Observar y Plantear Hipótesis.
¿Por qué los biólogos se interesan en contestar preguntas del tipo “cómo se comunican los elefantes? ¿Por qué los leones o tigres caminan hacia delante y hacia atrás en una jaula?”
Para un científico la razón más simple es la pura curiosidad acerca de cómo y por qué ocurren las cosas en la naturaleza. Además, responder a las preguntas nos lleva a un mejor entendimiento sobre el comportamiento de los animales, en este caso. Por otra parte, este conocimiento permite a los conservacionistas de la vida salvaje y a los encargados de los zoológicos cuidar mejor de los animales.
Métodos que utilizan los biólogos.
Los biólogos utilizan diferentes enfoques para resolver los problemas, pero hay algunos pasos comunes a estos enfoques. Los pasos comunes que los biólogos y otros científicos utilizan para recolectar información que les permita resolver problemas, se llama método científico.
Con frecuencia los científicos encuentran problemas para resolver –preguntas para contestar- por medio de la simple observación del mundo que los rodea. Por ejemplo, a un científico que está trabajando en el tema de la reproducción del maíz en el laboratorio, se le ocurren preguntas adicionales sobre el desarrollo de esta planta. Otros científicos pueden llegar a resolver interrogantes sobre la alimentación de las águilas en una montaña, después de haber observado, sus patrones de comportamiento en el campo.
Las probables respuestas que los científicos dan a los problemas por resolver, se llaman hipótesis.
Una hipótesis es una respuesta a un problema, que puede ser comprobada.
Una hipótesis no es una adivinanza al azar, es más, antes de que un científico elabore una hipótesis, ya tiene una idea de lo que puede ser la respuesta a su interrogante, basado en su experiencia previa, en lecturas sobre el tema y en la investigación que ha practicado. La capacidad de razonamiento de un científico se aplica a todo este conocimiento.
Razonamiento Inductivo.
Detente un momento a pensar en la manera como resuelves los problemas que se presentan a diario en tu vida. Por ejemplo, imagina que no encuentras las llaves de tu casa, la última vez que las tuviste que tenías puesta una chamarra azul; de pronto recuerdas que en dos ocasiones anteriores varias monedas y un lápiz se cayeron de la bolsa a través de un agujero y quedaron atrapados en el forro. De manera que tú elaboras la hipótesis de que las llaves se encuentran allí.
Utilizaste un razonamiento inductivo.
En un razonamiento inductivo partimos de un grupo determinado de hechos particulares o determinados para plantear una regla general.
Razonamiento Deductivo.
En ocasiones conocemos una regla general antes de que un caso en particular se haga evidente. Por ejemplo sabemos que los perros jadean cuando están sedientos y acalorados. Un día observas que tu perro jadea pesadamente, y piensas, “si el perro jadea, entonces debe estar sediento, acalorado, y necesita agua”. Así que revisas su recipiente y encuentras que está vacío. Has utilizado el razonamiento deductivo.
En el razonamiento deductivo relacionas reglas generales que ya conoces y son verdaderas, sobre un caso en particular o determinado.
Este tipo de razonamiento por lo general se expresa así: “Si…, entonces…” Supongamos que vives en un área que se caracteriza por las inundaciones. Puedes utilizar el razonamiento deductivo para decir, “si caen otros 5 mm de lluvia en la siguiente hora, entonces habrá una inundación”.
Experimentación.
Las personas no utilizan en su vida diaria la palabra experimento de la misma manera como la utilizan los científicos en su trabajo. Por ejemplo, es posible que hayas escuchado a alguien decir que va a experimentar con una receta para hacer galletas. La persona planea sustituir nueces por trocitos de chocolate, utilizar margarina en vez de mantequilla, añadir cocoa en polvo, reducir la cantidad de azúcar y hornear las galletas por más tiempo. En sentido científico esto no es un experimento porque no hay forma de saber qué efecto tendrá cada uno de los cambios por sí solo en las galletas.
Para los científicos, un experimento es un procedimiento con el que se prueba una hipótesis por medio de la recolección de información bajo condiciones controladas.
¿Qué es experimento bajo condiciones controladas?
Algunos experimentos se llevan a cabo con un grupo de control o testigo, y un grupo experimental.
El de control o testigo, es el grupo estándar, en donde se mantienen todas las condiciones sin alteración.
El grupo experimental es el grupo de prueba, al que se altera la condición que se va a probar y las demás permanecen iguales o constantes.
Supongamos que quieres aprender cómo el agua salada afecta a una variedad de maíz. El grupo de control estará conformado por varias plantas de maíz que regarás con agua sin sal, y el grupo experimental por varias plantas que regarás con agua con diferentes concentraciones de sal. La condición que probarás será la concentración de sal en el agua, de manera que todas las demás condiciones (luz, temperatura, cantidad de agua, horario de riego, etc.) deberán permanecer iguales para ambos grupos: control y experimental.
Diseño del Experimento.
La mayoría de los científicos coinciden que la perspicacia e imaginación son características necesarias para el diseño de un experimento que permita comprobar una hipótesis.
En un experimento controlado solo cambia una condición a la vez. Esta condición que varía recibe el nombre de variable independiente.
A medida que los científicos cambias la variable independiente, pueden observar o medir una segunda condición resultante del cambio, esta condición es la variable dependiente.
En el experimento hecho para comprobar el efecto del agua con sal en las plantas de maíz, la concentración de sal es la variable independiente, y la tasa de crecimiento resultante en el maíz es la variable dependiente.
Así como los problemas llegan de forma diferente, las medidas que tomamos para resolver alguno en particular varían ampliamente. El diseño experimental que un científico escoge depende de las experiencias que otros investigadores han tenido y de lo que el científico espera obtener.
Empleo de material o herramientas.
Los biólogos emplean una gran cantidad de herramientas para obtener información durante el desarrollo de un experimento. Algunas de estas herramientas comunes o material son los vasos de precipitados, tubos de ensayo, cajas de petri, balanzas, termómetros, parrillas para calentar, reglas, pipetas, probetas graduadas.
Dentro de las herramientas más complejas están los microscopios, centrífugas, detectores de radiación, espectrofotómetros, analizadores de ADN y cromatógrafos de gases.
Seguridad.
La seguridad es otro factor importante que los científicos tienen en cuenta cuando desarrollan sus experimentos. Los biólogos tratan de minimizar los peligros tanto para ellos y para cualquier persona que trabaje a su alrededor, como para con los organismos que están estudiando.
Recolección de datos o resultados experimentales.
Para contestar sus preguntas acerca de problemas científicos, los científicos buscan información en sus experimentos. Esta información se conoce como datos. Algunas veces estos datos se denominan resultados experimentales.
Con frecuencia encontramos los datos en forma numérica como la cantidad de milímetros que una planta crece cada día. Los datos numéricos pueden ser medidas de tiempo, longitud, temperatura, masa, área, volumen o cualquier otro factor. Los datos numéricos pueden ser también conteos, como la cantidad de abejas que visitan una flor durante un día o el número de semillas de frijol que germinan en un determinado lugar.
Expresamos los datos empleando palabras, números, gráficas para describir nuestras observaciones durante un experimento.
Pensar sobre lo sucedió o Análisis de los Resultados.
A pesar de tener los datos de un experimento, aun no ha finalizado el proceso científico. Con frecuencia, el proceso de pensamiento que está involucrado en el análisis del experimento toma la mayor cantidad de tiempo, y después de la cuidadosa revisión de los resultados el científico obtiene una conclusión.
Conclusión.
¿Los datos respaldaron la hipótesis? ¿O no fue así? ¿Se necesitan más datos? Es importante tener en cuenta que los datos obtenidos en un experimento se consideran confirmados únicamente si al repetir el experimento varias veces, se obtienen resultados similares.
Con el fin de comparar resultados y conclusiones con estudios realizados por otros científicos en el mismo campo es necesario buscar literatura relacionada y pensar en el diseño de otros experimentos que pueden llevarse a cabo.
Reporte de los resultados.
Los resultados y las conclusiones de los experimentos se reportan en revistas científicas, de manera que estén al alcance de toda la comunidad. Cientos de revistas científicas se publican semanal o mensualmente. De hecho, los científicos utilizan gran parte de su tiempo leyendo artículos para enterarse de la información reportada.
Verificar los resultados.
Los datos y las conclusiones se comparten con los demás científicos por una razón importante: después de que se publican los resultados de una investigación, otros científicos pueden querer repetir el experimento para verificar los resultados. Si éstos se repiten, hay nuevo soporte para las hipótesis planteadas.
Cuando una hipótesis se respalda con datos adicionales obtenidos por el científico que condujo el experimento original o por otros científicos, ésta se considera válida y la comunidad científica la acepta.
Teorías y Leyes.
Las personas utilizan en la vida diaria la palabra teoría en forma muy diferente a como lo hacen los científicos.
Es posible que hayas escuchado a alguien decir que tiene una teoría sobre un equipo de fútbol que ganará el campeonato este año. Lo que la persona quiere decir en realidad, es que cree que determinado equipo jugará mejor por una u otra razón. Por supuesto que se necesita mucha más evidencia que ésta para respaldar una teoría científica.
En el campo de la ciencia, una hipótesis respaldada durante un largo período por muchas observaciones separadas y experimentos, por lo general se convierte en una teoría.
Una teoría es la explicación de un fenómeno natural que es respaldada por un conjunto de evidencias científicas obtenidas como resultado de muchas investigaciones u observaciones.
Una teoría es el resultado de la verificación y refinamiento permanente de una hipótesis.
Los científicos reconocen hechos de la naturaleza, a los que llaman leyes o principios.
El hecho de que al lanzar una piedra, ésta caiga a la Tierra, es un claro ejemplo de la ley de la gravedad.
Un principio general es que, mientras más alejado esté un nivel trófico de su fuente (detrito o productor), menos biomasa contendrá (aquí entendemos por biomasa al peso combinado de todos los organismos en el nivel trófico). Esta reducción en la biomasa se debe a varias razones:
