em consideração o movimento potencial e o tamanho dos animais.

Por exemplo, spiders não exigiriam um grande local de campo para estudo. O mesmo seria verdadeiro ao estudar a química do solo ou os invertebrados do solo. Você pode usar um tamanho de 15 metros por 15 metros.

Plantas herbáceas e pequenos mamíferos podem exigir locais de campo de até 30 metros quadrados. Árvores e pássaros podem precisar de alguns hectares. Se você estiver estudando animais grandes e móveis, como veados ou ursos, isso pode significar a necessidade de uma área bastante grande de vários hectares.

Decidir sobre o número de sites também é crucial. Alguns estudos de campo podem exigir apenas um local. Mas se dois ou mais habitats forem incluídos no estudo, dois ou mais locais de campo serão necessários.

Ferramentas: As ferramentas usadas para locais de campo incluem transectos, parcelas de amostragem, amostragem sem parcela, o método de ponto, o método de transecto-interceptação e o método ponto-quarto. O objetivo é obter amostras imparciais de uma quantidade alta o suficiente para que as análises estatísticas sejam mais sólidas. O registro de informações nas planilhas de dados de campo auxilia na coleta de dados.

Um experimento ecológico bem planejado terá uma declaração clara de propósito ou questão. Os pesquisadores devem ter um cuidado extraordinário para remover o viés, fornecendo tanto a replicação quanto a randomização. O conhecimento das espécies em estudo, bem como dos organismos dentro delas, é fundamental.

Resultados: Após a conclusão, os dados ecológicos coletados devem ser analisados ​​com um computador. Existem três tipos de experimentos ecológicos que podem ser feitos: manipulativos, naturais e observacionais.

Experimentos manipulativos são aqueles em que o pesquisador altera um fator para ver como isso afeta um ecossistema. É possível fazer isso no campo ou em um laboratório.

Esses tipos de experimentos fornecem interferência de maneira controlada. Eles atuam nos casos em que o trabalho de campo não pode ocorrer em toda a área, por diversos motivos.

A desvantagem dos experimentos manipulativos é que eles nem sempre são representativos do que aconteceria no ecossistema natural. Além disso, os experimentos manipulativos podem não revelar o mecanismo por trás de nenhum padrão observado. Também não é fácil alterar variáveis ​​em um experimento de manipulação.

Exemplo: Se você quisesse aprender sobre lagarto predação de aranhas, você poderia alterar o número de lagartos em recintos e estudar quantas aranhas resultaram desse efeito.

Um exemplo maior e atual de um experimento de manipulação é a reintrodução de lobos no Parque Nacional de Yellowstone. Essa reintrodução permite que os ecologistas observem o efeito dos lobos retornando ao que antes era sua faixa normal.

Os pesquisadores já descobriram que uma mudança imediata no ecossistema ocorreu depois que os lobos foram reintroduzidos. O comportamento do rebanho de alces mudou. O aumento da mortalidade dos alces levou a um suprimento de comida mais estável para lobos e comedores de carniça.

Experimentos naturais, como o nome indica, não são dirigidos por humanos. Essas são manipulações de um ecossistema causadas pela natureza. Por exemplo, na sequência de um desastre natural, mudança climática ou introdução de espécies invasoras, o próprio ecossistema representa um experimento.

É claro que as interações do mundo real como essas não são verdadeiras experiências. Esses cenários fornecem aos ecologistas oportunidades para estudar os efeitos que os eventos naturais têm sobre as espécies em um ecossistema.

Exemplo: Ecologistas poderiam fazer um censo de animais em uma ilha para estudar seus população densidade.

A principal diferença entre experimentos manipulativos e naturais do ponto de vista dos dados é que os experimentos naturais não têm controles. Portanto, às vezes é mais difícil determinar causa e efeito.

No entanto, há informações úteis a serem obtidas de experimentos naturais. Variáveis ​​ambientais como níveis de umidade e densidade de animais ainda podem ser usadas para fins de dados. Além disso, os experimentos naturais podem ocorrer em grandes áreas ou vastos períodos de tempo. Isso os distingue ainda mais dos experimentos manipulativos.

Infelizmente, a humanidade causou experimentos naturais catastróficos em todo o mundo. Alguns exemplos incluem degradação de habitat, mudanças climáticas, introdução de espécies invasoras e remoção de espécies nativas.

Os experimentos observacionais requerem replicações adequadas para dados de alta qualidade. A “regra dos 10” se aplica aqui; os pesquisadores devem coletar 10 observações para cada categoria exigida. Influências externas ainda podem atrapalhar os esforços para coletar dados, como clima e outros distúrbios. No entanto, usar 10 observações replicadas pode ser útil para obter dados estatisticamente significativos.

É importante realizar a randomização, de preferência antes de realizar experimentos observacionais. Isso pode ser feito com uma planilha em um computador. A randomização fortalece a coleta de dados porque reduz o viés.

A randomização e a replicação devem ser usadas juntas para serem eficazes. Locais, amostras e tratamentos devem ser designados aleatoriamente para evitar resultados confusos.

Os métodos ecológicos dependem fortemente de modelos estatísticos e matemáticos. Isso fornece aos ecologistas uma maneira de prever como um ecossistema mudará com o tempo ou reagirá às mudanças nas condições do meio ambiente.

Modelagem também fornece outra maneira de decifrar informações ecológicas quando o trabalho de campo não é prático. Na verdade, existem várias desvantagens em confiar apenas no trabalho de campo. Devido à escala tipicamente grande do trabalho de campo, não é possível replicar os experimentos com exatidão. Às vezes, até mesmo o tempo de vida dos organismos é um fator limitante da taxa de trabalho de campo. Outros desafios incluem tempo, trabalho e espaço.

A modelagem, portanto, fornece um método para otimizar as informações de maneira mais eficiente.

Exemplos de modelagem incluem equações, simulações, gráficos e análises estatísticas. Os ecologistas também usam modelagem para produzir mapas úteis. A modelagem permite cálculos de dados para preencher as lacunas da amostragem. Sem a modelagem, os ecologistas seriam prejudicados pela grande quantidade de dados que precisam ser analisados ​​e comunicados. A modelagem por computador permite uma análise comparativamente rápida de dados.

Um modelo de simulação, por exemplo, permite a descrição de sistemas que de outra forma seriam extremamente difíceis e muito complexos para o cálculo tradicional. A modelagem permite que os cientistas estudem a coexistência, a dinâmica populacional e muitos outros aspectos da ecologia. A modelagem pode ajudar a prever padrões para propósitos cruciais de planejamento, como mudanças climáticas.

O impacto da humanidade sobre o meio ambiente continuará. Portanto, torna-se cada vez mais crucial para os ecologistas usar métodos de pesquisa ecológica para encontrar maneiras de mitigar os efeitos sobre o meio ambiente.