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CURSO: METODOLOGIAS DE INVESTIGACION FORESTAL
CIENTIFICA
Bonifacio Mostacedo, Ph. D.
Universidad Autónoma Gabriel Rene Moreno
Octubre 2007
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CONTENIDO
Elaboración de propuestas de investigación Planteamiento del problema: objetivos y preguntas Hipótesis y pruebas de hipótesis Tipos de estudios científicos en ciencias forestales Diseño experimental y muestreo
Replicación y pseudo-replicación
Análisis estadísticos en relación a las preguntas y diseño experimental utilizados
Toma de datos y síntesis de la información
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ELABORACION DE PROPUESTAS DE
INVESTIGACION
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QUE SE ENTIENDE POR METODOLOGIA DE INVESTIGACION CIENTIFICA?
Son los diferentes pasos o etapas que se llevan a cabo para realizar una investigación
La investigación científica es esencialmente como cualquier tipo de investigación, solo que mas rigurosa y cuidadosamente realizada
La investigación científica es sistemática y controlada (hay una disciplina constante), empírica (se basa en fenómenos observables de la realidad) y critica (juzga constantemente de manera objetiva, no hay preferencias personales, ni juicios de valor)
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CUALIDADES DE UN INVESTIGADOR CIENTIFICO
Tener disciplina Tener alguna especialidad Ser curioso y observador Pensador Conocer algo de estadística Tener la capacidad de
redactar Ser analista y pensador Tener la capacidad de
transferir los resultados encontrados
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CICLO DE LA INVESTIGACIONLa inquietud/ la
observación / el concepto (el paradigma/teoria/
marco teórico
PREGUNTA y
OBJETIVOSMarco Teorico
Resultados y Discusion
Comprobar las hipótesis
estadísticas
El Análisis La toma de datos
El diseño estadístico (Experimental o muestral)- niveles para cada factor- número de repeticiones
Definir las hipótesis estadísticas:
Definir las variables de respuesta
Publicacion
Etapa de realizar la propuesta de investigación
Etapa de toma de datos, analisis y preparacion del informe científico
Planteamiento del Problema: Preguntas, Objetivos e Hipótesis
Formular de manera lógica y coherente problemas de investigación científica
Redactar adecuadamente las preguntas, objetivos e hipótesis de investigación científica
• Establecer objetivos de investigación
• Desarrollar las preguntas de investigación
• Hipotesis
Que es plantear el problema de investigación?
Plantear el problema no es sino afinar y estructurar mas formalmente la idea de investigación
Criterios para plantear el problema
El problema debe expresar una relación entre dos o mas variables
Debe estar formulado como pregunta de manera clara y sin ambigüedad (p.e., que efecto?, en que condiciones? Cual es la probabilidad?, como se relaciona?
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ELEMENTOS QUE CONTIENE EL PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA DE INVESTIGACION
Preguntas de investigación• Plantear a través de una o
varias preguntas el problema que se estudiara,
• Recomendable que las preguntas sean precisas – aunque en algunos casos pueden ser generales,
• Las preguntas deben ser seductoras o atractivas
• Las preguntas deben ser simples
Las preguntas deben ser factibles de responderse con los datos colectados dentro de un tiempo razonable. (Cual?, Cuantos?, donde?, Cuando?, Cual es la relación entre? Cuales son las consecuencias inmediatas?, cuales son las diferencias
Las preguntas tales como: Porque? Son de reflexión, difícil de ser respondidas.
Ej.: Porque las plántulas de malezas hay mas en el borde de caminos que en el bosque?
EN RESUMEN: Las preguntas deben ser factibles de ser respondidas, comparativas, atractivas y simples
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Preguntas Las preguntas deben ser
comparativas o relacionalesEjemplo: No comparativo: Cuantas
especies de mamíferos utilizan el corredor ecológico para su movimiento?
Comparativo: Dentro del corredor ecológico, cual es la diversidad de mamíferos que usan el bosque sucesional o el bosque primario?
Desarrollar otras preguntas comparativas
Cual es la densidad especifica de la madera para las principales especies arbóreas?
Cual es la diversidad de especies en la chiquitania
Preguntas: factible de ser respondida, comparativo, atractivo y simple
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ELEMENTOS QUE CONTIENE EL PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA DE INVESTIGACION
Objetivos de investigación
Es la situación futura que se pretende alcanzar en un determinado periodo de tiempo
Debe formularse como situación futura factible -- donde voy ha llegar?
Propósito: donde quisiera llegar
Deben expresarse con claridad para evitar posibles desviaciones en el proceso de investigación
Susceptibles de alcanzarse Son las guías de estudio, debe tenerse
presente durante todo el estudio Deben ser congruentes entre si
Partes de un objetivo Verbo activo.- en infinitivo, que exprese
el desempeño Que hace? Ej.: Explotar Proceso de ejecución.- Unidad básica de
información (UBI) – El contenido (Que sabe?)
Detalle de las condiciones Precisión (puede o no tener)
Ejemplo: Verbo activo, UBI, detalle de las condiciones, precisión
Mejorar el manejo forestal y las políticas empresariales, favoreciendo de esta manera a la empresa comunitaria
Explotar los recursos naturales de acuerdo a la productividad del bosque tropical, tres veces durante una gestión
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OBJETIVOS GENERALES Y ESPECIFICOS
Objetivo General.- Es el resultado futuro que se pretende alcanzar en un tiempo determinado, este resultado se basa en un problema global Pretenden metas amplias Debe abarcar la totalidad del problemas global a resolver Verbos: investigar, diagnosticar, evaluar, analizar, proponer
Objetivos específicos.- Son resultados futuros que se pretenden alcanzar en un tiempo determinado, estos resultados son desagregados del problema global y constituyen soluciones parciales Son de corto alcance Abarcan sub-problemas o partes del objetivo general Deben ser lógicos, concretos, realizables, medibles y observables
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Ejemplo Objetivos General y Específicos
Objetivo General: Investigar la situación actual de la comercialización de recursos
naturales en el bosque tropical de la comunidad de Ayoreos
Objetivos Específicos:Identificar los recursos naturales maderables y no maderables que
existen en la comunidad de AyoreosDeterminar la cantidad de recursos que se encuentran en cada tipo
de bosque de la comunidad de AyoreosComparar los costos de extracción bajo diferentes sistemas de
extracción
Ejercicios: Cada participante del taller debe elaborar un objetivo general con dos o mas objetivos específicos
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HIPOTESIS Y PRUEBA DE HIPOTESIS
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QUE SON LAS HIPOTESIS?
Son guías precisas del problema de investigación
Posible explicación de un fenómeno biológico o físico que observamos o percibimos
Las hipótesis indican lo que estamos buscando o tratando de probar y pueden definirse como explicaciones tentativas del fenómeno investigado formuladas a manera de proposiciones
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TIPOS DE HIPOTESIS
HIPOTESIS DE INVESTIGACION
HIPOTESIS ESTADISTICAS H0: Hipótesis que generalmente indica que no existen
diferencias Ha: Hipótesis que indica que existen diferencias
Las hipótesis estadísticas pueden ser de varios tipos depende del tipo de estudio
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QUE ES LA PRUEBA DE HIPOTESIS?
Las hipótesis estadísticas se someten a prueba y para ello se utilizan herramientas estadísticas – bajo un diseño experimental, recolección de datos e interpretación de datos
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Prueba de Hipotesis para Comparar 2 tratamientos o niveles
210 : H
21: aH
05.0(Los promedios de los dos tratamientos son diferentes)
(Los promedios de los dos tratamientos son similares)
Antes de realizar cualquier prueba estadistica se debe tener primero las H0, Ha y α (alfa)
Para realizar la prueba de hipotesis se utiliza el valor del estadistico que se esta utilizando o el valor de probabilidad
Ejemplo: T-Student
Opcion 1.- Calcular la Tcalculada y comparar con la Tde tablas
Opcion 2.- Calcular el valor de P y comparar con el valor de alfa
(alfa)
Interpretación 1. Si Tc > Tt, se rechaza la H0Interpretacion 2. Si P < α, se rechaza la H0
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PRUEBA DE HIPOTESIS
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TIPOS DE ERROR
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ERROR TIPO I
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ERROR TIPO II
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TIPOS DE ESTUDIOS EN CIENCIAS FORESTALES
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TIPOS DE ESTUDIOS
ESTUDIOS EXPLORATORIOS Un tema u objeto poco estudiado Que no ha sido abordado antes Estudios exploratorios.- son como
realizar un viaje a un lugar desconocido
Sirven para familiarizarnos con fenómenos relativamente desconocidos
Son para obtener información para ver la posibilidad de realizar una investigación mas completa
ESTUDIOS DESCRIPTIVOS Miden una serie de características
especificas de un objeto o lugar Como es? Como se manifiesta
determinado fenómeno Es posible que carezca de hipótesis
ESTUDIOS COMPARATIVOS Compara la respuesta de una variable
en dos o mas situaciones diferentes Si hay una o varia hipotesis
planteadas Donde? En que condiciones un
fenómeno se comporta mejor. Ej.: Crecimiento según tipo de suelo
Cual? Cual es la diferencia de una variable entre grupos con características similares. Ej.: Gremios ecológicos
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EJEMPLO ESTUDIO DESCRIPTIVO
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EJEMPLO ESTUDIO DESCRIPTIVO
1
2
3
4
5
O N D E F M A M J J A S O N D E F M A M J J A S O N D E F M A M J J A S
2002 2003 2004 2005
Cat
egor
ía f
enol
ógic
a
Botones Flores Fr. Totales Fr. Disp. Hojas
Fenologia de Vismia tomentosa en Coroico (Arteaga, en Revision).
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ESTUDIOS COMPARATIVOSTipos
Estudios Observacionales
No se hace ninguna manipulación previa del sistema
Se basa en información obtenida (por observación o medición) del sistema en su estado natural
Estudios Experimentales
El sistema se somete primero a una manipulación o modificación particular (tratamiento experimental)
La información que interesa es precisamente la respuesta al tratamiento (s) aplicado (s)
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Ejemplo Estudio Observacional
A
CB
A
B BB
AAB
AA
A
A
A
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
Claros Caminos Patios Pista 1ria Pista 2riaMicrosites
Pla
ntle
t d
en
sity
(#
/10
0 m
2)
Stem ResproutRoot ResproutSeed
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TIPOS DE ESTUDIOS ESTUDIOS CORRELACIONA
LES El propósito de estos estudios
es saber como una variable se comporta en relación a otra(s)
Relación entre dos variables Variables dependientes:
Regresión simple Variables independientes:
Correlación Relación entre tres o mas
variables Regresión múltiple
ESTUDIOS EXPLICATIVOS Responden las causas de
eventos biológicos, físicos o sociales
“Porque” ocurre un fenómenoEjemplo:1. Porque el serebo crece mas
rápido en comparación a otras especies?
1. Capacidad de fotosíntesis2. Capacidad de absorción de
nutrientes y agua3. Mayor asimilación de
nutrientes4. Resistencia a herbiboria
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ESTUDIOS CORRELACIONALES
31
0
10
20
30
40
50
60
0 20 40 60 80 100
Diámetro a la Altura del Pecho (DAP)
Nu
me
ro d
e s
em
illa
s
Juglans boliviana (Luis Arteaga, En Revision)
TIPOS DE ESTUDIOS
ESTUDIOS PROBABILISTICOS
Determina la probabilidad de ocurrencia de un fenómeno a medida que una variable va cambiando
Rainfall (mm/y)
1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000
Pro
babi
lity
of o
ccur
renc
e
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
Dichapetalum toxicarium
r2=0.46 ***
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DISEÑO EXPERIMENTAL Y
MUESTREO
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DISENO EXPERIMENTAL Y MUESTREO El diseño experimental es la
estructura lógica del experimento Los objetivos de un experimento
deben especificar los siguientes aspectos: naturaleza de las unidades
experimentales, numero y clase de tratamientos, Variables de respuesta que se
medirán, asignación de tratamientos a
unidades experimentales Numero de unidades experimentales
o de muestreo (replicas) Arreglo espacial de las UE Se debe tener claridad en el tipo de
análisis a realizarse
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TIPOS DE EXPERIMENTOS
EXPERIMENTOS DE OBSERVACION (MUESTREOS)
Incluyen mediciones en el tiempo o espacio
El único tratamiento o variable “experimental” es el espacio o el tiempo Ejemplo: Distribución espacial
de un organismo en diferentes habitats.
Lo mas critico: asegurar la distribución de las replicas en el espacio (pseudoreplicacion?)
EXPERIMENTOS DE MANIPULACION
Características: En lo posible, tener un
tratamiento sin manipulación o control
Tener replicación para determinar la variabilidad que se puede encontrar dentro de un mismo tratamiento
Asignar los tratamientos al azar
Intercalar los tratamientos en el tiempo y espacio
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MODELOS DE INTERCALAMIENTO EXPERIMENTOS MANIPULATIVOS
Diseño completamente al azar Intercalamiento en forma aleatoria
Diseño de bloques al azar Se distribuyen los controles y tratamientos
estratificadamente Diseño sistemático
El intercalamiento de tratamientos y controles se lleva a cabo en forma regular
Cuadrado latino Intercalamiento aplicado especialmente en experimentos
donde se puede controlar las filas y las columnas
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EJERCICIO
En grupos de 2 personas, elaborar una o dos preguntas de investigación, los objetivos y las hipótesis de investigación.
Explicar que tipo de estudio sería y cual sería el diseño experimental o muestral a aplicarse
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REPLICACION Y PSEUDOREPLICACION
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REPLICACION Y PSEUDOREPLICACION
REPLICACION Las muestras deben ser
independientes No debe formar parte de
series de tiempo (datos colectados del mismo lugar en varias ocasiones, no son independientes)
Debe tener una apropiada escala espacial
PSEUDOREPLICACION Es un de los problemas
principales A veces es imposible tener
replicas (ej. Cambio global) A veces no se puede
reconocer la pseudoreplicación
También se produce por la falta de intercalamiento o por la utilización de muestras que no son dependientes
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ALGUNOS PASOS PARA DECIDIR COMO ALGUNOS PASOS PARA DECIDIR COMO MUESTREAR LA VEGETACIONMUESTREAR LA VEGETACION
1. Definir el Diseño de Muestreo
2. Decidir que método se va ha usar para muestrear la vegetación
3. Decidir el tamaño y número de muestras
4. Definir las variables a tomar
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DISEÑO DE MUESTREOMuestreo Aleatorio Simple
Es el tipo de muestreo mas sencillo
Se aplica en lugares poco conocidos
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DISEÑO DE MUESTREO Muestreo Sistematico
Consiste en ubicar las muestras o unidades muestrales en patrones regulares
Ejemplo: Efecto de la vegetación de los incendios forestales
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DISEÑO DE MUESTREOMuestreo Aleatorio Estratificado
Division de la población en subgrupos con cierta homogeneidad
Dentro de los subgrupos se puede hacer un muestreo aleatorio
44Fuente: Ibisch y Merida, 2003
TIPOS DE BOSQUE EN BENI
¿En que tipo de vegetación hay más especies?¿Donde hay mayor abundancia de individuos?
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AJUSTE DE UN EXPERIMENTO OBSERVACIONAL A DISEÑO EN BLOQUES
CLARO DEAPROVECHAMIENTO
PATIO CAMINO
PISTA 1RIA DE
ARRASTREBOSQUE NO
PERTURBADO
PISTA 2RIA DEARRASTRE
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QUE HACER PARA DETERMINAR EL NUMERO DE MUESTRAS O REPLICAS?
El tiempo y dinero son las principales limitantes De todas maneras hay diferentes metodos para el
número de muestras estadísticamente adecuado.
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DETERMINAR NUMERO DE MUESTRAS O REPLICAS:MEDIANTE UN MODELO MATEMATICO
NCVt
E
CVtn 22
2
22
*
*
48
DETERMINAR NUMERO DE MUESTRAS:METODO PROMEDIO CORRIDO
Ejemplo en excel
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DETERMINAR NUMERO DE MUESTRAS: METODO CURVA ESPECIES-AREA
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QUE HACER PARA DETERMINAR EL TAMAÑO DE LA MUESTRA?
En la mayoría de los casos, para determinar el tamano de muestreo es necesario hacer pre-muestreo.
Si no se hace el pre-muestreo, dos cosas pueden ocurrir: Aunque el número de replicas puede llegar a ser suficiente
muchas muestras pueden tener ceros. En una sola muestra se puede gastar mucho tiempo y no
se llegaria a tener el número de replicas suficientes.
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ANALISIS ESTADISTICOS EN RELACION A LAS PREGUNTAS Y
DISENOS EXPERIMENTAL
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FACTOR
53
TRATAMIENTOS
54
VARIABLES
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TIPOS DE ANALISIS ESTADISTICOS Un factor con dos tratamientos
T-student de grupos independientes o Mann-Whitney Un factor con dos tratamientos pareados
T-student datos pareados o Wilcoxon Un factor con 3 o mas tratamientos
ANDEVA-1via o Kruskal Wallis Dos factores
ANDEVA-2vias o Friedman Estudios correlacionales
De prediccion: Regresion lineal simple, multiple o no-lineal De asociacion: Correlacion de Pearson o Correlacion de
Spearman
NormalidadHomogeneidad de varianzas
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DATOS
IndependientesNormales
Varianzas Iguales
Si
No
Comparacionde Grupos
Comparacionde Grupos
Si
NoSi
No
Transformar Datos
Si
No
Entre DosTratamientos o
Grupos
"T" dos gruposindependientes
"T" pareada(2 grupos
dependientes)
2 o mas Factores 1 Factor
Si
No
ANAVA 2 vias"Prueba de F"
ANAVA 1 via"Prueba de F"
Quiere hacer unaprediccion de "y" al
saber "x"?
Regresion- Linear- No Linear- Multiple.
Correlacionde Pearson
Si
No
Entre DosTratamientos o
Grupos
Mann-Witney(grupos
independientes)
Wilcoxon(Grupos pareados)
1 Factor 2 o mas Factores
Kruskal-Wallis Friedman
Si
No
Relacionesentre variables
Correlacion deSpearman
ANALISISPARAMETRICO
ANALISISNO-PARAMETRICO
FLUJOGRAMA PARA LA TOMA DE DECISIONES EN EL TIPO DE ANALISISESTADISTICO A REALIZAR
Relacionesentre variables
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PARTES DE UNA PROPUESTA DE INVESTIGACION
Antecedentes Justificacion Preguntas de investigacion Objetivos Hipotesis Resultados esperados
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PROBLEMAS PRINCIPALES EN LAS PROPUESTAS
FALTA DE RELACION ENTRE LAS DIFERENTES PARTES DE LA PROPUESTA DE INVESTIGACION
ENFOQUE DE INVESTIGACION
METODOLOGIA INCOMPLETA
REDACCION Y GRAMATICA
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TRABAJO PRACTICO
Analizar un articulo científico Determinar los tipos de estudios realizados Que diseño experimental se utilizo Cuales son los análisis estadísticos utilizados Cual fue el numero de replicas?, hubieron
problemas de pseudoreplicacion?
60
TOMA DE DATOS Y SINTESIS DE LA
INFORMACION