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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

26

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

52

FACTOR

53

TRATAMIENTOS

54

VARIABLES

55

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