Muestreo Ecologico

MUESTREO ECOLÓGICO
Rafael Chávez López y Arturo Rocha Ramírez
PROYECTO PAPIME PE206711
“Diseño de material educativo para el aprendizaje de procesos ecológicos
a nivel de Población.”
Objetivos
• El estudiante:
• Explicará la importancia del muestreo en las
investigaciones ecológicas
• Distinguirá los tipos básicos de muestreo
usados en el estudio de las Poblaciones
MUESTREO ECOLOGICO
DEFINICIONES
MUESTREO: Procedimiento específico que involucra la selección de
elementos, criterios, herramientas para tomar una muestra que represente
homogéneamente al sistema bajo estudio. Un programa de muestreo debe
reunir una serie de requisitos indispensables para la conducción adecuada
de una investigación, estos son:
•Que posea una amplitud y una intensidad apropiada
•Que sea apropiado
•Que resulte homogéneo
•Que sea práctico y
•Que se adapte al aspecto económico de la investigación.
MUESTRA: Colección incompleta de datos compuesta de elementos
individuales denominadas unidades muestrales.
UNIDAD MUESTRAL (U.M.): Unidad mínima de estudio, generalmente
representa un registro puntual en tiempo y/o espacio dentro de un sistema
bajo estudio. La suma de todas y cada una de las U.M. conforman la
muestra.
MUESTREO ECOLOGICO
Factores críticos que se deben resolver para proponer
o diseñar un esquema de muestreo:
1. Tamaño de la unidad muestral
2. Número de unidades muestrales
(Tamaño de la muestra)
3. Tipo de muestreo (forma en que
las muestras se colocaran en el
área de estudio)
1. Tamaño de la unidad muestral
Método del área mínima
Se establece un U.M. con determinada área, la cual se va duplicando en
tamaño y por cada uno de estos se registra el número de especies
encontradas, graficando la curva resultante.
En este ejemplo, el tamaño 4 es donde se alcanza el mayor número de especies, al
mismo tiempo, la curva alcanza la asíntota, por lo tanto, el tamaño óptimo de las U.M.
es el 4.
1. Tamaño de la unidad muestral
Método del área mínima
CARACTERÍSTICAS PRINCIPALES:
• También es conocido como curva
especies-área.
• Proporciona una medida del número
de U.M. y el número de réplicas, por lo
que U.M. pequeñas requerirán varias
replicas.
• Es un método útil para comparar la
diversidad de diferentes comunidades.
• Método válido en zonas de estudio
donde los segmentos de vegetación son
homogéneos.
• Puede incluir a especies no
significativas cuando no se tiene una
separación clara del área de estudio.
1. Tamaño de la unidad muestral
Curvas de comportamiento
Abundancia
promedio
Este método examina la variación de los valores promedio de un conjunto
de registros de alguna variable ecológica. Por ejemplo, la densidad de una
especie dada como función del número acumulado de un número de U.M.
Por ejemplo, el tamaño óptimo de la U. M. será aquel en donde los valores
de densidad, biomasa, abundancia, cobertura, etc., muestren una
estabilidad de la media.
70
60
50
40
30
20
10
0
2
4
6
8
10
12
14
16
32
64
No. Cuadrantes
Superficie x cuadrantes
20
40
60
80
100 120
140 160
320
640
¿esta curva sirve para definir el tamaño muestral?
1. Tamaño de la unidad muestral
Métodos de Costo-Beneficio
Los métodos costo-beneficio son técnicas utilizadas para calcular
la dimensión óptima de las unidades muestrales, a partir de la
estimación del costo (= tiempo) de tomar una muestra de un
tamaño específico y su relación con los valores de variabilidad
estadística de diferentes tamaños de unidad muestral.
De esta relación se estima cual es la dimensión óptima es decir
que prduce la mejor precisión estadística al menor costo posible.
Entre estos métodos sobresalen los propuestos por Wiegert y
Hendricks.
El uso de estas técnicas es similar a preguntarse: ¿Qué es mejor si
quiero muestrear un área de 1000 m2? ¿Hacer 10 cuadrantes de 100
m2?¿Hacer 5 de 20o m2? O ¿hacer uno de 1000 m2?. Además ¿cuál
es el de mejor costo sin disminuir la representatividad de la
información?
2. Número de Unidades Muestrales
Existen diferentes criterios para elegir el número adecuado de U.M. para
un estudio determinado, sin embargo, antes de tomar este paso es
necesario conocer algunos aspectos como:
• Método de área mínima
El tamaño de las U.M.
• Curvas de comportamiento
• Métodos de Costo-Beneficio
El patrón espacial
de los organismos
• Pruebas de Hipótesis a
partir de Distribución de
Poisson y Binomial Negativa
• Razón Varianza / Media
• Índice de Dispersión de
Morisita
Patrón al Azar
Patrón Uniforme
Patrón Agregado
2. Número de Unidades Muestrales
Para patrones espaciales ALEATORIOS
Donde:
• n = número de unidades muestrales
•s2 = varianza
•X= media
2. Número de Unidades Muestrales
Para patrones espaciales AGREGADOS
Donde:
•
n = número de unidades muestrales
•
S2 = varianza
•
x media
•
A = área de la U.M.
•
K = parámetro de agregación (obtenido a partir de la Distribución
binomial negativa)
2. Número de Unidades Muestrales
Para patrones espaciales AGREGADOS
Donde:
•
k = parámetro de agregación (obtenido a partir de la Distribución
binomial negativa)
2
x
kˆ  2
s x
3. Tipo de Muestreo
La variedad de procesos que aborda la investigación ecológica ha
propiciado el diseño de diferentes estrategias para satisfacer las
necesidades específicas de una investigación.
Es necesario decidir sobre el procedimiento en que las U.M. serán
colocadas en la zona de estudio, con la intención de lograr la
representatividad de la muestra.
3. Tipo de Muestreo
Además se debe considerar que la distribución de las poblaciones
de organismos no es similar en diferentes hábitats que de por sí
no son homogéneos, entonces la información previa sobre la
población a estudiar y la zona de estudio es fundamentales para
tomar esta decisión.
3. Tipo de Muestreo
TIPOS DE MUESTREO GENERALES
ALEATORIO
ESTRATIFICADO
SISTEMATICO
PREFERENCIAL
3. Tipo de Muestreo
Muestreo Aleatorio
En este, todos los sitios de nuestra zona de estudio tienen la misma
probabilidad de ser muestreados, por lo tanto, es necesario llevar a cabo
alguna técnica de mapeo del área para posteriormente, mediante alguna
estrategia numérica aleatoria se elijan aquellos sitios donde se colocaran
las U.M.
En este ejemplo, la
zona de estudio fue
dividida en n
cuadrantes que
fueron numerados, a
partir de los cuales se
eligieron las 3 U. M.
requeridas. El criterio
de selección fue la
obtención de
números aleatorios
mediante una
calculadora.
3. Tipo de Muestreo. Muestreo Aleatorio
• El muestreo aleatorio, es el
que posee la mayor precisión
estadística.
•
• Sin embargo, en estudios
que consideran especies raras
es necesario aumentar el
tamaño de la muestra.
• La principal fuente de error
esta
causada
por
la
distribución de la población en
la
zona
de
estudio,
particularmente en casos de
patrones agregados.
• En la práctica, es posible que
algunos sitios elegidos sean
de difícil acceso, por lo que es
recomendable contemplar esta
situación.
3. Tipo de Muestreo. Muestreo Estratificado
Este muestreo es usado en
zonas heterogéneas.
La zona de estudio se divide en
sub-unidades homogéneas de
menor
dimensión,
denominadas
estratos
o
compartimentos.
Cada estrato representa una
categoría (p. ej. zonas con
diferente
vegetación,
subunidades de un gradiente
ambiental, etc.) y en cada uno
se debe hacer un submuestreo aleatorio.
Finalmente, es imprescindible
conocer el área de cada
estrato
para
realizar
las
comparaciones entre estos.
3. Tipo de Muestreo
Muestreo Estratificado
A
B
C
D
Los estratos no tienen que ser del mismo tamaño tal como se ilustra en el ejemplo
(observa las áreas A, B, C y D), pero es necesario conocer el área de cada uno de
estos. Las U.M. (12 por estrato), señaladas con puntos amarillos, se ubicaron
aleatoriamente.
3. Tipo de Muestreo
Muestreo Estratificado
A
B
La definición de los estratos puede ser muy
variada; en la figura, se muestra un ejemplo de
estratificación vertical de una comunidad
vegetal. En este caso, cada estrato es una
categoría ecológica que puede proporcionar
diferencias en cuanto a algún parámetro
ecológico, en este ejemplo, distribución y
abundancia de la entomofauna. Es importante
mantener el esfuerzo de muestreo por estrato
(n = número de trampas adhesivas por estrato)
para poder hacer las comparaciones entre los
estratos.
C
D
E
Estratos: A, emergente; B, dosel; C,
sotobosque; D, inmaduro; E, herbáceo.
3. Tipo de Muestreo. Muestreo Sistemático
Este muestreo es recomendado
para zonas bien conocidas,
donde la presencia de efectos
periódicos es mínima. También
es útil en zonas donde hay un
gradiente
ambiental
bien
definido.
El objetivo de este muestreo es
cubrir el área de estudio de
manera equitativa, por lo que es
posible
alcanzar
una
caracterización
de
la
zona
completa, pero los costos de
infraestructura y logística pueden
ser elevados.
En el ejemplo de la derecha se
indica la posición de las U.M.
(puntos rojos) y su ubicación
equidistante entre estas, de
acuerdo al método “Sistema
Concentrico de Área-Muestra”.
3. Tipo de Muestreo. Muestreo Sistemático
En este tipo de muestreo se ubican las U.M. usando transectos ó una
rejilla de coordenadas que funciona como una malla de muestras.
La intención es cubrir el área de estudio equitativamente donde cada U.M.
se encuentra a la misma distancia con respecto a las demás.
En el ejemplo se ilustra la manera de ubicar las U.M. en un muestreo sistemático.
En esta zona reforestada se colocaron 13 trampas para mamíferos pequeños
cubriendo la zona de manera equitativa, note que las trampas se encuentran a
misma distancia entre sí.
3. Tipo de Muestreo. Muestreo Sistemático
¿Cómo hacer un muestreo
sistemático?
Primero se debe conocer el área de
muestreo en el que están identificadas
todas las unidades muestrales de la
población.
Se considera:
N = Número de unidades muestrales
n = Tamaño de la muestra
CRITERIOS
A) Si N/n no es un número entero se
toma el inmediato ANTERIOR K
B) Se toma un número entero entre 1 y
K,
C) A ese número se le suma K hasta
alcanzar el número de unidades de
la muestra.
3. Tipo de Muestreo. Muestreo Sistemático
9
Por ejemplo:
Si en el área hay 300 unidades
muestrales (sitios de colecta) y se eligió el
20% de la muestras (60 UM) entonces:
a) 300/60 = 5, K = 5
b) El número elegido entre 1 y K es 4,
c) Se suma K (5)+4=9 (primer unidad
muestral para el registro de datos),
d) Luego se suma 9+K(5)= 14, 14+K= 19,
19+K= 24, hasta agregar al total de las
Unidades Muestrales.
e) Los sumandos 9, 14, 19, 24 son las
unidades muestrales que formarán a la
MUESTRA.
14
24
34
44
19
29
39
49
3. Tipo de Muestreo. Muestreo Preferencial
Es un muestreo también utilizado en estudios ecológicos. En este
muestreo la ubicación de las Unidades Muestrales se define por el criterio
del investigador. De esta manera los sitios que se muestrearán son
elegidos con base a los objetivos de la investigación. (Criterio de
Homogeneidad Visual)
Un muestreo preferencial es
adecuado en situaciones como por
ejemplo, si se quiere saber el efecto
de las descargas urbanas y hoteleras
sobre la comunidad coralina, una
estrategia adecuada será ubicar las
U.M. en sitios afectados de manera
diferencial por las descargas, de tal
forma que los registros biológicos
permitan demostrar que existe
alguna respuesta ante este tipo de
factor.
3. Tipo de Muestreo. Muestreo Preferencial
El
investigador
selecciona
subjetivamente los sitios de muestreo
(que
parezcan
homogéneos
ú
heterogéneos).
La experiencia del investigador es uno
de los factores de mayor influencia,
también el conocimiento de la zona de
estudio.
Los
sesgos
en
este
muestreo
generalmente son inducidos por el
propio investigador, pues se pasan por
alto varios de los criterios mencionados
en los otros muestreos.
En el ejemplo de la izquierda las U.M. se
posicionaron de tal manera que sea
posible estudiar la magnitud de la
influencia del cauce del río sobre la
vegetación primaria.
Actividades
1) De acuerdo a tu experiencia y a la de tu equipo, enlista los métodos de
muestreo que has empleado en las investigaciones que has realizado durante
tu formación académica.
2) Lecturas Complementarias
Keith, D. A. (2000). Sampling designs, field techniques and analytical
methods for systematic plant population surveys. Ecological Management
& Restoration, 1(2):125-139.
Marsh, D. M. & P. C. Trenham. (2008).Current Trends in Plant and Animal
Population Monitoring. Conservation Biology, Volume 22, No. 3, 647–655.
Otras lecturas en la
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MUESTREO
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