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tatiana-nahas
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Aula sobre a construção do método científico usando exemplos de pesquisa em Ecologia.
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O que é o método científico?
• Observar fenômenos, interpretar fatos e levantar hipóteses fazem parte do método científico.
ET assistindo jogo de futebol
O ET e o cientista
Hipóteses e previsões
• A partir de uma hipótese, podemos gerar previsões (se... então...).
• Essas previsões direcionam a coleta de dados na pesquisa científica.
Um exemplo: observação de comportamento de predação
• Predador: o esgana-gata (Gasterosteus aculeatus) é um peixe nativo do norte da Europa, norte da Ásia e América do norte.
• Presa: a pulga d’água (Daphnia sp.) é um pequeno (0.2 a 5 mm) crustáceo aquático.
1- Tempo até primeira predação
• Situação A: 2 peixes em um tanque com daphnias
=> primeira predação em 21.3 s
=> períodos sem movimentação num intervalo de 10 min (6s, 2s, 10s, 4s, 8s, 11s)
• Situação B: 4 peixes em um tanque com daphnias.
=> primeira predação em 16 s
=> períodos sem movimentação num intervalo de 10 min (4s, 2s, 3s, 8s, 3s, 6s, 4s)
1- Tempo até primeira predação
• Situação C: 1 peixe em um tanque com daphnias
=> primeira predação em 42.5 s
=> períodos sem movimentação num intervalo de 10 min (14s, 3s, 3s, 12s, 2s, 21s)
• Situação D: 10 peixes em um tanque com daphnias
=> primeira predação em 8 s
=> períodos sem movimentação num intervalo de 10 min (4s, 3s, 6s, 10s, 2s, 2s, 5s)
1- tempo até primeira predação
Avaliação preliminar (busca de um padrão):• a primeira captura ocorre mais rapidamente
quando há mais peixes no tanque (1 peixe = 42,5s; 2 peixes = 21,3s; 4 peixes = 16s; 10 peixes = 8s)
• o tempo sem mobilidade tende a ser maior quando há menos peixes no tanque (1 peixe = 55s; 2 peixes = 41s; 4 peixes = 30s; 10 peixes = 32s)
1- tempo até primeira predação
• Observação: O tempo para a primeira predação tende a ser menor quando mais peixes estão no tanque.
• Hipótese: Em grupo, os peixes sentem-se mais seguros e gastam menos tempo vigilantes contra predadores, sobrando mais tempo para partirem para predação.
• Previsão: A taxa de alimentação individual irá aumentar quanto maior for o número de peixes no tanque.
1- tempo até primeira predação
• Observação: A quantidade de tempo sem movimentação na água tende a diminuir quando mais peixes estão no tanque.
• Hipótese: Ausência de movimento reflete vigilância contra predadores. Em grupo, os peixes sentem-se mais seguros e gastam menos tempo vigilantes.
• Previsão: O tempo sem movimento irá diminuir em grupos mais numerosos de peixes, mas irá aumentar para grupos de qualquer número se os peixes forem alarmados.
2- Número e tamanho das presas
Um peixe sozinho no tanque por 5 min:
• peixe A: capturou 1 daphnia gde, 4 médias e 1 peq
• peixe B: capturou 4 pequenas
• peixe C: capturou 2 médias e 1 pequena
• peixe D: capturou 5 pequenas
• peixe E: capturou 4 médias
• peixe F (particularmente grande): capturou 6 grandes e 4 médias
2- Número e tamanho das presas
Avaliação preliminar (busca de um padrão):
• há variação no número e tamanho das presas capturadas
• peixes maiores capturam presas maiores?
2- Número e tamanho das presas
• Observação: O peixe maior capturou daphnias maiores que os demais peixes observados.
• Hipótese: O tamanho corpóreo do predador influi no tamanho da presa considerada mais viável (+ energia conseguida por tempo despendido na predação).
• Previsão: Tendo chance, os peixes vão capturar as presas mais viáveis. A viabilidade da presa irá correlacionar-se diretamente ao tamanho do predador.
Previsões => teste
“planejar” o experimento:
• Dividir em grupos experimentais para comparação – ex. A: grupo 1= peixes alarmados e grupo 2 = peixes não alarmados; ex. B: grupo 1 = peixes que comem presas pequenas, grupo 2 = presas médias, grupo 3 = presas grandes
• Mensurar as variáveis – ex: como medir os períodos sem movimento?
• Escolha de intervenções similares à situação natural – ex.: como escolher o estímulo de alarme a ser usado no experimento?
Processo científico
• As previsões derivadas de hipóteses direcionam o delineamento de experimentos para testar as hipóteses;
• Como resultado do teste, as hipóteses podem ser rejeitadas, provisoriamente aceitas ou modificadas a fim de gerar outras hipóteses testáveis;
• Os resultados e conclusões são apresentados em comunicações científicas.
Comunicações científicas
• Oral: congressos, simpósios, conferências;
• Escrita: artigo científico publicado em periódico com revisão por pares – 5 sessões principais que reproduzem os passos da pesquisa.
=> Dados não são apresentados brutos, mas sim sintetizados sob a forma de gráficos, tabelas e resultados de análises estatísticas.
De onde surgem as perguntas em ciência?
• curiosidade;
• observação casual;
• observação exploratória (quando já se tem uma hipótese em mente);
• estudos prévios.
O conhecimento científico muda
• novas descobertas;• desenvolvimento de novos conceitos e
teorias.
=> As teorias são as melhores explicações que temos em determinado momento sobre certo conjunto de fenômenos. Portanto, as “verdades” em ciência são provisórias.
Fato – Hipótese – Teoria
• Fato: uma verdade conhecida por experiência ou observação;
• Hipótese: uma proposição testável que procura explicar a ocorrência de um ou mais fenômenos;
• Teoria: um conjunto coerente de proposições que explica uma classe de fenômenos. É suportada por conjunto de evidências e pode ser usada para prever observações futuras.
O que a ciência não é
• Não é certeza e não é verdade.
• Não é tecnologia:– gera conhecimento (esse pode ou não virar
tecnologia);
– pode ou não usar tecnologia na pesquisa.
Falhas no método científico?
• Cientistas são seres humanos: medos, “crenças”, interesses pessoais etc. – dados fraudados, dados guardados etc.
• Mas será que o fato de o cientista ser falível torna a ciência falível? – a longo prazo não.
Artigo de Stanley Temple (Science,1977)
Calvária: árvore nas Ilhas Maurício; maior população = 13 indivíduos com + de 300 anos de idade; semente com casca muito grossa.
Dodô: pássaro extinto em 1680. Moela muito poderosa seria capaz de triturar casca dessa semente.
Hipótese: extinção do dodô teria impedido a germinação de novos indivíduos de calvária, condenando mais uma espécie à extinção.
Mas...
trabalhos publicados em 1941 e 1946:
(c) as sementes da Calvaria germinam mesmo sem abrasão na sua casca, pois racha após tempo no solo;
(d) dodôs comiam mesmo sementes de calvária?;
(e) em 1991, novo censo populacional apontou maior número de calvárias.
Experimento realizado por Temple:
• 17 sementes ingeridas por perus = 3 sementes que germinaram
PROBLEMAS:• não colocou 17 sementes
no solo diretamente;• perus esmagaram 40% das
sementes, mas dodôs eram 3 vezes maiores.
Uma hipótese nada vale se os fatos não a sustentarem.
Modelo: ciclo predador-presa
• Densidade das populações de lebre (presa) e lince (predador) => censo indireto por meio do no. de peles vendidas por caçadores a uma companhia de peles em Hudson Bay, no Canadá.
Teias alimentares
• nenhum par de predador-presa ou parasita-hospedeiro existe isoladamente => teia complexa de interações tróficas.
• há efeitos diretos e indiretos que uma espécie pode ter sobre outras do mesmo ou de outros níveis tróficos => como estudar isso?
Intervenção em sistema natural• uma forma é introduzir ou remover espécies.
• estudo conduzido por 2 anos em comunidade na costa NE dos EUA => exclusão das aves e avaliação da variação em abundância de lapas, cracas, mexilhões e algas.
Intervenção em sistema naturalaves
lapas
algas
• L. digitalis ocorre sobre cracas suavemente coloridas (camuflagem);
• L. pelta ocorre sobre mexilhões;
• cracas X mexilhões
• cracas X algas
cracas
Controle de teias alimentares
As teias alimentares são controladas de baixo para cima ou de cima para baixo?
• baixo para cima: concentração de nutrientes, disponibilidade de presa;
• cima para baixo: no. de predadores controlando o no. de presas.
Como analisar isso?
Controle de teias alimentares
=> situação hipotética: comunidades com 1, 2, 3 e 4 níveis tróficos
=> teste: escolha de bons modelos no ambiente natural
Modelo de sistema com 3 níveis tróficos
• Great Salt Lake, EUA:
fitoplâncton
zooplâncton (Artemia sp.)
inseto predador (Trichorixa verticalis)
Previsão (se... então...)
• se o padrão é continuado, espera-se que em uma sistema de 4 níveis tróficos:
• produtores e carnívoros 1arios. sejam limitados de cima para baixo;
• herbívoros e carnívoros 2arios. sejam limitados de baixo para cima.
Modelos com 4 níveis tróficos
(Algumas) novas perguntas
• De todas as teias alimentares imagináveis na natureza, existem tipos particulares que nós tendemos a observar repetidamente?
• As teias alimentares reais têm propriedades particulares?
• Algumas estruturas de teias alimentares são mais estáveis do que outras?