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Conteúdo principal

Experimentos controlados

Como os cientistas conduzem experimentos e fazem observações para testar hipóteses.

Introdução

Os biólogos e outros cientistas usam o metódo científico para pesquisar o mundo natural. O método científico começa com uma observação, o que leva o cientista a fazer um questionamento. Depois ele apresenta uma hipótese, que é uma explicação a ser testada para responder à questão.
Uma hipótese não está necessariamente certa. Na verdade é uma 'melhor opção', e o cientista deve testa-la para verificar sua correção. Cientistas testam hipóteses fazendo predições: Se a hipótese X é correta, então Y deve ser verdadeiro. Daí eles fazem experimentos ou observações para verificar se as suas predições estão corretas. Se estiverem, a hipótese é mantida. Se não estiverem, talvez seja hora para uma nova hipótese.

Como as hipóteses são testadas?

Quando possível, os cientistas testam suas hipóteses usando experimentos controlados. Um experimento controlado é um teste científico feito sob condições controladas, o que significa que apenas um (ou poucos) fatores são alterados a cada vez, enquanto todos os outros são mantidos constantes. Veremos em detalhes os experimentos controlados na próxima seção.
Em alguns casos, não há uma boa forma de se testar uma hipótese usando um experimento controlado (por razões práticas ou éticas). Neste caso, um cientista pode testar a hipótese fazendo predições sobre padrões que podem ser observados na natureza se a hipótese está correta. Então, ele pode coletar dados para verificar se o padrão realmente existe.

Experimentos Controlados

Quais são os elementos principais de um experimento controlado? Para ilustrar, vamos considerar um exemplo simples (mesmo sendo bobo).
Suponha que eu decida plantar feijão na minha cozinha, perto da janela. Eu ponho sementes de feijão num vaso com terra, coloco o vaso junto à janela e espero as sementes germinarem. Porém, após algumas semanas, não há nenhum broto. Por que não? Bem, ....acontece que eu esqueci de regar as sementes. Então eu formulo a hipótese de que elas não germinaram por falta de água.
Para testar a minha hipótese eu faço um experimento controlado. Neste experimento eu monto dois potes iguais. Ambos contêm 10 sementes de feijão plantadas no mesmo tipo de terra e ambos colocados na mesma janela. De fato, só há uma coisa diferente que faço a esses dois potes:
  • Um pote de sementes é regado todas as manhãs.
  • O outro pote de sementes nunca recebe água.
Após uma semana, 9 das 10 sementes no pote regado germinaram, enquanto que nenhuma semente no pote seco germinou. Parece que a hipótese de que as "sementes precisam de água" é provavelmente correta.
Vamos ver como este simples exemplo ilustra as partes de um experimento controlado.

Grupos Controle e Experimental

Há dois grupos no experimento e eles são idênticos, exceto que um recebe um tratamento (água) enquanto o outro não. O grupo que recebe o tratamento num experimento (neste caso o pote regado) é chamado de grupo experimental, enquanto o grupo que não recebe o tratamento (neste caso o pote seco) é chamado de grupo controle. O grupo controle fornece um padrão, ou referência, que permite avaliar se o tratamento tem um efeito.

Variáveis Independentes e Dependentes

O fator que é diferente entre os grupos de controle e experimental (neste caso a quantidade de água) é conhecido como a variável independente. Esta variável é independente porque ela não depende do que acontece no experimento. Ao invés, ela é algo que o pesquisador aplica ou escolhe ele mesmo.
Em contraste, a variável dependente num experimento é a resposta que é medida para ver se o tratamento tem um efeito. Neste caso, a fração de sementes de feijão que germinou é a variável dependente. A variável dependente (fração de sementes germinando) depende da variável independente (a quantidade de água), e não vice-versa.
Dados experimentais são as observações feitas durante o experimento. Neste caso, os dados coletados foram o número de brotos de feijão em cada vaso depois de uma semana.

Variabilidade e Repetição

Das dez sementes de feijão regadas, apenas nove germinaram. O que aconteceu com a décima semente? Essa semente pode estar morta, doente ou apenas ser lenta para germinarr. Especialmente em biologia (que estuda coisas complexas, vivas), muitas vezes há variação no material usado para um experimento – aqui, as sementes de feijão – que o pesquisador não pode ver.
Devido a esse potencial de variação, experimentos biológicos precisam ter uma amostra de tamanho grande e, de preferência, ser repetidos várias vezes. O tamanho da amostra refere-se ao número de itens individuais testados num experimento - neste caso, 10 sementes de feijão por grupo. Com mais amostras e repetindo-se o experimento mais vezes, diminui-se a probabilidade de chegarmos a uma conclusão errada, devida à variação aleatória.
Biólogos e outros cientistas também usam testes estatísticos para ajudá-los a distinguir diferenças reais de diferenças devidas à variação aleatória (p.e., quando comparando grupos experimentais e controle).

Estudo de caso de experimento controlado: CO2 e branqueamento de coral

Como um exemplo mais realista de um experimento controlado, vamos examinar um estudo recente sobre o branqueamento de corais. Os corais normalmente têm pequenos organismos fotossintetizantes vivendo dentro deles, e o branqueamento acontece quando esses organismos saem do coral, tipicamente em resposta a estresse ambiental. A foto abaixo mostra um coral branqueado na frente e um coral saudável atrás.
Crédito da imagem: "Keppelbleaching" (CC BY 3.0).
Muitas pesquisas sobre a causa do branqueamento concentraram-se na temperatura da água1. No entanto, uma equipe de pesquisadores australianos formulou a hipótese de que outros fatores também poderiam ser importantes. Especificamente, eles testaram a hipótese de que níveis elevados de CO2, que tornam as águas oceânicas mais ácidas, também poderiam promover o branqueamento2.
Que tipo de experimento voce poderia fazer para testar essa hipótese? Pense a respeito:
  • Quais seriam os grupos controle e experimental
  • Quais seriam as variáveis independentes e dependentes
  • Quais os resultados que você poderia prever em cada grupo
Voce já tentou?

Testes não experimentais de hipóteses

Alguns tipos de hipóteses não podem ser testadas em experimentos controlados por razões éticas ou práticas. Por exemplo, uma hipótese sobre infecção viral não pode ser testada dividindo as pessoas saudáveis em dois grupos e infectando um grupo: infectar pessoas saudáveis não é seguro nem ético. Da mesma forma, um ecologista que estuda os efeitos das chuvas não conseguiria fazer chover em uma parte de um continente, mantendo outra parte seca para controle.
Em situações como estas, os biólogos podem utilizar modelos não experimentais para teste de hipótese. Em um teste não experimental de hipótese, um pesquisador prevê observações ou padrões que devem ser vistos na natureza se a hipótese estiver correta. Então, o pesquisador coleta e analisa dados para verificar se os padrões estão, de fato, presentes.

Estudo de caso: Branqueamento de corais e temperatura

Um bom exemplo de teste de hipótese baseado em observação são os primeiros estudos sobre o branqueamento de corais. Como mencionado acima, o branqueamento ocorre quando os corais perdem os microorganismos fotossintetizantes que vivem dentro deles, tornando-se brancos. Os pesquisadores suspeitavam de que a água em temperatura mais elevada pudesse causar o branqueamento e testaram essa hipótese experimentalmente em pequena escala (usando fragmentos de coral isolados em tanques) 3,4.
O que os ecologistas mais queriam saber, no entanto, era se a temperatura da água estava causando branqueamento para várias espécies diferentes de corais no seu ambiente natural. Essa questão mais ampla não podia ser respondida experimentalmente, porque não seria ético (ou mesmo possível), mudar artificialmente a temperatura da água ao redor dos corais.
Crédito da imagem: "Temperatura global da superfície oceânica," Fonte: NASA (domínio público).
Em vez disso, para testar a hipótese de que eventos de branqueamento naturais eram causados pelo aumento na temperatura da água, uma equipe de pesquisadores desenvolveu um programa de computador que previa eventos de branqueamento baseados em dados da temperatura da água em tempo real. Por exemplo, este programa preveria o branqueamento de um determinado recife quando a temperatura da água na área do recife ultrapassasse em 1C ou mais a média mensal de sua temperatura máxima1 .
O programa de computador foi capaz de prever eventos de branqueamento com semanas ou até meses de antecedência ao seu relato, inclusive um grande evento de branqueamento que ocorreu em Great Barrier Reef em 19981. O fato de que um modelo baseado em temperatura pudesse prever eventos de branqueamento apoiou a hipótese de que a temperatura elevada da água provoca o branqueamento natural de recifes de corais.

Quer participar da conversa?

  • Avatar old spice man blue style do usuário Daniel
    Como poderíamos minimizar o fenômeno do aquecimento global?
    O aquecimento global é um fenômeno natural ou tem suas interferências antrópicas?
    (8 votos)
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    • Avatar aqualine ultimate style do usuário Louise Galluccio
      O aquecimento global é um fenômeno natural promovido pela presença de gases na atmosfera que provocam o efeito estufa. Graças a esse efeito, nosso planeta mantém uma temperatura ótima para a sobrevivência na Terra. No entanto, interferências antrópicas têm aumentado a quantidade de radiação solar que fica represada em torno do planeta. Esse aumento se deve a grandes emissões de gases estufa para a atmosfera, o que impede que boa parte da radiação incidente seja refletida de volta para o espaço. Como consequência, as temperaturas em torno da terra aumenta provocando incêndios, secas, derretimentos das calotas polares, e mesmo a extinção de alguns seres vivos com pouca adaptação homeostática. Desse modo, a solução parece óbvia: diminuir a emissão de gases poluentes para a atmosfera.
      (30 votos)
  • Avatar leaf green style do usuário Ana Julia
    pode-se dizer que a variável independente é o tratamento?
    (3 votos)
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    • Avatar blobby green style do usuário Larissa de Alencar Silva
      Não exatamente. Existe uma possibilidade de que as variáveis independentes danifiquem o ser vivo estudado. Exemplo: plantei um cactus e reguei-o diariamente. Após umas duas semanas ele morre. Quero descobrir a causa da morte do cactus, então resolvo realizar um experimento. Minha hipótese é a de que o cactus morreu por excesso de água. Planto 3 cactos em vasos distintos na varanda. Decido regar o vaso 1 diariamente, o vaso 2 a cada dois dias e o vaso 3 não rego ( é a amostra de controle). Após uma semana o cactus que foi regado diariamente morre, o que foi regado em dias alternados cresceu e está vivo e o que não foi regado em nenhum desses dias está vivo mas não cresce.

      Nesse exemplo vemos que a variável independente pode danificar uma amostra num experimento.
      (21 votos)
  • Avatar blobby green style do usuário laelydacosta
    No experimento das plantas apenas 1 das 10 plantas não germinou, isso pode ter ocorrido devido as outras sementes roubarem os nutrientes dela?
    (3 votos)
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  • Avatar aqualine seed style do usuário Odilon Ribeiro
    como o problema acontece pela temperatura da agua ou pela acidez da mesma se na imagem mostrada os dois corais sao diferentes um do outro e estao extremamente proximos para que haja diferença de ph ou temperatura entre os dois corais?
    (5 votos)
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  • Avatar aqualine seed style do usuário Fabiana Barbosa
    Então ha duas hipóteses para o branqueamento dos corais.
    1° acidificação dos oceanos
    2° aumento na temperatura da água.
    Seria isso?
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  • Avatar primosaur seed style do usuário Marco Oliveira
    Quando a sua hipótese não atingir seus objetos.
    (2 votos)
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    • Avatar aqualine ultimate style do usuário Wendel Oliveira
      você pode formular uma outra hipótese, mas vale ressaltar que quer seja negativo ou positivo o seu resultado é um RESULTADO e tem que ser registrado, ou seja, mesmo se o resultado dos seus experimentos não alcançarem os seus objetivos, você não deve parar, continue a pesquisa e formule outras hipóteses, mas registre todos os resultados, positivos ou negativos.
      (4 votos)
  • Avatar leafers seedling style do usuário David Barreto
    um artigo muito bem escrito e sucinto. gostei bastante da explicação do que é o método cientifico.
    (3 votos)
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  • Avatar blobby green style do usuário Ricardo Jrn
    O interessante da pesquisa é de nos mostrar que haverá limitantes nas conclusões das hipóteses, mas por outro lado, poderão surgir outras áreas que contribuirão em corroborar nestas pesquisas, exemplo disso, foi o software que ajudou na antecipação do resultado.
    (3 votos)
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  • Avatar blobby green style do usuário Clarindo Silva
    Foi muito boa a explicação sobre o método científico, porém, gostaria que existisse uma abordagem histórica que remonta ao início de sua utilização, assim o entendimento seria completo.
    (2 votos)
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  • Avatar old spice man blue style do usuário Daniel
    Existe um método científico ou diferentes métodos científicos?
    (2 votos)
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