El muestreo. Elementos y técnicas

El muestreo. Técnicas y procedimientos Ejemplos: 1) Determinar el efecto de los cambios de temperatura del mar en una especie de ave marina en una zona determinada del mar. 2) Registrar la tasa de crecimiento de una especie vegetal en dos áreas con diferente manejo (sin antropización y con efecto antrópico). 3) Registrar la tasa de virulencia de XXX sobre el maiz en una zona de Tucumán. 4) Determinar comunidades vegetales diferentes en cierto rango altitudinal de las yungas. Principal objetivo de muestrear es cuantificar para estimar las abundancias o densidades o distribución de una población animal o vegetal o de comunidades bajo determinadas condiciones.

En ecologia los objetos de muestreo son los individuos de una población de una especie o de cada una de las especies de una comunidad. Una muestra es una parte de la población que se examina para obtener información deseada. Censo: circunstancia donde es posible obtener información de todos los individuos de una población. Muestreo: No es posible obtener toda la información de la población. Se extráe sólo una porción que realmente represente la población. Es necesario el planeamiento de un muestreo. Si el planeamiento es incorrecto las conclusiones son fallidas y Resultaría en unn planeamiento tendensioso que favorecería sistemáticamente ciertos resultados (bosque antropizado y otro, contaminación de Alumbrera) .

El monitoreo Es una actividad consistente en observar una situación para detectar los cambios que ocurren con el tiempo. Es el conjunto de metodologías diseñadas para muestrear, analizar y procesar en forma continua y sistemática vinculado al cumplimiento de objetivos económicos, de evaluación y de regulación. El propósito más importante del monitoreo de la calidad de un ambiente proporcionar la información necesaria a científicos, legisladores y planificadores para que ellos tomen las decisiones adecuadas a favor de la gestión y mejora del medio ambiente. Ejemplos: Establecer momentos de veda en la caza de una especie particular. Monitorear una plaga con el objetivo de que se defina correctamente el momento de aplicación de agroquímico.

PLANIFICACION DEL MUESTREO. 1. PLANTEO DE PREGUNTAS. 2. PLANTEO DE HIPOTESIS Y OBJETIVOS. SÉGUN BIBLIOGRAFÍA 3. SELECCIONAR Y DELIMITAR LA POBLACION O COMUNIDAD A ESTUDIAR. 4. DETERMINAR LAS VARIABLES O DATOS A CONSIDERAR. 5. DEFINIR EL INSTRUMENTAL A USAR. 6. DETERMINAR LA FRECUENCIA DEL MUESTREO. 7. SELECCIONAR EL TIPO DE MUESTREO CONVENIENTE. 8. ELECCION DE LAS UNIDADES MUESTRALES. 9.ELECCION DE TAMAÑO DE LA MUESTRA (Nº de replicas). 10. ANALISIS ESTADISTICOS QUE INCLUYE COMPUTAR EL ERROR DE MUESTREO 11. INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS Y CONCLUSIONES

IV) POSIBLES VARIABLES A EXTRAER EN CADA UNIDAD DE MUESTRA

Variables que se registran en unidades de muestra en campo Población (conjunto individuos de la misma especie en un mismo sitio)

Comunidad (conjunto de especies en un mismo sitio)

Tamaño, Número individuos

Número individuos/especie riqueza Biomasa Cobertura específica

Biomasa Cobertura Estructura edades y sexo Densidad Área basal

Densidad específica Área mínima Frecuencia relativa Dominancia Valor de importancia

Mediciones de variables en una población Tamaño poblacional o abundancia: número de individuos de la población. Densidad poblacional: número de individuos/ unidad de área o volumen Indicadores de abundancia: número de individuos/ unidad de captura, número de individuos observados /unidad de tiempo, número de huellas/ unidad de área, número de cuevas/ área, número de cantos/tiempo de observación, entre otros. Para comparar la abundancia entre épocas o lugares, mantener la relación. Biomasa/unidad de área o volumen: por ejemplo kg de bivalvos/ha. Para poblaciones donde es difícil identificar cada individuo. Cobertura /unidad de área: proporción de un área determinada que es cubierta por individuos de una población. Es frecuentemente usada para plantas. Clorofila a / unidad de volumen: estimador de biomasa algal por volumen de agua.

Variables a medir en comunidades vegetales I) Categorías florísticas: principalmente riqueza, número de especies / unidad de muestra. II) Categoría no florística: Abundancia de especies: mide, cuenta o estima un valor cuantitativo de la presencia de cada especie en una unidad de muestra o área. Densidad absoluta: número de individuos por unidad superficie. Densidad relativa: (densidad absoluta spi / densidad total de sps)x 100 Frecuencia relativa: porcentaje de muestras en que una especie está presente en relación al total de muestras colectadas. Cobertura: porcentaje de terreno ocupado por la proyección de la parte aérea de la planta. Biomasa: gramos de materia seca por unidad de superficie. Se restringe a parte aérea de plantas. Es destructivo pero existen ecuaciones alométricas para estimar la biomasa de sps leñosas. Sirve para estimar productividad primaria neta de los ecosistemas.

Área basal: superficie de una sección transversal del tronco del individuo a una altura del suelo. Se necesita calcular el DAP (diámetro a altura de pecho, 1,3 m). Medida indirecta de la edad de planta leñosa. Suele expresarse como m 2 ha

Procedimiento para cálculo de área basal: 1) Medir con cinta métrica el perímetro del árbol (circunferencia). Luego estimar el díametro: diámetro 

perímetro  circunferencia  

Área basal de un individuo leñoso se calcula como: 2

 di ámetro  2 ABi        r 2  

La suma de todas la secciones de tronco de los árboles pertenecientes a la misma especie es área basal correspondiente a dicha especie en una comunidad:  2 ABi   X DAP  DEN i i 4

Donde DENi es la densidad de 2 X DAP la especie I y es el cuadrado de la media de DAP i

Se recogen los valores absolutos en campo. Se cuantifica la abundancia en una población en una parcela o unidad de muestra Tamaño de planta de la especie A en parcela 1

abundancia

Abundancia relativa (%)

brinzal

35

35/70 X 100

latizal

25

25/70 X 100

fustal

10

10/70 X 100

total

70

Abundancia medida para cada especie en un área determinada Especies en parcela

abundancia

Abundancia relativa (%)

A

35

35/70 X 100

B

25

25/70 X 100

C

10

10/70 X 100

total

70

Síntesis de medidas de variables en una comunidad

N 0individuos densidad absoluta  área muestral

densidad relativa sp A 

por ejemplo, 60individuos/ha

densidad de sp A sumatoria de densidades todas sps

N 0 parcelas o unidades muestrales con sp A frecuencia Absoluta  N 0total parcelas o unidades muestrales

frecuencia relativa sp A 

frecuencia absoluta sp A 100 sumatoria total frecuencias absolutas

Dominancia mide el grado de representatividad de una especie en una comunidad do min ancia absoluta sp A 

áreabasal ( AB ) total sp A Área muestreada

do min ancia relativa sp A 

sumatoria AB sp A 100 sumatoria AB total

Índice Valor de importancia (IVI) por cada especie En un único valor se sintetizan densidad relativa (DEN.relativa) o abundancia relativa junto con dominancia relativa y frecuencias relativas (frec.relativa) de cada una de las especies (i). Una modificación suele ser:

Valor de impor tan cia ( IVI ) sp A  DEN .relativa  Do min ancia.relativa  Frec.relativa Valor de impor tan cia ( IVI ) sp A  1

3

DEN .relativa  Area basal.relativa  Frec.relativa 

V) Efectos metodológicos instrumentales y personales. a) Variabilidad del observador: Rara vez dos personas medirán lo mismo en un b) mismo lugar o área, debido a subjetividad y son métodos selectivos. La efectividad al inicio del trabajo y luego de estar cansado son netamente diferentes en la captura de organismos. b) Técnica de captura Lewis y Taylor en 1967 demostraron que dos trampas diferentes colocadas en un mismo terreno daban como resultado diferentes datos para una y otra (2.8 veces mayor la efectividad en trampas de agua que en las pegajosas). c) Efecto de la variabilidad en la respuesta de los animales: c-i) Diferentes especies de insectos responden de manera diferente a los estímulos de las trampas. c-ii) Individuos de una misma especie responden de manera diferente en edades distintas, o de la misma edad pero diferente reacción a las trampas. c) Instrumento de medición: habrá mayor precisión (menor error) según el instrumento. Medir siempre con igual instrumento

VI) Frecuencia de muestreo: Intervalo de tiempo entre muestras. Puede ser diario, semanal, estacional, anual. Depende de variabilidad de ciclo de vida de la especie o funcionalidad del objeto de estudio.

Si los huevos de una especie de insecto tienen un período de duración de 7 días y cambia a otro estado implica muestreos cada 7 días para ver si cambia la abundancia de huevos. Si voy antes al campo contaría dos veces los huevos de esa generación de una población.

En un embalse debería tenerse en cuenta las estaciones húmedas y secas si se pretende estimar toda la biota presente en el mismo. Si cambia, implica muestreos dos veces al año.

VII) TIPOS DE MUESTREO - Forma de situar las unidades de muestra (UM) en el área de estudio. -Depende en gran parte de la heterogeneidad del ambiente y del tamaño del mismo. -Mayor área a evaluar y más diversa la heterogeneidad que puede traducirse en más diversa la cobertura vegetal, mayor el esfuerzo de muestreo (más unidades de muestras a extraer). -Áreas menos extensas y vegetación más uniforme requiere menos parcelas de menores dimensiones y menor superficie total de muestreo. - Tres tipos de muestreo: aleatorio, regular estratificado y variantes.

Muestreo aleatorio: igual probabilidad en cualquier porción del espacio de obtener iguales resultados en las UM. muestreo regular o sistemático. Situar a las UM a la misma distancia entre sí. Los transectos o bandas son variantes del muestreo sistemático (útiles en estudios de la influencia de gradientes ambientales (la altitud o la orientación). muestreo “parcialmente al azar”, puede considerarse como una mezcla entre sistemático y azar. Selección de parcelas en forma sistemática y en cada una se eligen al azar las unidades de muestreo. El muestreo estratificado. Se divide el área de estudio en sectores homogéneos en cuanto a sus características ambientales. Dentro de cada sector se realiza un muestreo aleatorio o sistemático.

Muestreo aleatorio Elección de parcelas por sorteo.

Muestreo estratificado. Separar muestras por heterogeneidad para homogeneizar el proceso de muestreo.

Diseño de muestreo y diseño experimental a veces suelen confundirse. El diseño experimental implica procedimientos para aplicar un tratamiento (factor , variable controlada de alguna manera por investigador) a unidades experimentales. Estas unidades en muestreo se denominan unidades de la muestra determinada. Si quiero verificar el crecimiento de una especie vegetal en diferentes calidades de hábitat (campos abandonados con diferentes edades, tratamientos). ¿Cuántas parcelas en cada uno de esos hábitats se recolectaría?. Cada parcela sería un unidad experimental y varias parcelas implican las réplicas de cada tratamiento..

El concepto de unidad experimental está íntimamente ligado al de replicación. Replicar consiste en disponer al menos de dos unidades experimentales por cada tipo de tratamiento. NO OLVIDARSE PARA PRECISAR RESULTADOS MEDIANTE ESTADÍSTICA: LAS RÉPLICAS DEBEN SER ENTRE SI ALEATORIAS E INDEPENDIENTES.

VIII) Replica: la unidad de muestreo (sobre el que se toman las medidas) y el número de réplicas es sinónimo de tamaño de muestra. Ejemplo 1: Comparar los tamaños de las hojas de un bosque monófago con otro bosque. •La hoja es la unidad última de donde extraeremos la medida. •Si elegimos 1000 hojas del mismo árbol y promediamos sus tamaños, no tendremos un valor representativo del bosque sino de ese árbol, hay otros árboles diferentes a ese. Si utilizamos los 1000 valores como réplicas estaremos cometiendo un error de muestreo llamado pseudoreplicación. •Si se selecciona una hoja en 1000 árboles distintos, cada árbol queda pobremente representado con una única hoja. Correcto: elegir 100 árboles distribuidos por todo el bosque, y recoger de cada uno 10 hojas distribuidas por distintas partes de la copa. En este caso la réplica sería el individuo árbol (100 réplicas). La forma correcta de analizar estos datos sería promediar las 10 hojas de cada individuo y utilizar las 100 réplicas en el análisis.

Ejemplo 2: Determinar la cantidad de insectos por hoja de cierta especie de planta. Procedimiento: se cuenta la cantidad de insectos en 3 hojas de una planta, 5 de otra y 7 de otra, será un error pensar que se tienen 15 (3+5+7) datos ya que las hojas de una misma planta tienen más en común entre ellas que con las de otra planta (si una planta esta infectada o ha sido colonizada, es probable que presente altas densidades en todas sus hojas). Correcto sería realizar un promedio por planta y luego trabajar con esos promedios como dato (o sea que sólo se tendrían 3 datos).

Se debe establecer con cuidado la independencia entre unidades de muestreo. En figura (a) falta independencia espacial. Puede confundir/

Se considera al conjunto total de unidades muestrales en una población en un momento dado como muestra. Por ejemplo, se desea conocer el nivel de infestación por mosca del mediterráneo de los frutos de una plantación de duraznos. La población es la colección de todos los duraznos en la plantación. El elemento muestral es el durazno (elemento de donde extraigo la información). Pero se selecciona una cierta cantidad de plantas de duraznos de manera aleatoria y se toma una cantidad (peso o número de frutos) por planta y se mide la infestación. Por lo tanto el tamaño de la muestra es la cantidad de plantas (número de réplicas). Objetivo es calcular el número de unidades de una muestra o réplicas de un tratamiento con un mínimo de error. El concepto de error tiene una gran importancia en la teoría del muestreo: en la estimación de cualquier parámetro de la población basada en un muestreo siempre se comete un determinado error; en otras palabras, es muy poco probable que la estimación coincida exactamente con el valor real (el cual, por otra parte, no se conoce normalmente).

IX) Cálculo de tamaño de muestra: número de unidades a registrarse en cada muestra Mayor precisión de datos recolectados cuanto menor es la dispersión. Es decir verficar la amplitud del intervalo de confianza. Se sugiere un nivel de Nivel de confianza (1- α): Habitualmente 95% o 99%. Más exactos cuanto más se parecen a un valor real, como por ejemplo, que se acerquen a la media de una variable. Implica que dos muestras colectadas bajo las mismas condiciones deberían tener valores de parámetros como densidad promedio similares.

La precisión de la media muestral para estimar la media poblacional (x ej, media de tamaño de hojas) se representa por 100(1   ) % el intervalo confianza para la media poblacional es:

y z  / 2 SEˆ( y)

z  / 2 el valor que excede la probabilidad  / 2 de la distribución normal estándar. Para

muestras grandes (alrededor de 100 UM si distribución de UM es aleatoria)

y 1.64SEˆ ( y) y 1.96SEˆ ( y)

y 2.58SEˆ ( y)

90% confianza (IC) 95% confianza (IC) 99% confianza (IC)

Tamaño muestral: cantidad total de unidades de muestras o réplicas



representa el nivel del error que considerará el investigador en su estudio. Entonces estimar una media de población de un muestreo aleatorio simple con 95% IC de y 

el tamaño de la muestra se expresaría como

4Vaˆr ( y) n 2

Determinación del número mínimo de muestras para una población dada: Se debe tener en cuenta las siguientes variables: - Tamaño del individuo - Tipo de distribución. Pasos para obtener número mínimo de muestras: a) Disponer una transecta en línea sobre el área a ser muestreada. b) Contar el número de ind. En 50 cuadrantes aleatorios en la transecta. c) calcular la densidad media de los organismos en: primeros 5 cuadrantes, luego en los primeros 10 cuadrantes, 30 cuadrantes, 40 cuadrantes. d) Graficar la curva de performance.

Tamaño mínimo de muestras donde se estabiliza la curva.

En poblaciones: con el valor de n (tamaño de la muestra) para el cual la media deja de fluctuar.

A nivel de comunidades, en la riqueza de especies, a medida que aumenta el tamaño de la muestra se incrementa el número de especies halladas hasta Momento que a un mayor esfuerzo de muestreo no produce un incremento significativo en el número de especies.

Para estudios ecológicos se debe considerar la forma de la unidad de muestra: A) Unidades con forma y extensión preestablecida (superficie, línea, punto) B) Unidades que no tienen una definición a priori de su superficie o forma (métodos de distancias). A) I. Las unidades con superficie se denominan parcelas y pueden tener la forma: •

cuadrada,

•

rectangular

•

circular.

Circular posee menos “efecto de borde” (error al tomar decisíón de incluir o no árboles que estén en el límite). Mayor efecto en formas rectangulares. Transecta: unidad rectangular extremadamente largo respecto al ancho. Se utiliza paralela a un gradiente ambiental.

A) II. Líneas: método de intercepción de línea. Sobre la línea (cinta métrica, cuerda o alambre graduado) tendida sobre el terreno o a una altura prefijada, se registra la porción interceptada (tocada, subyacente o sobreyacente) por la parte aérea de cada especie y se calcula cobertura vegetal y estima densidad Caso de un estrato arbustivo monoespecífico, donde las figuras oscuras representan arbustos proyectados verticalmente.

La cobertura absoluta de la especie i (COB i ) se calcula como el largo interceptado por la especie i en relación a la extensión de toda la línea L, expresado en términos porcentuales: COB i = (I i / L) * 100

Recolección de insectos

Recolección de insectos

Más completa en estudios de diversidad de insectos

Para moscas de frutos

Técnicas de colecta para métodos de captura y recaptura como medida de densidad de poblaciones Métodos indirectos de observación para evaluar densidad Sobre todo en aves y mamíferos 1) Registro de excrementos 2) Registro de cantos, llamados u otras señales de comunicación. 3) Madrigueras o registro de nidos. 4) Registro de huellas. 5) Utilización de fotografías y cámaras de video que se pueden combinar con otros tipos de técnicas de Para sps de hábitos nocturnos o dificil observación directa o indirecta. observación.Para monitorear abundancia relativa y patrones de actividad.

Métodos directos de colecta en aves y mamíferos

Red de niebla se usa para aves y mamíferos (murciélagos).

Estimación de densidad de Mazama gouazoubira (Cervidae)

EL MUESTREO •Entre junio de 2008 y febrero de 2011 (inviernos y veranos). •El método de muestreo utilizado fue el conteo directo por transectos en franjas con un ancho total de 40 m, 20 m a cada lado de la línea central del transectos. Total de 10 transectos de 2.4 km promedio (1 - 5.7 km), tres en bosques mesófilos, cuatro en pajonales mesófilos y tres en palmares de yatay. •Los transectos ubicados en hábitats similares estuvieron separados al menos 5 km. Para no contar los mismos individuos. •Recorridos en horarios diurnos (0600 a 1000 h) y nocturnos (1800 a 2230 h), a baja velocidad (1 - 2 km/h) y por dos observadores.

Análisis: Para estimar la densidad (D) se utilizó la fórmula: D= n/2wL, donde n es el número de animales detectados dentro del ancho w (0.04 km) y L la distancia recorrida.