Da Pergunta ao Delineamento
Desenho Experimental e Análise Avançada de Dados Ecológicos
Da Teoria à Medição
Exemplo didáctico · nutrientes e macroalgas
Uma ideia sobre limitação por nutrientes permite deduzir uma previsão: adicionar nutrientes deverá aumentar a cobertura.
Que comparação permitiria testar essa previsão?
Da Previsão à Medida
Pergunta: quanto muda a cobertura com a adição de nutrientes?
Operacionalização: adição vs. controlo; cobertura em percentagem, medida ao fim de quatro semanas.
Atribuímos as condições independentemente a vários recifes e medimos quadrados em cada um.
Da Medida ao Modelo
Para começar, resumimos a cobertura por recife:
\[ Y_i=\beta_0+\beta_1 T_i+\varepsilon_i \]
\(T_i=0\): controlo · \(T_i=1\): adição.
\(\beta_1\): diferença média de cobertura, em pontos percentuais.
Do Modelo à Afirmação
Estimamos a diferença e a sua incerteza. O teste conseguiria detectar um aumento biologicamente relevante?
Voltamos à previsão: que aumento é compatível com os dados, nestas condições?
Um resultado próximo de zero e impreciso não basta para excluir um aumento relevante.
Uma Afirmação
O enriquecimento por nutrientes aumenta a cobertura de macroalgas.
Popper: Correr Risco
falsificável ≠ falsa
Uma afirmação científica exclui alguns resultados possíveis.
Sobreviver a um teste exigente é corroboração, não prova.
O Que a Contrariaria?
sem aumento · diminuição · padrão incompatível
Se nenhum resultado possível conta contra a ideia, o teste ensina pouco.
Duhem–Quine
\[ H \land A \rightarrow O \]
Se não observamos \(O\), sabemos que o conjunto falhou — não automaticamente que \(H\) falhou.
hipótese · medição · instrumento · condições
Duhem–Quine: Duas Perguntas
- Teste: que parte do conjunto falhou?
- Observação: como descrevemos e reconhecemos o que observamos?
As duas perguntas estão relacionadas, mas não são o mesmo problema.
Kuhn
problemas · técnicas · valores · exemplos
Uma comunidade aprende o que conta como um bom problema e uma boa solução.
Uma anomalia não derruba automaticamente todo o quadro.
Feyerabend: Alternativas
Uma teoria dominante é mais difícil de criticar se não houver outra forma de olhar para o problema.
- proliferação teórica
- pluralismo
- oposição
A leitura de Shaw (2017), segundo a qual o anarquismo pode ser uma tese positiva, é uma interpretação — não uma auto-descrição incontestada de Feyerabend.
Novo Experimentalismo
intervir · medir · detectar erro
A experiência tem vida própria: não serve apenas para escolher entre teorias já prontas.
Hacking: o que conseguimos manipular de forma estável?
Mayo: o teste conseguiria detectar um erro relevante?
Cruzar Fronteiras
psicologia → teoria da detecção de sinal · engenharia
ecologia → geologia · oceanografia · química ambiental · modelos climáticos
Outra disciplina pode ajudar-nos a reconhecer um pressuposto que na nossa parecia óbvio.
A Mesma Experiência
O que contaria contra a hipótese?
Que outras coisas podem falhar?
O que vamos manipular ou medir?
O teste conseguiria detectar um erro relevante?
Medir
Que parte da afirmação vai aparecer nos dados?
Uma Variável
nutrientes · cobertura · temperatura · recife
Uma característica que pode variar entre observações ou unidades.
Da Ideia aos Dados
nutrientes → preditor
cobertura de macroalgas → resposta
Operacionalizar é decidir como uma ideia aparece na observação.
Escala ≠ Papel
resposta · preditor · grupo · identificador
O papel depende da pergunta e do delineamento.
Quatro Escalas
nominal · ordinal · intervalar · razão
A escala pertence à forma como registamos a medida; não é uma propriedade imutável do constructo.
O Que Foi Medido?
A altura pode ser registada como:
- 172 cm — medida de razão;
- baixa, média ou alta — medida ordinal.
O constructo é o mesmo; mudou a informação que guardámos.
Exemplos
nominal: espécie · habitat · tratamento
ordinal: baixo · médio · alto
intervalar: temperatura em °C
razão: massa · comprimento · tempo
Variar em Princípio
Uma variável pode variar entre praias, mas ser constante neste conjunto de dados:
se todas as observações vêm da mesma praia,
praianão varia aqui.
A variável continua a ser útil para descrever o delineamento; apenas não pode explicar diferenças dentro deste conjunto.
Classificação Resolvida
Exemplo didáctico · adição de nutrientes
| Registo | Escala | Papel neste estudo |
|---|---|---|
| Adição / controlo | Nominal | Preditor |
| Cobertura (%) | Razão | Resposta |
| Código do recife | Nominal | Identificador e grupo |
| Temperatura (°C) | Intervalar | Possível covariável |
A pergunta define o papel; o modo de registo define a escala.
Onde Observamos?
Nutrientes atribuídos ao recife; cobertura medida em cada quadrado.
| Recife | Condição | Quadrados |
|---|---|---|
| A | sem adição | A1 · A2 · A3 |
| B | com adição | B1 · B2 · B3 |
6 medições · 2 atribuições
Linha
O que representa uma linha da tabela?
Unidade de Observação
peixe · colónia · quadrado · recife · visita
A unidade sobre a qual registamos uma observação.
Linhas Não São Réplicas
20 quadrados no mesmo recife ≠ 20 recifes
Que Linhas Andam Juntas?
Exemplo didáctico · 8 recifes × 5 quadrados = 40 linhas
| Linha | Grupo | Nível do preditor |
|---|---|---|
| Cobertura de um quadrado | Recife | Nutrientes atribuídos ao recife |
40 medições · 8 atribuições independentes
Os cinco quadrados de cada recife partilham a condição.
E Se Repetirmos a Medição?
Exemplo didáctico · 12 colónias identificadas × 4 momentos = 48 linhas
| Linha | Grupo | Nível do preditor |
|---|---|---|
| Diâmetro num momento | Colónia | Tempo varia dentro da colónia |
12 colónias acompanhadas, não 48 colónias independentes.
Sem condição atribuída: não há unidade experimental de atribuição.
Onde Varia o Preditor?
Nutrientes atribuídos ao recife.
Unidade Experimental
A menor unidade que pode receber uma condição independentemente.
Exemplo resolvido: se a temperatura é atribuída ao tanque e medimos 10 peixes por tanque, o tanque é a unidade experimental; os peixes são subamostras.
Subamostra
várias observações dentro da mesma unidade experimental
Mais detalhe não cria mais réplicas do tratamento.
Pseudorreplicação
Tratar subamostras como réplicas independentes.
Exemplo didáctico · 4 tanques por condição × 10 peixes
Contar 40 peixes como 40 réplicas do tratamento ignora o tanque.
Solução: comparar as 4 médias de tanque por condição, ou representar o agrupamento no modelo. Mais peixes ajudam a caracterizar cada tanque; mais tanques replicam o tratamento.
Rótulo Repetido ≠ Unidade Repetida
20 espécimes · 2 espécies · 1 linha por espécime
speciespode ser um factor entre unidades. Ter várias linhas por espécie é normal.
Quando Há Problema?
várias linhas da mesma unidade · tanque ignorado · recife ignorado
A pergunta é o que se repete dentro de quê.
E Se Não Reconhecermos a Unidade?
tag · chip · fotografia · ID de participante
O mesmo espécime com dois IDs continua a ser um espécime.
Reconhecer a Unidade
organismos parecidos · visitas a websites · dispositivos partilhados
Linhas diferentes não garantem unidades diferentes.
Preservar Primeiro
guardar no nível mais fino → agregar se fizer sentido
Agregar é comprimir.
Três Perguntas
- O que representa uma linha?
- Que linhas pertencem ao mesmo grupo?
- A que nível varia o preditor?
Desafio Final: Auditar Um Estudo
Um desafio · grupos de 3 ou 5 · 20 minutos
Leiam os Métodos de Wang et al. (2018). Construam uma única cadeia:
afirmação → risco → medição → unidade → comparação
Apresentar A Cadeia
Indiquem o que cada elo significa no estudo e onde falta informação. Distingam a unidade que recebeu a condição das medições feitas dentro dela.
Artigo da Aula
Métodos primeiro. Não procurem valores-P.
Ler O Artigo
Usem estas perguntas para orientar a auditoria dos Métodos:
- O que recebeu a condição?
- Qual é a unidade experimental?
- O que poderia ser uma linha dos dados?
- Que linhas pertencem à mesma unidade?
- A que nível varia o preditor?
- Onde surgiria pseudorreplicação?
Depois: Resultados
Escolham uma frase dos Resultados.
Que informação dos Métodos é indispensável para a interpretar?
O Ciclo Fechou
Um teste estatístico só vem depois disto.
Se Ficarem Presos
Consultem a secção necessária; não leiam as páginas inteiras agora.
Antes da Aula Prática
Instalem ambos:
- R
- RStudio
Próxima Aula
mãos no R
R e RStudio instalados: na próxima aula pomos as mãos no código, não no ar.
objectos · vectores · funções · tabelas