EXPERIMENTAÇÃO ZOOTÉCNICA. Profa. Dra. Amanda Liz Pacífico Manfrim Perticarrari

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1 EXPERIMENTAÇÃO ZOOTÉCNICA Profa. Dra. Amanda Liz Pacífico Manfrim Perticarrari

2 Ao planejar um experimento, o pesquisador deve utilizar alguns princípios básicos para que os dados a serem obtidos permitam uma análise correta e levem a conclusões válidas em relação ao problema em estudo.

3 Os princípios que norteiam a experimentação visam: Garantir a estimativa da variação individual evitando outros fatores que possam infiltrar durante a condução do experimento. São eles, com igual importância: 1. Princípio da repetição 2. Princípio da casualização 3. Princípio do controle local A observação desses princípios básicos definirá um ensaio mais eficiente e sensível por resultar em valor mais realístico da variação individual.

4 1. Princípio da repetição

5 1. Princípio da repetição Este princípio consiste em terem várias parcelas com o mesmo tratamento. Assim, procura-se confirmar a resposta que o indivíduo (animal) dá a um determinado tratamento. Exemplo. Um experimento realizado no setor de avicultura do CEFET-Bambuí, no período 12/04/2008 a 04/07/2008 utilizando 300 poedeiras da linhagem comercial Isa Brown com 26 semanas de idade. Foram utilizados 5 tratamentos, 6 repetições 10 aves por repetição totalizando 30 parcelas. É preciso deixar claro que na experimentação animal, geralmente cada indivíduo ou um conjunto de indivíduos semelhantes é uma repetição.

6 Tratamento I Tratamento II Tratamento III Tratamento IV Tratamento V Repetição 1 Tratamento I Tratamento I Tratamento I Tratamento I Tratamento I Repetição 2 Tratamento II Tratamento II Tratamento II Tratamento II Tratamento II Repetição 3 Tratamento III Tratamento III Tratamento III Tratamento III Tratamento III Repetição 4 Tratamento IV Tratamento IV Tratamento IV Tratamento IV Tratamento IV Repetição 5 Tratamento V Tratamento V Tratamento V Tratamento V Tratamento V Repetição 6 Tratamento V Tratamento V Tratamento V Tratamento V Tratamento V Apenas este princípio não é o suficiente, pois todas as repetições devem receber todos os tratamentos para que o resultado obtido não seja influenciando por efeito de fatores não controlados. Note que todos os cinco tratamentos formam repetidos 6 vezes. Assim, procura-se: Estimar o Erro Experimental Aumentar a precisão das estimativas (ex: erro e médias), elevando o poder dos testes estatísticos (caso haja diferenças reais) Aumentar o alcance das inferências.

7 Observação. Avaliações concomitantes de um mesmo animal por Ao exemplo, planejar um duas experimento, ou três o alíquotas pesquisador de deve seu utilizar soro, não fornecerão alguns duas princípios ou três básicos repetições para que da os dados resposta a serem estudada, e sim obtidos duas ou permitam três réplicas uma análise (sem correta valor e levem algum a como repetições conclusões experimentais) válidas em relação cuja ao média problema definirá em estudo. a resposta única daquele animal. As réplicas são utilizadas quando a mensuração de uma resposta está sujeita a erros de manipulação (laboratorial ou humana), justificando que o seu valor médio retrataria melhor aquela resposta para um animal.

8 2. Princípio da casualização

9 2. Princípio da casualização Amostra total disponível UNIFORME O princípio da casualização consiste na distribuição ao acaso Ao planejar um experimento, o pesquisador deve utilizar dos tratamentos às parcelas. alguns princípios básicos para que os dados a serem Assim, estaremos oferecendo a mesma chance a todos os obtidos permitam uma análise correta e levem a tratamentos de ocuparem determinada posição ou parcela conclusões válidas em relação ao problema em estudo. na área experimental Elimina-se assim a intuição ou desejo involuntário de priorizar determinado(s) tratamento(s). Tanto o princípio da repetição quanto o princípio da casualização são obrigatórios em todos os experimentos.

10 Assim, cada animal deve ser direcionado a um TRATAMENTO POR SORTEIO. Não Ao planejar se deve escolher um experimento, os que se o deixam pesquisador capturar deve mais utilizar facilmente, pois alguns pode-se princípios comprometer básicos para o que estudo os dados confundindo a serem o temperamento obtidos permitam deles à alguma uma análise patologia, correta por e exemplo. levem a As respostas biológicas são variáveis em magnitude, conclusões válidas em relação ao problema em estudo. dependendo dos indivíduos onde foram colhidas essa respostas. É preciso dar a cada grupo experimental a mesma chance de arrebanhar indivíduos com variações semelhantes (ou não). Isto apenas será obtido através da casualização.

11 Assim, o princípio da casualização consiste na distribuição dos tratamentos pelas parcelas através de sorteio (ao acaso), para se evitar que um tratamento venha a ser beneficiado por sucessivas repetições. Ao planejar um experimento, o pesquisador deve utilizar Exemplo. No exemplo anterior teríamos: alguns princípios básicos para que os dados a serem Um experimento realizado no setor de avicultura do CEFET-Bambuí, no obtidos permitam uma análise correta e levem a período 12/04/2008 a 04/07/2008 utilizando 300 poedeiras da linhagem conclusões válidas em relação ao problema em estudo. comercial Isa B rown com 26 semanas de idade. O delineamento experimental utilizado foi o inteiramente casualizado com 5 tratamentos, 6 repetições e 10 aves por repetição, totalizando 30 parcelas. Assim poderíamos ter o seguinte delineamento experimental Repetição 1 Tratamento I Tratamento II Tratamento III Tratamento IV Tratamento V Repetição 2 Tratamento V Tratamento I Tratamento II Tratamento III Tratamento IV Repetição 3 Tratamento IV Tratamento V Tratamento I Tratamento II Tratamento III Repetição 4 Tratamento III Tratamento IV Tratamento V Tratamento I Tratamento II Repetição 5 Tratamento II Tratamento III Tratamento IV Tratamento V Tratamento I Repetição 6 Tratamento I Tratamento II Tratamento III Tratamento IV Tratamento V

12 3. Princípio do controle local

13 3. Princípio do controle local O controle local consiste na formação de grupos de parcelas o mais homogêneo possível, com o objetivo de reduzir o erro experimental. Ao planejar um experimento, o pesquisador deve utilizar Cada grupo constitui um bloco, sendo que os tratamentos devem alguns princípios básicos para que os dados a serem ser sorteados dentro de cada bloco. Exemplo. Existem dois galpões com 10 boxes cada onde cinco linhagens de corte obtidos permitam uma análise correta e levem a (sexados, machos) serão testados. Cada box é uma unidade experimental, da qual conclusões válidas em relação ao problema em estudo. será tirado o peso médio das aves com 38 dias de idade. Três boxes do segundo galpão estão ocupados com a ração que manterá as aves durante o ensaio. Galpão 1 L1 L5 L3 L2 L4 L3 L5 L1 L4 L2 Galpão 2 L5 L1 L3 L4 L2 R R R X X

14 Exemplo. Existem dois galpões com 10 boxes cada onde cinco linhagens de corte (sexados, machos) serão testados. Cada box é uma unidade experimental, da qual será tirado o peso médio das aves com 38 dias de idade. Três boxes do segundo Ao planejar um experimento, o pesquisador deve utilizar galpão estão ocupados com a ração que manterá as aves durante o ensaio. Galpão 1 L1 L5 L3 L2 L4 L3 L5 L1 L4 L2 alguns princípios básicos para que os dados a serem Galpão 2 L5 L1 L3 L4 L2 R R R X X obtidos permitam uma análise correta e levem a conclusões válidas em relação ao problema em estudo. Designe a linhagem por sorteio, sendo: dois boxes para cada uma das cinco linhagens no 1º Galpão e apenas um box por linhagem no 2º Galpão. Note que 2 boxes do 2º Galpão ficarão vazios!!! Dessa maneira, as linhagens poderão ser comparadas entre si por terem sido criadas sob as mesmas condições, ainda que não uniformes.

15 Outras Considerações Importantes

16 Uniformidade dos animais experimental Cada fator presente no lote disponível, então heterogêneo, implica em um EFEITO adicional sobre a resposta medida, superestimando a variação individual, já que atuam independente sobre cada indivíduo. Como corrigir esta influência para manter o princípio da uniformidade? Controle desses fatores pela escolha de um delineamento adequado pode ser a solução. Para isso, cada tratamento deverá reunir uma amostra equivalente, ainda que não uniforme. Exemplo: Se em um grupo experimental tiver 6 machos e 4 fêmeas, todos os demais grupos deverão ser igualmente constituídos. Este procedimento garantirá uma comparação justa de médias e possibilitará a estimativa da variação individual, uma vez que o efeito dos fatores circunstanciais (no caso, sexo) poderá ser controlado pela análise.

17 Uniformidade na aplicação dos tratamentos Às vezes parece que um tratamento pode ser aplicado sem maiores problemas e que os animais irão desfrutá-lo igualmente. Ao planejar um experimento, o pesquisador deve utilizar É preciso um pouco de experiência para verificar que nem sempre isto é alguns princípios básicos para que os dados a serem alcançado, face a algum tipo de problema técnico ou de infraestrutura. obtidos permitam uma análise correta e levem a Exemplo: Em uma baia com 16 leitões (onde cada um conclusões válidas em relação ao problema em estudo. será uma repetição). Um comedouro mal projetado não proporcionará a mesma facilidade de alimentação a todos os animais da baia. Logo, a variação individual será superestimada por conter o efeito individual que normalmente existiria acrescido da hierarquia observada entre eles.

18 Uniformidade na aplicação dos tratamentos Se os tratamentos são impostos por injeções, o grupo controle precisa receber de igual volume, de material inerte Ao planejar um experimento, o pesquisador deve utilizar (soro fisiológico). Assim todos os animais sofrerão o mesmo estresse, sem que haja o confundimento deste com o efeito alguns princípios básicos para que os dados a serem de cada tratamento. obtidos permitam uma análise correta e levem a Os diferentes anestésicos testados em um ensaio, precisam guardar a conclusões válidas em relação ao problema em estudo. devida proporção dose/peso do animal para cada indivíduo. Obedecer à mesma quantidade de anestésico para animais de pesos distintos dentro do mesmo tratamento superestimará a variação individual onde, por definição, o tratamento é aplicado por unidade de peso vivo. Este princípio visa garantir as mesmas condições do agente causador de resposta sobre cada animal (O não atendimento deste princípio não pode ser corrigido por estratégia alguma porque o fator externo atuante confunde-se com cada tratamento)

19 Uniformidade do meio Pode-se ocorrer problemas de infraestrutura ou temporais para a instalação de um ensaio. Ao planejar um experimento, o pesquisador deve utilizar Todas as repetições podem não caber em um mesmo recinto alguns princípios básicos para que os dados a serem As repetições podem não estão totalmente disponíveis ao mesmo tempo. O problema poderá ser resolvido se todos os tratamentos testados estiverem sempre obtidos permitam uma análise correta e levem a sob as diversas condições de meio ou temporais. conclusões válidas em relação ao problema em estudo. Cada tratamento deverá estar igualmente representado em cada recinto ou em cada tempo. Assim, as comparações de suas médias serão justas já que os mesmos estiveram sob as mesmas condições. Através de um delineamento adequado, os efeitos de recinto ou temporais poderão ser medidos e as estimativas da variação individual será obtida sem o curso dos mesmos.

20 Relação entre os princípios básicos da experimentação e os delineamentos experimentais

21 PRINCÍPIOS BÁSICOS VS. DELINEAMENTOS A análise de variância consiste na: Ao decomposição planejar um experimento, da variância o pesquisador total de deve um utilizar material alguns princípios básicos para que os dados a serem heterogêneo em partes atribuídas a causas conhecidas e obtidos permitam uma análise correta e levem a independentes conclusões válidas em relação ao problema em estudo. e a uma porção residual de origem desconhecida e de natureza aleatória.

22 PRINCÍPIOS BÁSICOS VS. DELINEAMENTOS Quando planejamos um experimento utilizando apenas os princípios da repetição e da casualização, temos o Delineamento Inteiramente Casualizado (DIC) ou Delineamento Inteiramente ao acaso. Ao planejar um experimento, o pesquisador deve utilizar Neste delineamento, as causas conhecidas são representadas pelo efeito de tratamentos e as causas de origem desconhecidas e de natureza aleatória são alguns princípios básicos para que os dados a serem representadas pelo resíduo da análise de variância. obtidos permitam uma análise correta e levem a Só devemos utilizar esse delineamento, quando temos certeza da conclusões válidas em relação ao problema em estudo. homogeneidade das condições experimentais. Ele é frequentemente utilizado em experimentos de laboratório, onde as condições experimentais podem ser facilmente controladas. Em um experimento inteiramente casualizado, com 6 tratamentos e cada um dos quais foi repetido 5 vezes, teremos o seguinte esquema de análise de variância. Causas de Variação Graus de Liberdade (GL) Tratamento n tratamento 1 = 6 1 = 5 Resíduo GL total GL tratamento = 29 5 = 24 Total n tratamento n repetições 1 = = 30 1 = 29

23 PRINCÍPIOS BÁSICOS VS. DELINEAMENTOS Quando não há homogeneidade entre as parcelas, devemos utilizar o princípio do controle local, estabelecendo os blocos (grupos de parcelas homogêneas. Neste caso, o delineamento a ser utilizado é o Delineamento em Blocos Casualizados (DBC). O esquema da análise de variância de um experimento em blocos casualizados com 6 tratamentos e 5 blocos é dado por: Causas de Variação Graus de Liberdade (GL) Tratamento n tratamento 1 = 6 1 = 5 Bloco n bloco 1 = 5 1 = 4 Resíduo GL total GL tratamento + GL bloco = = = 20 Total n tratamento n blocos 1 = = = 30 1 = 29

24 PRINCÍPIOS BÁSICOS VS. DELINEAMENTOS Quando necessitamos controlar 2 tipos de heterogeneidade, devemos utilizar o Delineamento em Quadrado Latino (DQL). Neste delineamento utiliza-se um duplo controle local, sendo os tratamentos dispostos em linhas e colunas. Para um experimento em quadrado latino com 6 tratamentos, o esquema da análise de variância será: Causas de Variação Graus de Liberdade (GL) Tratamento n tratamento 1 = 6 1 = 5 Linhas n linhas 1 = 6 1 = 5 Colunas n colunas 1 = 6 1 = 5 Resíduo GL total GL tratamento + GL linha + GL coluna = = = 20 Total n tratamento n repetições 1 = = = 36 1 = 35

25 Exercício

26 ALGUNS CONCEITOS BÁSICOS Exercícios Exercício 1. Para um ensaio de nutrição que testará quatro formulações proteicas para suínos, a amostragem disponível era de 24 leitões de mesma idade, desmamados no mesmo dia. Desses animais 15 são machos e os demais são fêmeas. Obedecendo o princípio de casualização, o pesquisador sorteou seis animais para cada grupo experimental. Note que por este procedimento, um tratamento poderá, eventualmente, ter mais animais de um só sexo, violando assim o princípio de uniformidade amostral. Qual seria então o procedimento correto para a distribuição dos animais aos tratamentos?

27 RESOLUÇÃO EXERCÍCIO 1 Estruturação do E1: Teste de quatro formulações proteicas para suínos Amostra: 24 leitões de mesma idade desmamados no mesmo dia. 15 são machos e 09 são fêmeas Obedecendo o princípio de casualização sorteio seis animais para cada grupo experimental. Neste procedimento, um tratamento poderá eventualmente mais animais de um só sexo (15 e 09 não são múltiplos de 4) Violação do princípio de uniformidade amostral. Qual seria então o procedimento correto para a distribuição dos animais aos tratamentos?

28 RESOLUÇÃO EXERCÍCIO 1 Resolução do E1: Procedimento correto: Separar 2 subuniversos amostrais 15 machos e 9 fêmeas Dentro de cada um deles efetuar o sorteio dos animais para cada um dos quatro tratamento. Serão utilizados 12 dos 15 machos e 8 das 9 fêmeas, pois existirão apenas 3 machos e 2 fêmeas para cada tratamento os demais serão desprezados. Cada grupo experimental, embora sem uniformidade amostral, será composto de 5 animais (3 machos e 2 fêmeas) Possibilitando retirar da análise estatística o EFEITO sexo sobre a variação da resposta observada Sexo passa a ser um efeito igualmente distribuído em cada grupo experimental.

29 ALGUNS CONCEITOS BÁSICOS Exercícios Exercício 2. Três concentrações de um extrato vegetal com reconhecimento poder de ação sobre a proliferação celular irão ser testadas sobre placas de cultura de tecido animal em metástase. Para cada concentração serão preparadas cinco placas obtidas de uma única cultura mãe. Critique esta técnica de preparação das amostras.

30 RESOLUÇÃO EXERCÍCIO Estrutura do Exercício. Três concentrações de um extrato vegetal testadas sobre placas de cultura de tecido animal em metástase. Para cada concentração serão preparadas cinco placas obtidas de uma única cultura mãe. Critique esta técnica de preparação das amostras.

31 RESOLUÇÃO EXERCÍCIO Solução do Exercício. Principio de uniformidade está aparentemente sendo aplicado, o princípio de repetições está sendo VIOLADO. Entende-se como variação entre repetições a variação entre indivíduos. Não há indivíduos neste ensaio e sim réplicas do mesmo indivíduo, o que subestimará o valor da instabilidade amostral O procedimento correto seria obter várias culturas mães de diferentes origens (seis ou mais), replicá-las em três placas e sobre cada uma delas aplicar uma concentração do extrato vegetal. Então teríamos seis condições de meio e três tratamentos aplicados sobre indivíduos idênticos (réplicas).