Aula 03 Amostragem em estudos de populações animais

Prévia do material em texto

UNIVERSIDADE ESTADUAL DO CEARÁ- UECE
FACULDADE DE FILOSOFIA DOM AURELIANO MATOS- FAFIDAM
CURSO: CIÊNCIAS BIOLÓGICAS
DISCIPLINA: MÉTODOS EM ECOLOGIA ANIMAL 
AULA 03: Amostragem em estudos de populações animais
Profª Dra. Déborah Praciano de Castro
deborah.praciano@uece.br 
Fevereiro/2018
Relembrando... 
População Conjunto de todos os indivíduos de uma mesma espécie que habitam uma área determinada ao mesmo tempo. 
Exemplo: População de Limoeiro do Norte, Alunos de Biologia da FAFIDAM. 
2
Por que é importante monitorar populações?
Por que é importante monitorar populações?
Envelope ecológico: Intervalo de condições ecológicas em que as populações ocorrem.
4
O que amostrar?
Definição do objeto: O que é um indivíduo?
O que amostrar?
Indivíduos têm distribuição espacial...
E temporal... 
O que amostrar?
Variação ocorre mesmo dentro de populações
O que amostrar?
População de peixes da Reserva Mamirauá (AM) 
O que amostrar?
População de peixes da Reserva Mamirauá (AM) 
“ Várzeas são florestas de terras baixas que sofrem inundações sazonais. Em Mamirauá, florestas podem ficar inundadas por mais de 4 meses ao ano, durante os quais o nível das águas sobe até 12 m. O desafio de produzir um inventário de animais e plantas que habitam esta reserva é formidável. Ela cobre uma vasta área, muito da qual é de difícil acesso. A expansão das águas impede a amostragem. Mesmo pescar pode ser difícil com as águas altas, porque os peixes deixam os canais dos rios para nadar entre as folhas e galhos de árvores submersas”. 
Anne Magurran (2011). 
O que amostrar?
População de peixes da Reserva Mamirauá (AM) 
Como você retiraria uma amostra dessa população?
O que fazer primeiro? 
PLANEJAMENTO
É necessário apresentar as diversas formas de se realizar um trabalho científico com a finalidade de obter os resultados desejados
Planejamento= Desenho Amostral 
Coletar os dados de forma que se tenha uma boa chance de tomar uma boa decisão. 
BOM SENSO!	
Delinear uma amostragem é coletar os dados de forma que você tenha uma boa
chance de tomar uma boa decisão. Em grande parte, depende apenas do bom senso, mas
ainda assim, nos capítulos seguintes, vamos mostrar alguns exemplos de como modelos
simples podem ajudar a revelar padrões que, a princípio, estavam escondidos. 
12
Planejamento= Desenho Amostral 
Pequenas diferenças nos procedimentos de amostragem podem torná-lo apropriado ou não para responder alguma questão. 
Como isso acontece?	
Delinear uma amostragem é coletar os dados de forma que você tenha uma boa
chance de tomar uma boa decisão. Em grande parte, depende apenas do bom senso, mas
ainda assim, nos capítulos seguintes, vamos mostrar alguns exemplos de como modelos
simples podem ajudar a revelar padrões que, a princípio, estavam escondidos. 
13
Planejamento= Desenho Amostral 
Uma espécie de primata ocorre apenas em uma reserva e acredita-se que a sua população está em declínio. 
HIPÓTESE: A espécie ocorre em maior densidade nas partes da reserva onde há mais densidade de árvores.
isto
tem implicações em termos das ações de manejo necessárias para a conservação da
espécie em questão. 
As autoridades responsáveis pela proteção da vida silvestre
encomendam um estudo de 2 anos para determinar o quanto as densidades do primata
estão associadas com as densidades de árvores e se a população do tal primata está
realmente em declínio. 
14
Planejamento= Desenho Amostral 
Biólogo A: 
Contagem dos primatas e das árvores
Transectos na área de estudo
Contagem
Ano 1
Ano 2
isto
tem implicações em termos das ações de manejo necessárias para a conservação da
espécie em questão. 
As autoridades responsáveis pela proteção da vida silvestre
encomendam um estudo de 2 anos para determinar o quanto as densidades do primata
estão associadas com as densidades de árvores e se a população do tal primata está
realmente em declínio. 
15
Planejamento= Desenho Amostral 
O biólogo A é contratado e decide fazer uma contagem dos
primatas e das árvores seguindo transecções que atravessam a área em estudo. Ele faz
uma contagem no primeiro ano e uma segunda no ano seguinte, para comparar a
densidade de primatas entre anos. Os diagramas da figura 2 mostram os dados crus
obtidos pelo biólogo A em seus levantamentos e os gráficos da figura 3 mostram como ele
apresentou seus dados às autoridades. Os símbolos "x" representam macacos e os
símbolos "o" representam árvores. 
16
Planejamento= Desenho Amostral 
Na figura 3a não vemos nenhuma diferença convincente nas densidades do primata
entre os anos de estudo. Contudo, na figura 3b podemos observar uma forte tendência
das densidades do animal serem maiores onde há mais árvores. 
17
Planejamento= Desenho Amostral 
Biólogo B: 
Estudo independente
Contagem dos primatas e das árvores
Transectos perpendiculares na área de estudo
Contagem
Ano 1
Ano 2
Vamos imaginar que uma organização conservacionista suspeitasse das intenções
do governo e contratasse a bióloga B para fazer um estudo independente endereçado em
responder as mesmas questões. Ela usa um desenho amostral quase idêntico, exceto que
alinha seus transecções numa direção perpendicular em relação aos transecções do
biólogo A (figura 4). 
18
Planejamento= Desenho Amostral 
Seus resultados, apresentados na figura 5, indicam uma diferença convincente nas
densidades do animal entre os anos (figura 5a), mas uma relação fraca ou inexistente
entre as densidades do animal e das plantas (figura 5b). 
19
Planejamento= Desenho Amostral 
Seus resultados, apresentados na figura 5, indicam uma diferença convincente nas
densidades do animal entre os anos (figura 5a), mas uma relação fraca ou inexistente
entre as densidades do animal e das plantas (figura 5b). 
20
Planejamento= Desenho Amostral 
Dois biólogos chegaram a conclusões completamente opostas
Diferenças no desenho amostral Diferenças no sentido da transecção. 
Vamos imaginar que uma organização conservacionista suspeitasse das intenções
do governo e contratasse a bióloga B para fazer um estudo independente endereçado em
responder as mesmas questões. Ela usa um desenho amostral quase idêntico, exceto que
alinha seus transecções numa direção perpendicular em relação aos transecções do
biólogo A (figura 4). 
21
Planejamento= Desenho Amostral 
Nenhum dos biólogos esteve mais correto do que o outro. O delineamento do
biólogo A foi superior para detectar a relação entre plantas e animais do que o usado pela
bióloga B, mas um esquema diferente de amostragem, baseado em parcelas quadradas
ou circulares poderia ser igualmente efetivo. O delineamento usado pela bióloga B foi
superior para detectar diferenças entre anos e o uso de parcelas não seria adequado para
responder esta questão. 
Em situações como esta, onde há um forte gradiente nas densidades através da
área a ser amostrada, a orientação, forma e tamanho das unidades amostrais irão
determinar as questões que podem ser respondidas. 
22
Métodos para estimativa de tamanho populacional
23
Censo
Amostra
Quando é possível obter dados de todos os indivíduos de uma população... Fala-se em CENSO
Censo
CENSO – Avaliação direta de um parâmetro, utilizando-se todos os componentes da população. Entre as principais características de um Censo, podemos destacar: admite erro processual zero e tem confiabilidade 100%, caro, lento e quase sempre desatualizado. Nem sempre é viável. 
25
Censo ou Contagem total
Contagem de todos os indivíduos de determinada área
1. Organismos grandes ou bem visíveis
2. Área geográfica pequena
3. Baixa mobilidade 
4. Área de vida pequena
26
Censo ou Contagem total
Kipnis R; Bissaro Jr. MC; Prado HM; Trolle M. (2000). Censo de mamíferos de médio e grande porte em áreas de Cerrado: Conservação e Perspectivas arqueológicas. Anais do VII Congresso de Ecologia do Brasil.Inventariar a fauna de mamíferos de médio e grande porte de uma área de cerrado em Matozinhos (MG)
Didelphis albiventris
Camera trapping
Censo noturno com lanterna
Censo diurno a pé
Entrevistas com a população local
27
1. Camera trapping
Censo ou Contagem Total
Kipnis et al., (2000)
Fixação em locais estratégicos
Uso de Iscas
Foram utilizados 15 sensores infravermelhos (14 passivos TM35, e um ativo TM1550) acompanhados de 15 câmeras, colocados em locais estratégicos para captura de mamíferos terrestres (e.g., trilhas pré-existentes produzidas por gado ou pesquisadores).
28
1. Camera trapping
Censo ou Contagem Total
Fixação em locais estratégicos
Uso de Iscas
Funcionamento 24 horas por dia-
Mínimo: 6 dias
ESTRADA
preferencialmente em local que favorecia a passagem de mamíferos de médio e grande porte. 
29
Camera trapping
Censo ou Contagem Total
Kipnis et al., (2000)
30
Camera trapping
Censo ou Contagem Total
Baixa relação custo-benefício
Não permitem medir quantidade
Iscas podem formar amostragem seletiva
Cuniculus paca
Utilização de iscas ou outros atrativos – as espécies podem reagir de forma diferenciada à presença de iscas.
Utilização pode formar uma amostragem seletiva, aumentando o grau de detecção de determinadas espécies registradas.
31
2. Censo Noturno com Lanterna 
Censo ou Contagem Total
Kipnis et al., (2000)
Kipnis et al., (2000)
Utilização de Lanternas
Caminhadas noturnas
Mamíferos de hábitos noturnos
Leopardus pardalis 
32
3. Censo diurno a pé 
Censo ou Contagem Total
Kipnis et al., (2000)
Semelhante ao censo noturno
Caminhadas vagarosas e silenciosas
Binóculos
Cebus apella 
Em silêncio, vagarosamente e munidos de binóculos essas caminhadas diurnas possibilitaram o registro de animais como macaco prego, por exemplo.
33
4. Entrevista com a população local 
Censo ou Contagem Total
Kipnis et al., (2000)
Conversas com os moradores da região
Permite registro de espécies e constatações de desaparecimento. 
34
Avaliação indireta de um parâmetro, com base em um estimador através do cálculo das probabilidades: AMOSTRAGEM
Amostragem
 
35
Toda amostra é finita.
Quanto maior a amostra, mais significativo é o estudo, mais próximo da realidade.
As amostras podem ser:
simples (indivíduo) ou coletivas (famílias, comunidades...)
Amostragem
Amostragem
Amostragem: Que passos seguir? 
Identifique a população alvo
Identifique a acessibilidade da população
Determine o tamanho da amostra necessária
Selecione a técnica de amostragem
Implemente o plano
Amostragem depende do objetivo do estudo e dos recursos financeiros e temporais
38
Amostragem: O dinheiro sempre falta! 
Delineamento deve ser considerado com cuidado antes de qualquer investimento
 Não existem truques estatísticos!
Nem todos os delineamentos são complexos
A maioria dos problemas de delineamento são comuns: Alguém já pensou nele antes!
Amostragem depende do objetivo do estudo e dos recursos financeiros e temporais
39
Tipos de amostragem
Amostragem Probabilística: É o procedimento através do qual existe uma probabilidade
conhecida e diferente de zero (p) para cada elemento da população ser escolhido para
constituir a amostra;
• Amostragem Não-Probabilística: Quando, no processo de seleção, não existe nenhum
mecanismo probabilístico para selecionar os indivíduos da população para constituir a
amostra 
40
Amostragem 
41
Amostragem Aleatória Simples 
Técnica mais utilizada
Referência para todas as outras técnicas
Mas o que é ela mesmo?
42
Amostragem Aleatória Simples 
Todos os elementos da população têm igual probabilidade de pertencer à amostra;
Todas as possíveis amostras (de mesmo tamanho) têm a mesma probabilidade de serem selecionadas.
POPULAÇÃO HOMOGÊNEA
43
Amostragem Aleatória Simples 
Seria como fazer um sorteio justo entre os indivíduos do universo: atribuir a cada pessoa um bilhete com um número de série, introduzir os números em uma caixa e sortear um número aleatório. Todos os indivíduos têm este bilhete dentro da urna formam uma amostra. Obviamente, na prática, estes métodos podem ser automatizados usando computadores.
Se os indivíduos de um universo podem ser selecionados mais de uma vez na amostra, estamos falando de M.A.S. com repetição ou sem repetição. Se usamos a repetição, se eu seleciono um indivíduo aleatoriamente num sorteio, isso não me impede de selecioná-lo novamente num seguinte sorteio. Seria equivalente a dizer que toda vez que eu vou sortear um número aleatório de minha urna, eu adiciono novamente este número para participar do próximo sorteio. Se, no entanto, nós não usamos a repetição, um indivíduo selecionado para a amostra só poderá ser selecionado uma única vez.
a amostragem aleatória simples sem reposição sempre é mais eficiente.
44
Amostragem Aleatória Simples 
Seria como fazer um sorteio justo entre os indivíduos do universo: atribuir a cada pessoa um bilhete com um número de série, introduzir os números em uma caixa e sortear um número aleatório. Todos os indivíduos têm este bilhete dentro da urna formam uma amostra. Obviamente, na prática, estes métodos podem ser automatizados usando computadores.
Se os indivíduos de um universo podem ser selecionados mais de uma vez na amostra, estamos falando de M.A.S. com repetição ou sem repetição. Se usamos a repetição, se eu seleciono um indivíduo aleatoriamente num sorteio, isso não me impede de selecioná-lo novamente num seguinte sorteio. Seria equivalente a dizer que toda vez que eu vou sortear um número aleatório de minha urna, eu adiciono novamente este número para participar do próximo sorteio. Se, no entanto, nós não usamos a repetição, um indivíduo selecionado para a amostra só poderá ser selecionado uma única vez.
a amostragem aleatória simples sem reposição sempre é mais eficiente.
45
Amostragem Aleatória Simples 
Seria como fazer um sorteio justo entre os indivíduos do universo: atribuir a cada pessoa um bilhete com um número de série, introduzir os números em uma caixa e sortear um número aleatório. Todos os indivíduos têm este bilhete dentro da urna formam uma amostra. Obviamente, na prática, estes métodos podem ser automatizados usando computadores.
Se os indivíduos de um universo podem ser selecionados mais de uma vez na amostra, estamos falando de M.A.S. com repetição ou sem repetição. Se usamos a repetição, se eu seleciono um indivíduo aleatoriamente num sorteio, isso não me impede de selecioná-lo novamente num seguinte sorteio. Seria equivalente a dizer que toda vez que eu vou sortear um número aleatório de minha urna, eu adiciono novamente este número para participar do próximo sorteio. Se, no entanto, nós não usamos a repetição, um indivíduo selecionado para a amostra só poderá ser selecionado uma única vez.
a amostragem aleatória simples sem reposição sempre é mais eficiente.
46
Benefícios- Amostragem Aleatória Simples 
Informática Permite gerar amostras deste tipo de maneira rápida e totalmente confiável;
Obtenção de amostras representativas
Mas e se minha amostra for HETEROGÊNEA? 
 geração de  números aleatórios mediante a softwares (são números estritamente pseudo-aleatórios) é cada vez mais confiável.
47
Amostragem Aleatória Estratificada
Amostragem Estratificada: Na amostragem estratificada a população é dividida em
grupos internamente homogêneos (estratos) e em seguida é selecionada uma amostra
aleatória de cada estrato. Este tipo de amostragem é usado quando o evento estudado
numa população tem características distintas para diferentes categorias que dividem esta
população, ou seja, dentro de cada estrato os elementos são bastante semelhantes entre
si e, entre os estratos eles são heterogêneos. Assim, a estratificação é apropriada para
agrupar os elementos por sexo, faixa etária, religião, escolaridade ou em populações
heterogêneas como rendas, produções agrícolas,produções industriais, etc 
48
Amostragem Aleatória Estratificada
 geração de  números aleatórios mediante a softwares (são números estritamente pseudo-aleatórios) é cada vez mais confiável.
49
 Amostragem Aleatória Estratificada 
Utilizado quando já se sabe da presença de um gradiente na área amostral. 
 Neste tipo de amostragem são definidos estratos (1, 2, 3, ...) e dentro de cada estrato é feita uma amostragem ao acaso simples. Desta maneira, tem-se a certeza de que todos os estratos serão amostrados. Isto é importante principalmente na presença de algum gradiente. Por exemplo: ao amostrar uma praia onde desemboca um rio, observa-se a presença de um gradiente de salinidade do rio em direção ao mar. Se nestas condições fosse realizada uma amostragem ao acaso simples, as amostras poderiam se concentrar na região mais próxima ao rio, ou na região mais próxima ao mar, influenciando os resultados, que por sua vez poderiam trazer conclusões não representativas da realidade. 
50
 Amostragem Aleatória Estratificada 
 Uma amostra aleatória simples pode obter números desproporcionais de cada grupo. Se criamos estratos de amostragem a base de origem, poderia selecionar aleatoriamente casos de cada estrato na proporção que ocorre. 
Forma de amostragem elimina qualquer possibilidade de erro na distribuição de origem da amostra. 
51
Amostragem 
Vários Métodos
Depende do porte e complexidade do organismo amostrado;
Distribuição dos organismos na área amostrada
52
Amostragem 
Vários Métodos
Contagem dos indivíduos em determinada área
Inferência para a população
53
Amostragem 
Quadrados
Amostragem aleatória e uniforme
Espécies aquáticas e de folhiço
Em muitas ocasiões, o estabelecimento de parcelas ou transectos se torna impraticável por demandar um tempo excessivamente grande. Nesta situação, pode-se empregar metodologias como a do ponto-quadrante sem que ocorra perda de informação ou acurácia na amostragem (Brower & Zar 1984). 
54
Amostragem 
Queiroga, ELB. (2016). Diversidade, composição e aspectos ecológicos de taxocenose de Lagartos (Squamata) em área impactada de Parque Urbano, Natal, Rio Grande do Norte. Dissertação de Mestrado, Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN). 71 p. 
Quadrados
55
Amostragem 
Queiroga, ELB. (2016). Diversidade, composição e aspectos ecológicos de taxocenose de Lagartos (Squamata) em área impactada de Parque Urbano, Natal, Rio Grande do Norte. Dissertação de Mestrado, Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN). 71 p. 
Quadrados
56
Amostragem 
Transectos
Contagem dos indivíduos em uma faixa amostral com comprimento e largura variáveis
57
Amostragem 
Transectos
10 m
100 m
Dois pesquisadores percorrem o Transecto em 1 hora
58
Amostragem 
Distance Sampling
Thomas et al., 2002
1. Registrar para cada indivíduo detectado, a distância perpendicular ao transecto linear, ou a distância radial para o ponto de escuta;
2. Determinar uma função da detecção da espécie em relação à distância do observador;
3. Função possibilita estimar o total de indivíduos presentes na área, detectados ou não. 
Coelho, LA & Kindel, A. (2009). Estimativa de densidade de aves utilizando amostragem por distâncias em uma área verde urbana. Monografia de Graduação, Universidade Federal do Rio Grande do Sul. 33 p. 
59
Amostragem 
Distance Sampling
Escolha da unidade amostral dependerá dos objetivos do estudo e das características do ambiente
Coelho, LA & Kindel, A. (2009). Estimativa de densidade de aves utilizando amostragem por distâncias em uma área verde urbana. Monografia de Graduação, Universidade Federal do Rio Grande do Sul. 33 p. 
Quando usar Pontos? E Transectos Lineares?
60
Amostragem 
Distance Sampling
Coelho, LA & Kindel, A. (2009). Estimativa de densidade de aves utilizando amostragem por distâncias em uma área verde urbana. Monografia de Graduação, Universidade Federal do Rio Grande do Sul. 33 p. 
61
Amostragem 
Distance Sampling
Coelho, LA & Kindel, A. (2009). Estimativa de densidade de aves utilizando amostragem por distâncias em uma área verde urbana. Monografia de Graduação, Universidade Federal do Rio Grande do Sul. 33 p. 
62
Amostragem 
Observação em Ponto fixo
Pontos de Escuta
Anjos, L. (2007). A eficiência do método de amostragem por pontos de escuta na avaliação da riqueza de aves. Revista Brasileira de Ornitologia, 15 (2): 239-243.
França e EUA- Década de 70
Brasil- Anos 90 (Vielliard & Silva, 1990)
Ecossistemas florestais Fragmentação florestal
O método de amostragem por pontos de escuta desenvolvido primeiramente na França e depois usado em outros paí- ses, notadamente nos Estados Unidos e Reino Unido — é um dos mais utilizados atualmente, principalmente em ecossistemas florestais tropicais 
63
Amostragem 
Observação em Ponto fixo
Pontos de Escuta
64
Amostragem 
Observação em Ponto fixo
Pontos de Escuta
65
Amostragem 
Observação em Ponto fixo
Pontos de Escuta
Anjos, L. (2007). A eficiência do método de amostragem por pontos de escuta na avaliação da riqueza de aves. Revista Brasileira de Ornitologia, 15 (2): 239-243.
Quantas manhãs são necessárias para obter abundância de espécies em um fragmento?
Duas manhãs 
O método de amostragem por pontos de escuta desenvolvido primeiramente na França e depois usado em outros paí- ses, notadamente nos Estados Unidos e Reino Unido — é um dos mais utilizados atualmente, principalmente em ecossistemas florestais tropicais 
66
Krebs (1998) Ecological Methodology