O que é o método científico?

• Observar fenômenos, interpretar fatos e levantar hipóteses fazem parte do método científico.

ET assistindo jogo de futebol

O ET e o cientista

Hipóteses e previsões

• A partir de uma hipótese, podemos gerar previsões (se... então...).

• Essas previsões direcionam a coleta de dados na pesquisa científica.

Um exemplo: observação de comportamento de predação

• Predador: o esgana-gata (Gasterosteus aculeatus) é um peixe nativo do norte da Europa, norte da Ásia e América do norte.

• Presa: a pulga d’água (Daphnia sp.) é um pequeno (0.2 a 5 mm) crustáceo aquático.

1- Tempo até primeira predação

• Situação A: 2 peixes em um tanque com daphnias

=> primeira predação em 21.3 s

=> períodos sem movimentação num intervalo de 10 min (6s, 2s, 10s, 4s, 8s, 11s)

• Situação B: 4 peixes em um tanque com daphnias.

=> primeira predação em 16 s

=> períodos sem movimentação num intervalo de 10 min (4s, 2s, 3s, 8s, 3s, 6s, 4s)

1- Tempo até primeira predação

• Situação C: 1 peixe em um tanque com daphnias

=> primeira predação em 42.5 s

=> períodos sem movimentação num intervalo de 10 min (14s, 3s, 3s, 12s, 2s, 21s)

• Situação D: 10 peixes em um tanque com daphnias

=> primeira predação em 8 s

=> períodos sem movimentação num intervalo de 10 min (4s, 3s, 6s, 10s, 2s, 2s, 5s)

1- tempo até primeira predação

Avaliação preliminar (busca de um padrão):• a primeira captura ocorre mais rapidamente

quando há mais peixes no tanque (1 peixe = 42,5s; 2 peixes = 21,3s; 4 peixes = 16s; 10 peixes = 8s)

• o tempo sem mobilidade tende a ser maior quando há menos peixes no tanque (1 peixe = 55s; 2 peixes = 41s; 4 peixes = 30s; 10 peixes = 32s)

1- tempo até primeira predação

• Observação: O tempo para a primeira predação tende a ser menor quando mais peixes estão no tanque.

• Hipótese: Em grupo, os peixes sentem-se mais seguros e gastam menos tempo vigilantes contra predadores, sobrando mais tempo para partirem para predação.

• Previsão: A taxa de alimentação individual irá aumentar quanto maior for o número de peixes no tanque.

1- tempo até primeira predação

• Observação: A quantidade de tempo sem movimentação na água tende a diminuir quando mais peixes estão no tanque.

• Hipótese: Ausência de movimento reflete vigilância contra predadores. Em grupo, os peixes sentem-se mais seguros e gastam menos tempo vigilantes.

• Previsão: O tempo sem movimento irá diminuir em grupos mais numerosos de peixes, mas irá aumentar para grupos de qualquer número se os peixes forem alarmados.

2- Número e tamanho das presas

Um peixe sozinho no tanque por 5 min:

• peixe A: capturou 1 daphnia gde, 4 médias e 1 peq

• peixe B: capturou 4 pequenas

• peixe C: capturou 2 médias e 1 pequena

• peixe D: capturou 5 pequenas

• peixe E: capturou 4 médias

• peixe F (particularmente grande): capturou 6 grandes e 4 médias

2- Número e tamanho das presas

Avaliação preliminar (busca de um padrão):

• há variação no número e tamanho das presas capturadas

• peixes maiores capturam presas maiores?

2- Número e tamanho das presas

• Observação: O peixe maior capturou daphnias maiores que os demais peixes observados.

• Hipótese: O tamanho corpóreo do predador influi no tamanho da presa considerada mais viável (+ energia conseguida por tempo despendido na predação).

• Previsão: Tendo chance, os peixes vão capturar as presas mais viáveis. A viabilidade da presa irá correlacionar-se diretamente ao tamanho do predador.

Previsões => teste

“planejar” o experimento:

• Dividir em grupos experimentais para comparação – ex. A: grupo 1= peixes alarmados e grupo 2 = peixes não alarmados; ex. B: grupo 1 = peixes que comem presas pequenas, grupo 2 = presas médias, grupo 3 = presas grandes

• Mensurar as variáveis – ex: como medir os períodos sem movimento?

• Escolha de intervenções similares à situação natural – ex.: como escolher o estímulo de alarme a ser usado no experimento?

Processo científico

• As previsões derivadas de hipóteses direcionam o delineamento de experimentos para testar as hipóteses;

• Como resultado do teste, as hipóteses podem ser rejeitadas, provisoriamente aceitas ou modificadas a fim de gerar outras hipóteses testáveis;

• Os resultados e conclusões são apresentados em comunicações científicas.

Comunicações científicas

• Oral: congressos, simpósios, conferências;

• Escrita: artigo científico publicado em periódico com revisão por pares – 5 sessões principais que reproduzem os passos da pesquisa.

=> Dados não são apresentados brutos, mas sim sintetizados sob a forma de gráficos, tabelas e resultados de análises estatísticas.

De onde surgem as perguntas em ciência?

• curiosidade;

• observação casual;

• observação exploratória (quando já se tem uma hipótese em mente);

• estudos prévios.

O conhecimento científico muda

• novas descobertas;• desenvolvimento de novos conceitos e

teorias.

=> As teorias são as melhores explicações que temos em determinado momento sobre certo conjunto de fenômenos. Portanto, as “verdades” em ciência são provisórias.

Fato – Hipótese – Teoria

• Fato: uma verdade conhecida por experiência ou observação;

• Hipótese: uma proposição testável que procura explicar a ocorrência de um ou mais fenômenos;

• Teoria: um conjunto coerente de proposições que explica uma classe de fenômenos. É suportada por conjunto de evidências e pode ser usada para prever observações futuras.

O que a ciência não é

• Não é certeza e não é verdade.

• Não é tecnologia:– gera conhecimento (esse pode ou não virar

tecnologia);

– pode ou não usar tecnologia na pesquisa.

Falhas no método científico?

• Cientistas são seres humanos: medos, “crenças”, interesses pessoais etc. – dados fraudados, dados guardados etc.

• Mas será que o fato de o cientista ser falível torna a ciência falível? – a longo prazo não.

Artigo de Stanley Temple (Science,1977)

Calvária: árvore nas Ilhas Maurício; maior população = 13 indivíduos com + de 300 anos de idade; semente com casca muito grossa.

Dodô: pássaro extinto em 1680. Moela muito poderosa seria capaz de triturar casca dessa semente.

Hipótese: extinção do dodô teria impedido a germinação de novos indivíduos de calvária, condenando mais uma espécie à extinção.

Mas...

trabalhos publicados em 1941 e 1946:

(c) as sementes da Calvaria germinam mesmo sem abrasão na sua casca, pois racha após tempo no solo;

(d) dodôs comiam mesmo sementes de calvária?;

(e) em 1991, novo censo populacional apontou maior número de calvárias.

Experimento realizado por Temple:

• 17 sementes ingeridas por perus = 3 sementes que germinaram

PROBLEMAS:• não colocou 17 sementes

no solo diretamente;• perus esmagaram 40% das

sementes, mas dodôs eram 3 vezes maiores.

Uma hipótese nada vale se os fatos não a sustentarem.

Modelo: ciclo predador-presa

• Densidade das populações de lebre (presa) e lince (predador) => censo indireto por meio do no. de peles vendidas por caçadores a uma companhia de peles em Hudson Bay, no Canadá.

Teias alimentares

• nenhum par de predador-presa ou parasita-hospedeiro existe isoladamente => teia complexa de interações tróficas.

• há efeitos diretos e indiretos que uma espécie pode ter sobre outras do mesmo ou de outros níveis tróficos => como estudar isso?

Intervenção em sistema natural• uma forma é introduzir ou remover espécies.

• estudo conduzido por 2 anos em comunidade na costa NE dos EUA => exclusão das aves e avaliação da variação em abundância de lapas, cracas, mexilhões e algas.

Intervenção em sistema naturalaves

lapas

algas

• L. digitalis ocorre sobre cracas suavemente coloridas (camuflagem);

• L. pelta ocorre sobre mexilhões;

• cracas X mexilhões

• cracas X algas

cracas

Controle de teias alimentares

As teias alimentares são controladas de baixo para cima ou de cima para baixo?

• baixo para cima: concentração de nutrientes, disponibilidade de presa;

• cima para baixo: no. de predadores controlando o no. de presas.

Como analisar isso?

Controle de teias alimentares

=> situação hipotética: comunidades com 1, 2, 3 e 4 níveis tróficos

=> teste: escolha de bons modelos no ambiente natural

Modelo de sistema com 3 níveis tróficos

• Great Salt Lake, EUA:

fitoplâncton

zooplâncton (Artemia sp.)

inseto predador (Trichorixa verticalis)

Previsão (se... então...)

• se o padrão é continuado, espera-se que em uma sistema de 4 níveis tróficos:

• produtores e carnívoros 1arios. sejam limitados de cima para baixo;

• herbívoros e carnívoros 2arios. sejam limitados de baixo para cima.

Modelos com 4 níveis tróficos

(Algumas) novas perguntas

• De todas as teias alimentares imagináveis na natureza, existem tipos particulares que nós tendemos a observar repetidamente?

• As teias alimentares reais têm propriedades particulares?

• Algumas estruturas de teias alimentares são mais estáveis do que outras?