Design terénních studií
You created this PDF from an application that is not licensed to print to novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
data výsledek
Proč terénní studie plánovat?
• chceme získat spolehlivé a použitelné výsledky
• zobecnitelnost - statistická průkaznost
• kombinace selského rozumu, biologického vhledu a pečlivosti,
žádná složitá matematika
• není pravda, že:
– nezáleží na tom, jak data sbírám, statistika si se vším poradí
– pokud nasbírám hodně dat, určitě zjistím mnoho zajímavého včetně
jemných rozdílů
• máme jen omezené zdroje (čas a peníze) - kolik dat nasbírat, kde a
kdy? (omezit zabíjení)
You created this PDF from an application that is not licensed to print to novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
Variabilita a matoucí faktor
• Variabilita mezi jedinci - základní úkaz v přírodě
– některá variabilita nás přímo zajímá - chceme z ní vytěžit
informaci
– náhodná variabilita, šum - nedá se vysvětlit nebo nesouvisí s
naší otázkou, snažíme se ji odstranit designem
• Matoucí (zavádějící, třetí) faktor - neznámý nebo nesledovaný
faktor, který ovlivňuje studovaný systém a ztěžuje interpretaci
výsledků. Designem se snažíme minimalizovat jejich počet.
velikost těla
množství potravy kompetice přítomnost predátorů dědičnostvěk
You created this PDF from an application that is not licensed to print to novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
Cíle studie
• na začátku každé studie musí stát jasně formulovaná
otázka
• popisné otázky: Co, kde, kdy, kolik? Které druhy obývají dané území?
• deduktivní otázky: Jaké vztahy a proč? Jaké jsou ekologické nároky
druhu? Jak se mění společenstva v závislosti na prostředí?
• aplikovatelné otázky: Jak poznatek využít? Jak druh chránit? Jak
udržet či zlepšit ekologický stav lokality?
• zásady
– čím víc do problému vidíme, tím smysluplnější můžeme mít otázky (a
odpovědi)
– pro své otázky hledáme nejjednodušší možné vysvětlení (tzv.
Occamova břitva) a snažíme se omezit počet neznámých na nutné
minimum
– raději dostat jasnou odpověď na jedinou otázku než mnoho dohadů na
více otázek
– špatně položené otázky - ty, na které je odpověď známá, předem jasná
nebo prakticky nemožná (Roste velikost snůšky ptáků s rostoucím věkem
nebo zkušeností? Je více žouželí na stromě nebo v trávě?)
You created this PDF from an application that is not licensed to print to novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
Vytváření hypotéz
• pozorování  teorie  ověření teorie (pozorováním
nebo experimentem)
• hypotéza = jasné tvrzení (domněnka), které se snaží vysvětlit
pozorovaný jev (Plankton v lesních tůních je tvořen většími jedinci než v lučních
tůních. Proč?)
• pro jeden jev je možno vytvořit více hypotéz (Rozložené listí dodává více
živin - v lesní tůni jsou jedinci vyžraní. Rozklad listí způsobuje úhyn ryb - v luční tůni
jsou velcí jedinci sežráni.)
• hypotézu se snažíme potvrdit nebo vyvrátit (hypoteticko-deduktivní
způsob myšlení)
• testovatelný předpoklad - pravděpodobnost platnosti teorie se
zvyšuje, pokud se naše předpoklady potvrdí (Plankton v lučních tůních, kde
ryby prokazatelně nejsou, bude mít stejné velikostní složení jako v lesních tůních.
Plankton v lučních tůních, kde sice jsou ryby, ale i makrovegetace, bude mít podobné
velikostní složení jako v lesních tůních.)
• pojmy: nulová hypotéza a alternativní hypotéza (Je rozdíl mezi lučními
tůněmi bez ryb a s rybami?)
• vyplatí se počítat dopředu se všemi možnými výsledky
• snažit se uspokojit pana šťourala
You created this PDF from an application that is not licensed to print to novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
Typy (terénních) studií
• pozorovací (korelační)
– bez aktivního vměšování
– výhodou je jednodušší provedení, nevýhoda:
korelace neznamená příčinný vztah!!! Nelze
odhalit třetí faktor a poznat příčinu od následku
(Vztah mezi prodanou zmrzlinou a počtem utopených
během roku)
• manipulativní - studujeme vliv zásahu, nutnost mít s čím porovnat!!!
– pokusný zásah a kontrola (tj. místo bez zásahu)
(Jaký má vliv management bělokarpatských luk (kosení, pasení, ponechání bez
zásahu) na společenstva ploštic a křísů?)
– přirozené - zničení lokality živlem, pozorování sukcese, nutnost
znát počáteční stav!
– výhoda: odpadá vliv třetího faktoru, lépe odhalíme příčinnou
souvislost
„korelace“ - přímá či nepřímá úměra
You created this PDF from an application that is not licensed to print to novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
Typy dat a zjišťovaných parametrů
• předmět výzkumu - 1 druh (populace), taxonomická skupina až celé
společenstvo
• Závislá proměnná
– vlastnosti lokalit: druhová bohatost, početnost (= abundance) jedinců
na lokalitě, hustota (= denzita), biomasa…
– vlastnosti jedinců: hmotnost, rozměry, stáří, pohlaví…
– vlastnosti populací (druhů): početnost, počet vajíček u samic, denní
aktivita, potravní preference, ekologické nároky…
• Nezávislá proměnná
– vlastnosti prostředí: teplota vzduchu a vody, množství určitých látek
ve vodě či půdě (pH, rozp. O2, org. látky), charakter vegetace,
dostupnost lokality a potravních zdrojů, stupeň znečištění či
narušení…
– vlastnosti lokalit, jedinců, populací a druhů
• Kvalitativní - přítomnost/nepřítomnost (druhu, jevu)
• Kvantitativní – spojitá, nespojitá (počet)
• Kategoriální – stupnice, procentické odhady (pokryvnost, zastínění)
You created this PDF from an application that is not licensed to print to novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
Př. Jak se mění druhová bohatost měkkýšů na prameništích podél minerálnětrofického
gradientu?
Jaké faktory prostředí sledovat? Faktory jsou často vzájemně korelované.
• vliv velikosti a historie lokality, charakteru substrátu
• vícerozměrná analýza - vyžaduje údaj ke každému vzorku
• dbát na přesnost měření (kalibrace), nedopustit aby se čas měření stal
matoucím faktorem (měření teploty vody lokalit v různém pořadí)
You created this PDF from an application that is not licensed to print to novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
Výběr jedinců z populace
• vhodná vzorkovací (pozorovací, měřicí) metoda
• ideálem je provést náhodný výběr = každý jedinec má stejnou šanci
dostat se do výběru (vzorku)
• reprezentativní vzorek – kvalitativně i kvantitativně zachycuje
skutečný stav na lokalitě
• ve skutečnosti však často vzorkujeme selektivně (lapací pasti odchytí
spíše jedince s vyšší aktivitou než abundancí, velikostní selekce – při sběru často
podhodnotíme abundance malých (juvenilních) jedinců)
• prostorové uspořádání jedinců odráží jejich prostorové nároky a
heterogenitu prostředí
a) pravidelné – vzácné, teritoriální zvířata
b) náhodné – ve skutečnosti vzácné
c) agregované – běžné, např. plankton
v rybníce, hmyz na louce
• odběry bodové a směsné (podvzorky)
• zvolit vhodnou velikost vzorku
(náklady vs. zisk)
a) c)b)
You created this PDF from an application that is not licensed to print to novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
Př. Tekoucí vody - velmi heterogenní biotop
• jednotlivé druhy (popř. vývojová stádia) vykazují různé stanovištní
preference
• typ proudění: peřej, tůň; typ substrátu: kameny, štěrk, „debris dams“,
bahno, příbřežní vegetace
• zajímá-li nás celková diverzita (např. její
srovnání mezi lokalitami), musíme odebrat
vzorek reprezentativní pro celou lokalitu
- vzorkování proporcionálně dle heterogenity
prostředí
• srovnání složení společenstev mezi
stanovišti na jedné lokalitě
– v každé skupině odebrat stejný
(podobný) počet vzorků - platí obecně
pro statistické porovnávání skupin!!!
– pozor, abychom si nekladli otázku, na
kterou je odpověď již notoricky známá
(např. v peřeji žijí rheofilní druhy), pozor
na důkaz kruhem
You created this PDF from an application that is not licensed to print to novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
Pilotní studie
• předběžná studie, v malém rozsahu
• pokud o zájmovém území nic nevím nebo slouží k vyzkoušení a
doladění metod, lepšímu časovému rozvržení práce a přehodnocení
hypotéz
• vyplatí se vždy provést!!!
• při plánování maximálně využít literárních zdrojů a zkušeností jiných
lidí, ale vše si prověřit a sám vyzkoušet
You created this PDF from an application that is not licensed to print to novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
• zvolená prostorová (časová) škála zcela zásadně ovlivňuje výsledek
studie - co platí v jednom měřítku nemusí platit v jiném!
• velké měřítko (geografický region), střední měřítko (jednotlivé lokality
až habitaty - nejjednodušší, nejčastější), malé měřítko (mikrohabitat jednotlivé
kameny v řece, zrna substrátu v sedimentu, části rostliny)
• i jinak známá otázka získá na zajímavosti, studuje-li se v jiném
měřítku než obvykle
• pokrytí celého gradientu nebo jeho části (prameniště: minerálně-trofický
gradient, gradient rychlostí proudu v toku)
Měřítko studie
rozsah výskytu druhu
početnost
podmínky prostředí
0výskyt
0výskyt
optimumlineární
nárůst
lineární
pokles
– nepřítomnost druhu na lokalitách
nemusí být známkou podobnosti lokalit
anébrž naopak!!!
• vzorkování v oblasti optima druhu behaviorální
studie, studie na
reprodukční strategie, vývojové cykly
druhů
• časové měřítko
You created this PDF from an application that is not licensed to print to novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
Opakování (replikace)
• Kolik vzorků odebrat, kolik měření provést?
• nestačí popsat jednotlivé případy, chceme zákonitosti zobecnit
• je potřeba provést nezávislé opakování = odebrání nezávislých
vzorků
– nesmí být součástí časové řady na stejném místě
– ve vhodném měřítku – dostatečná vzdálenost vzorků od sebe
(autokorelace), při měření v čase dostatečné intervaly mezi záznamy
(např. stanovištní preference)
• pseudoreplikace = opakovaná měření jednoho objektu
– velmi častá chyba studií, je třeba mít znalosti biologie
– behaviorální studie: zvířata sdílející klec (prostředí) se nechovají
nezávisle; příbuzní jedinci jsou si podobnější
• „opakování“ v sezóně
– vzorky opakovaně odebrané na stejné lokalitě během sezóny nejsou
nezávislé!!!
– jen pokud nás přímo zajímá sezónní vliv
– často je naopak výhodné vliv sezóny ve studiích omezit
• někdy nelze nezávislé opakování provést (objekt je neopakovatelný
nebo opakování příliš nákladné), potom ale odpovídáme na popisnou
otázku, ne na obecnou
You created this PDF from an application that is not licensed to print to novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
Př. Plankton lesních vs. lučních tůní
• Plankton v lučních tůních, kde prokazatelně nejsou ryby, bude mít stejné
velikostní složení jako v lesních tůních.
• Plankton v lučních tůních, kde sice jsou ryby, ale i makrovegetace, bude mít
podobné velikostní složení jako v lesních tůních.
• je třeba porovnávat jen sezóny mezi sebou nebo průměry ze všech sezón
• pokud skutečně T1=T2=T4>T3, hypotéza stejně není spolehlivě potvrzena,
jen popsán jeden případ, kdy tak nastalo
• co s tím?
– přidat opakování - 3-5 tůní od každého typu (ale pozor zda nezvyšuji variabilitu!) 
36-60 vzorků
– přidat opakování, nechat jen sezónu s nejvyšší diverzitou (podzim)
– přidat opakování, ubrat typ (např. T4) a uskromnit hypotézu
les louka
T1 T2 T3 T4
• směsné vzorky odebrané
litorální trubicí
• sezónní změny - jaro, léto,
podzim: 3x4=12 vzorků,
které ale nejsou nezávislé,
nemám žádné opakování!!!
You created this PDF from an application that is not licensed to print to novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
Náhodný výběr
• výběr lokalit či vzorkovacích míst zásadně ovlivňuje výsledek studie
(výběr stromů v lese, umístění lapacích pastí)
• zcela náhodný výběr (randomizace)
– cílem je vyhnout se pseudoreplikacím a omezit vliv matoucích faktorů
– nahodilý výběr není náhodný!!!
– objekty (plochy) označit čísly a vylosovat (tahání z klobouku, program)
– výběr lokalit z mapy pomocí náhodně vygenerovaných souřadnic, čtverců
nebo uzlů sítě - nevýhoda: pravděpodobně nezachytím vzácné biotopy
(xerotermní vápencové výchozy - vysoká diverzita hmyzu)
• stratifikovaný výběr
- náhodný v rámci typu biotopu,
složitější vyhodnocení
• nenáhodný preferenční
výběr - např. na základě
předchozí studie, často výhodný
(prameniště podél minerálnětrofického
gradientu; botanický
průzkum pro studium hmyzu)
You created this PDF from an application that is not licensed to print to novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
Design experimentů
• laboratorní i terénní
• hledání rozdílů mezi pokusnými skupinami jedinců či lokalit (treatments)
(př. efekt působení látky o různých koncentracích, reakce zvířat na různé podněty,
kolonizace nově vzniklých prostředí...)
• výběr jedinců do pokusu i pokusných skupin musí být náhodný
• pokusy vyžadující kontrolu (závisí na hypotéze)
– negativní kontrola - pokusná skupina bez zásahu (plocha ponechaná
ladem)
– dbát na spolehlivost kontroly!!! (vliv umělého zvětšení snůšky na péči o
mláďata - zahrnout vliv disturbance při instalaci)
– historická kontrola u dlouhodobých studií
• celkově náhodné uspořádání - nejjednodušší
• uspořádání v pokusných blocích - odstraňují třetí faktor, který má výrazný
vliv (vliv potravní nabídky na růst jedinců - věk)
– podle vlastností jedinců (věkové skupiny, pohlaví)
– v prostoru (poloha pokusné plochy či nádoby)
– v čase (vliv denní doby na chování zvířat)
– snaha o vyrovnaný design - v každém bloku stejný počet jedinců
– kdy je lépe více bloků a méně opakování? pokud opakování v průběhu
pokusu neztrácím (úmrtí či únik jedinců, zničení či krádež nádoby)
You created this PDF from an application that is not licensed to print to novaPDF printer (http://www.novapdf.com)