PRODUCCIÓN ANIMAL. Prof. Dr. José Perea Dpto. Producción Animal

Transcripción

1 PRINCIPIOS EXPERIMENTALES EN PRODUCCIÓN ANIMAL Prof. Dr. José Perea Dpto. Producción Animal Universidad id d de Córdoba

2 Etapas de la ciencia 1. Observación de los hechos 2. Construcción de hipótesis (razón imaginación) 3. Experimentación 4. Explicación de los hechos y formulación de una nueva hipótesis 5. Predicción y modelización

3 - El fin de toda ciencia es recoger datos y resultados obtenidos y reconstruir de modo sintético y encadenado por sus causas y sus efectos. - Si los fenómenos se pueden producir artificialmente: experimentación. - En caso contrario: método comparativo o observacional.

4 Experimento: - Aplicación controlada de un conjunto particular de circunstancias a un conjunto de unidades muestrales. Experimento comparativo: - Se aplica más de un conjunto de circunstancias. - Se comparan las respuestas de las unidades d muestrales. Tratamientos: - Son el conjunto de circunstancias creadas para el experimento. - Responden a la hipótesis de investigación.

5 Unidad dexperimental: - La entidad física, el sujeto, el animal, etc. expuesto al tratamiento. - La unidad experimental constituye una sola réplica del experimento. - Pueden ser caracoles, cajas de caracoles, cultivos celulares, explotaciones, etc. Error experimental: - Describe la variación entre las unidades experimentales tratadas de manera idéntica e independiente.

6 Error experimental: - Describe la variación entre las unidades experimentales tratadas de manera idéntica e independiente. - Origen de error: - Variación natural entre las unidades experimentales - Variabilidad d en la medición ió de la respuesta - Imposibilidad de reproducir exactamente las mismas condiciones en las unidades experimentales - Interacción entre el tratamiento y las unidades - Cualquier otro factor que incidaid en las variables medidas

7 Estudios por observación (encuestas): - No se puede hacer un experimento por razones éticas o prácticas. - P.e.: No se puede analizar experimentalmente el efecto del cinturón de seguridad sobre la gravedad de las lesiones en adultos. - P.e.: No se puede analizar el efecto del cese de las ayudas sobre la producción ecológica de leche de vaca. - Las unidades experimentales existen en sus circunstancias particulares. - El investigador se limita a asociar las relaciones entre las respuestas y las condiciones de las unidades experimentales.

8 La hipótesis i de investigacióni ió - Establece un conjunto de circunstancias y sus consecuencias. - Los tratamientos reproducen las diferentes circunstancias de la hipótesis y su aplicación permite conocer las consecuencias. P. e.: Hipótesis: La temperatura de almacenamiento no afecta la conservación del ensilado de maíz. Tratamientos: Se estudia la estabilidad química-nutricional del ensilado de maíz a 0ºC, 10ºC, 20ºC, 30ºC y 40ºC. P.e.: Hipótesis: Los caracoles prefieren descansar en zonas iluminadas. Tratamientos: Se estudia la preferencia en zonas iluminadas frente a iluminadas, oscuras frente a iluminadas y oscuras frente a oscuras.

9 Tratamientos t de control: - Es un punto necesario para evaluar el efecto de los tratamientos experimentales. - No siempre es útil y necesario. - Se utilizan cuando las condiciones experimentales son un obstáculo para demostrar la efectividad de los tratamientos. - Control blanco: - Las unidades experimentales se someten a las condiciones experimentales pero no reciben tratamiento. - Se usan para determinar niveles basales con los que comparar los tratamientos (p.e. fertilizantes, antibióticos, etc.) - Se usan para indicar el efecto de manipular la unidad experimental (p.e. preferencias, vacunas, etc.)

10 - Control positivo: - Las unidades experimentales se someten a las condiciones que precisamente provocan el efecto deseado. - Se usan para demostrar el no efecto mediante comparación con los tratamientos. - P. e. Evaluación de un antibiótico

11 Factores y niveles: - Un factor es un grupo específico de tratamientos - Las diversas categorías de cada factor se denomina niveles - P.e. - Temperatura de almacenamiento del ensilado de maíz - Factor: temperatura - Niveles: 10, 20, 30 y 40 ºC - Tratamientos: 10, 20, 30 y 40ºC - En los sistemas naturales es difícil aislar unos factores de otros. - Además, los factores suelen interactuar unos con otros.

12 Factores y niveles: - P.e. Hipótesis: La bacteria Rizobium fija nitrógeno de modo diferente según el suelo sea salino, sódico o normal. - Podemos plantear un factor (salinidad) - Tres niveles (salino, sódico y normal) - Tres tratamientos (salino, sódico, normal) - Sabemos que hay otros factores con efecto sobre el nitrógeno fijado, entre los que destaca la temperatura. - Diseño factorial: - Dos factores (salinidad y temperatura) - Tres niveles (salino, sódico y normal) x (20, 30, 40ºC) - 9 tratamientos (sa20, sa30, sa40, no20, no30, no40, so20, so30, so40).

13 Control de errores experimentales: - Los objetivos experimentales suelen ser conseguir comparaciones claras y exactas entre tratamientos. t t - Para su consecución es fundamental: - Medir las variables con precisión - Aplicar poderosas pruebas estadísticas - Reducir la varianza del error experimental (controlando o reduciendo el error) - Control de la técnica - Selección de las unidades experimentales - Uniformidad de todos los tratamientos (bloquización) - Selección del diseño experimental - Medición de covariables

14 Control de la técnica: - Todas las técnicas a utilizar en el experimento (mediciones, preparación p de alimento, soluciones, reactivos, etc.) incrementan el error. - La aplicación de las técnicas debe ser uniforme. - Para minimizar el error hay que utilizar el menor número posible de técnicas y las más precisas, dentro del presupuesto de la investigación. - Idem con las personas que aplican las técnicas. - Si el error es aleatorio el problema es menor que si el error sigue un patrón. - Por ejemplo, la digestibilidad in vivo es más precisa que la digestibilidad por marcadores, pero requiere la recolección del total de heces.

15 Selección deunidades d experimentales uniformes: - Las unidades experimentales heterogéneas incrementan el error experimental. - Es necesario utilizar unidades experimentales lo más homogéneas posible, pero representativas del colectivo a inferenciar. - Por ejemplo, para estudiar la digestibilidad de un alimento en vacas lecheras, habrá que seleccionar: - Raza - Holstein frisian - Número de lactaciones - 2º lactación - Estado fisiológico - secas y vacías - Perfil genético - medio hermanas de padre

16 Aleatorizar para tener inferencias i válidas - Alatorizar es la asignación al azar de los tratamientos a las unidades experimentales. - La aleatorización proporciona estimaciones válidas de la varianza del error. - Cualquier tipo de proximidad puede producir respuestas correlacionadas: por la localización física, por el desempeño de las tareas experimentales, etc. - Por ejemplo: Una prueba de digestibilidad: si no se aleatoriza, se pueden obtener respuestas correlacionadas con un patrón sistemático: - Recogida de heces - Suministro de alimento - Etc.

17 Bloquización: ió - Proporciona control local del ambiente para reducir el error experimental. - Las unidades experimentales se agrupan para que su variabilidad dentro de los grupos sea menor que entre las unidades antes de agruparlas. - Por ejemplo: medir la productividad de tres variedades de trigo: A B C A B C A B C

18 Bloquización: - Identificar todas las posibles variables no controlables que incrementen el error (factores de bloqueo) y bloquear con ellas. - El número de unidades experimentales crece con los factores de bloqueo. - Todos los tratamientos deben ocurrir el mismo número de veces en cada bloque. - El bloqueo aisla la variación entre tratamientos de la variación entre ambientes. - Posibles factores de bloqueo: - Investigadores: unos son más precisos y constantes que otros. - Camadas: hay animales que nacen con más peso que otros. - Animales: estado fisiológico, edad, peso, etc. - Temperatura: hay zonas del laboratorio con mayo temperatura. - Etc, etc.

19 Replicar para obtener experimentos válidos - La replica de un experimento es el primer requisito para obtener resultados válidos. - Replicar es aplicar de manera independiente a dos o más unidades experimentales el mismo tratamiento. - Por ejemplo: Lechón 1 Lechón 2 Lechón 3 Lechón 4 Lechón 5 Lechón 6 Lechón 7 Lechón 8 A( (probi.) bi) B( (control)

20 Por qué replicar? - Demuestra que, al menos en las condiciones experimentales, se pueden reproducir los resultados. - Proporciona seguridad en los resultados frente a accidentes no previstos. - Proporciona la información para estimar la varianza del error experimental. - Aumenta la precisión en la estimación de las medias de cada tratamiento.

21 Cuántas réplicas? - Mientras más mejor; siempre que sean completas. - Depende de 4 factores: - La varianza (incrementa) - El tamaño de la diferencia entre las medias a separar (disminuye) - En nivel de significación (a < 0,05) (incrementa) - La potencia de la prueba (1 b) (incrementa)

22 Selección del diseño: - El diseño es el modo de disponer las unidades experimentales para controlar el error experimental yacomodar los tratamientos. t t - El objetivo debe ser lograr la máxima información y exactitud con el uso más eficiente de los recursos disponibles. - Diseño totalmente aletorizado: los tratamientos asignan a las unidades experimentales al azar. - P.e. Efecto de un probiótico en el pienso de lechones ibéricos: Lechón 1 Lechón 2 Lechón 3 Lechón 4 Lechón 5 Lechón 6 Lechón 7 Lechón 8 A( (probi.) bi) B( (control)

23 - Diseño totalmentet t aletorizado: los tratamientost t asignan a las unidades experimentales al azar. - Este diseño proporciona poco control sobre el error, en el caso de trabajar con animales. Lechón 1 Lechón 2 Lechón 3 Lechón 4 Lechón 5 Lechón 6 Lechón 7 Lechón 8 A( (probi.) bi) B( (control)

24 - Bloquización ió totalmentet t aleatoria: Aisla el efecto del animal yel efecto del probiótico. - El caso anterior pero con el peso al nacimiento como factor de bloqueo: Lechón 1 Lechón 2 Lechón 3 Lechón 4 Lechón 5 Lechón 6 Lechón 7 Lechón 8 A( (probi.) bi) B( (control)

25 Lechón 1 Lechón 7 Lechón 3 Lechón 4 Peso mayor Lechón 8 Lechón 6 Lechón 5 Lechón 2 Peso menor A( (probi.) bi) B( (control)

26 Lechón 1 Lechón 7 Lechón 3 Lechón 4 Lechón 8 Lechón 6 Lechón 5 Lechón 2 A( (probi.) bi) B( (control)

27 Unidades d experimentales vs unidades d de observación - La unidad de observación puede no equivaler a la unidad experimental. - Por ejemplo, la unidad de observación puede ser una muestra de la unidad experimental: - Plasma, si analizamos el nivel sanguíneo de colesterol. - Muestras de plantas si analizamos la productividad de tres variedades de trigo: A A A B B B C C C

28 Unidades d experimentales vs unidades d de observación - La varianza de las unidades de observación son una medida válida de la varianza del error experimental. - OJO muchas veces se utiliza las múltiples observaciones de la misma unidad experimental como medida del error experimental de modo incorrecto. - Por ejemplo: Efecto de dos piensos sobre el crecimiento de lechones ibéricos

29 - Por ejemplo: Efecto de dos piensos sobre el crecimiento i de lechones ibéricos Lechonera 1 (Pienso A) Lechonera 2 (Pienso B) Factor: Pienso Niveles: 2 (A y B) Tratamientos: 2 (A y B) Unidades experimentales: 12 lechones (6A x 6B) Variable de respuesta: Incremento de peso (P 2 P 1 )

30 Lechonera 1 (Pienso A) Lechonera 2 (Pienso B) Prueba t para comparar ambas medias (incremento de peso con A y con B) A = 100 B = 250

31 Lechonera 1 (Pienso A) Lechonera 2 (Pienso B) Prueba t para comparar ambas medias (incremento de peso con A y con B) A = 100 B = 250 Hay forma de descartar el error por el efecto de la lechonera?

32 Cuál sería el diseño correcto? Lechonera 1 Lechonera 2 Lechonera 3 Lechonera 4 (Pienso A) (Pienso B) (Pienso A) (Pienso B)

33 Cuál sería el diseño correcto? Lechonera 1 Lechonera 2 Lechonera 3 Lechonera 4 (Pienso A) (Pienso B) (Pienso A) (Pienso B) Factor: Pienso Niveles: 2 (A y B) Tratamientos: 2 (A y B) Unidades experimentales: 4 lechoneras (2A x 2B) 12 unidades de observación (12 lechones) Variable de respuesta: Incremento de peso (P 2 P 1 )

34 Fases de un experimento. 1. Planteamiento de la hipótesis 2. Diseño del experimento 3. Protocolo del experimento 4. Realización del experimento - Seguimiento i del protocolo - Recogida de la información 5. Análisis de los resultados 6. Interpretación y discusión de los resultados 7. Extracción de las conclusiones 8. Difusión de los resultados y conclusiones

35 Proyecto de investigación: ió - Esfuerzo organizado de un grupo de científicos para adquirir conocimientos sobre un fenómeno natural o artificial. - El proyecto completo requiere de muchos estudios individuales, cada uno con objetivos específicos. Cada estudio individual responde a preguntas y proporciona - Cada estudio individual responde a preguntas y proporciona piezas que en su conjunto satisfacen las metas del proyecto.

36 Planificación ió de la investigación ió - La buena planificación es fundamental para organizar las tareas que requiere cada estudio individual. - Facilita la toma de decisiones críticas.

37 Por ejemplo: - Un científico quiere mejorar el método normal para evaluar el crecimiento de los caracoles terrestres. - Aunque existía un método estándar aceptable, planteado por sus colegas y definido de forma rígida - Planteó la hipótesis de que la medición por fotogrametría era más eficiente en términos de tiempo, precisión y bienestar - Un examen de la hipótesis requiere un estudio para determinar si la medición fotogramétrica es más eficiente que la medición estándar. - Decisiones críticas: número de caracoles a medir con ambas técnicas, tamaño de los caracoles, número de personas que van a efectuar las mediciones, número de replicaciones, qué variables registrar (además del tamaño) y qué análisis efectuar.

38 Planes documentados d (Protocolo) - Desarrollar un plan por escrito es fundamental. - Previene omisiones graves. - Permite insertar o eliminar información relacionada con los detalles específicos. - Clarifica el papel que cada investigador debe cumplir - Seguir el protocolo minimiza errores humanos. - En algunas instituciones es necesario aprobar el protocolo por el comité competente (promotor, director de la institución, etc.). - Las modificaciones o desviaciones del protocolo deben ser identificadas, fechadas, documentadas y conservadas junto con los datos del estudio.

39 Protocolo - Objetivo del estudio - Identificación, teléfono y correo del director y de todos los investigadores participantes. - Diseño experimental - Identificación de los factores que influyen: cuales son variables y cuales son constantes - Variables e medir - Desarrollo cronológico - Todos los métodos y sus materiales - Frecuencia y condiciones de la toma de datos - Plan de trabajo - Instrumento para la recolección de datos e instrucciones

40 BIBLIOGRAFÍA Diseño de experimentos Robert O. Kuehl. Editorial Thomson. ISBN: Ciencia y tecnología en protección y experimentación animal Jesús Zúñiga, Josep Tur Marí, Silvana Milocco, Ramón Piñeiro. Editorial McGraw Hill. ISBN: Técnicas estadísticas con SPSS César Pérez. Editorial Prentice Hall. ISBN: