Ποια δεδομένα έχουμε από το παρόν;

Μετά την ολοκλήρωση της εργασίας πεδίου, οι ερευνητές δεν προχωρούν αμέσως σε συγκρίσεις. Πρώτα κάνουν ένα βήμα πίσω και αναρωτιούνται: ποια από τα δεδομένα που μαζέψαμε επιτρέπεται πραγματικά να συγκριθούν με τα παλιά δεδομένα; 🔍

Η ιστορία της ενότητας είναι η εξής: ένας ερευνητής, ο Θεόφραστος Διογένους, μελέτησε στο παρελθόν μια περιοχή της Κύπρου και κατέγραψε θερμοκρασίες, βροχοπτώσεις, φυτά και ζώα. Στόχος τώρα είναι να συγκριθεί το παρελθόν με το παρόν, ώστε να φανεί πώς άλλαξε το οικοσύστημα. Για να γίνει όμως αυτό, τα δεδομένα του παρόντος πρέπει να είναι επιστημονικά έγκυρα για σύγκριση — και εδώ κρύβεται μια δυσάρεστη έκπληξη.

Γιατί δεν συγκρίνονται όλα τα δεδομένα μεταξύ τους

Δύο μετρήσεις συγκρίνονται μόνο όταν έχουν γίνει με παρόμοιο τρόπο, στον ίδιο τόπο και αφορούν παρόμοιες συνθήκες. Αν αλλάξει ο τρόπος, ο χρόνος ή ο τόπος της μέτρησης, η σύγκριση χάνει το νόημά της. Αυτό λέγεται εγκυρότητα της σύγκρισης.

Η θερμοκρασία 🌡️

Στην εργασία πεδίου καταγράφεται μία θερμοκρασία στο κέντρο κάθε δειγματοληπτικής επιφάνειας: μία στιγμιαία μέτρηση, μία συγκεκριμένη μέρα και ώρα, από τη συγκεκριμένη ομάδα.

Τα δεδομένα όμως του Θεόφραστου Διογένους είναι μέσες μηνιαίες θερμοκρασίες ολόκληρου του έτους, δηλαδή προκύπτουν από χιλιάδες μετρήσεις που έγιναν συστηματικά, μέρα και νύχτα, για μήνες.

Γι' αυτό δεν είναι επιστημονικά έγκυρο να συγκριθεί η μία στιγμιαία μέτρηση με τους μηνιαίους μέσους όρους:

• Η στιγμιαία μέτρηση εξαρτάται από την ώρα της ημέρας (το μεσημέρι κάνει πολύ περισσότερη ζέστη από το πρωί).
• Εξαρτάται από τη συγκεκριμένη ημέρα και τον καιρό της (μια συννεφιά ή ένας άνεμος αλλάζει τα πάντα).
• Εξαρτάται από την εποχή. Μια μέτρηση του Νοεμβρίου δεν λέει τίποτα για τον Ιούλιο.
• Δεν υπάρχει καμία εγγύηση ότι το θερμόμετρο και η μέθοδος είναι ίδια με του παρελθόντος.

Με άλλα λόγια, συγκρίνεται μια στιγμή με έναν μέσο όρο. Είναι σαν να κρίνει κάποιος πόσο ψηλοί είναι οι μαθητές ενός σχολείου μετρώντας ένα μόνο παιδί, ή σαν να συγκρίνει τον βαθμό ενός διαγωνίσματος με τον μέσο όρο ολόκληρης της χρονιάς.

Η βροχόπτωση 🌧️

Ισχύει ακριβώς το ίδιο σκεπτικό, αλλά ακόμη πιο έντονα. Η βροχόπτωση που καταγράφεται στην εργασία πεδίου αφορά μία μόνο στιγμή ή ημέρα — και πολλές φορές η ημέρα εκείνη είναι εντελώς άβροχη, οπότε η μέτρηση είναι μηδέν.

Τα δεδομένα του Θεόφραστου Διογένους όμως είναι το σύνολο των χιλιοστών βροχής κάθε μήνα, δηλαδή αθροίσματα πολλών ημερών. Η βροχή στην Κύπρο δεν πέφτει ομοιόμορφα: μπορεί να μην βρέξει καθόλου για δύο μήνες και μετά να πέσουν 90 mm σε λίγες μέρες. Επομένως μια μεμονωμένη μέτρηση δεν μπορεί σε καμία περίπτωση να αντιπροσωπεύσει τη μηνιαία βροχόπτωση, και η σύγκριση δεν είναι έγκυρη.

Η περιοχή μελέτης 📍

Υπάρχει όμως και ένας ακόμη, πιο θεμελιώδης λόγος, που ανατρέπει τα πάντα: η περιοχή που μελετούν οι μαθητές δεν είναι η ίδια με την περιοχή που μελέτησε ο Θεόφραστος Διογένους.

Δύο διαφορετικές περιοχές έχουν διαφορετικό υψόμετρο, διαφορετικό έδαφος, διαφορετικό μικροκλίμα, διαφορετική έκθεση στον ήλιο και διαφορετική ιστορία ανθρώπινων επεμβάσεων. Ακόμη κι αν οι μετρήσεις γίνονταν με τον ίδιο ακριβώς τρόπο, οι διαφορές θα οφείλονταν στον τόπο και όχι στον χρόνο — δηλαδή θα άλλαζαν δύο μεταβλητές ταυτόχρονα και κανένα συμπέρασμα δεν θα ήταν ασφαλές.

Τα φυτά και τα ζώα 🌿🦊

Για τον ίδιο ακριβώς λόγο δεν είναι επιστημονικά έγκυρη ούτε η σύγκριση των οργανισμών που καταγράφηκαν στην εργασία πεδίου με εκείνους του Θεόφραστου Διογένους.

Επειδή οι δύο περιοχές διαφέρουν, διαφέρουν και οι αβιοτικοί παράγοντες τους, άρα και οι βιοτικοί παράγοντες τους. Κάθε είδος ζει εκεί όπου βρίσκει τις συνθήκες που του ταιριάζουν, οπότε δύο διαφορετικές περιοχές φιλοξενούν φυσιολογικά διαφορετικά είδη και διαφορετικούς πληθυσμούς.

Αν λοιπόν καταγραφούν λιγότεροι λαγοί από όσους είχε βρει ο Θεόφραστος Διογένους, αυτό δεν σημαίνει ότι οι λαγοί μειώθηκαν με τον χρόνο. Μπορεί απλώς να μελετήθηκε ένα άλλο δάσος.

Η λύση: δεδομένα από την ίδια ακριβώς περιοχή ✅

Αφού η σύγκριση με τα δεδομένα της εργασίας πεδίου δεν είναι έγκυρη, η έρευνα χρησιμοποιεί σημερινές μετρήσεις που έγιναν στην ίδια ακριβώς περιοχή που είχε μελετήσει ο Θεόφραστος Διογένους, με αντίστοιχες μεθόδους.

Έτσι ο μόνος παράγοντας που αλλάζει είναι ο χρόνος — και μόνο τότε μπορεί να ειπωθεί με βεβαιότητα ότι όποια διαφορά βρεθεί οφείλεται σε πραγματική αλλαγή του οικοσυστήματος. Αυτό ακριβώς κάνει ο πραγματικός επιστήμονας: κρατά σταθερές όλες τις μεταβλητές εκτός από αυτή που θέλει να μελετήσει.

Τα αποτελέσματα από το παρόν

Ακολουθούν τα σημερινά επιστημονικά δεδομένα της ίδιας ακριβώς περιοχής που μελέτησε ο Θεόφραστος Διογένους.

Α. Καταγραφή θερμοκρασίας

Οι μέσες μηνιαίες θερμοκρασίες, σε βαθμούς Κελσίου ($^\circ\text{C}$):

Β. Καταγραφή βροχόπτωσης

Το μηνιαίο ύψος βροχής, σε χιλιοστά (mm):

Τα δύο αυτά σύνολα αποτυπώνουν ξεκάθαρα το μεσογειακό κλίμα της Κύπρου:

• Ζεστά και εντελώς ξηρά καλοκαίρια. Τον Ιούλιο η μέση θερμοκρασία φτάνει τους $29{,}7\ ^\circ\text{C}$ και η βροχόπτωση είναι $0\ \text{mm}$.
• Ήπιοι και υγροί χειμώνες. Τον Δεκέμβριο πέφτουν $142{,}7\ \text{mm}$ βροχής με μέση θερμοκρασία μόλις $12{,}0\ ^\circ\text{C}$.
• Το ετήσιο θερμοκρασιακό εύρος είναι μεγάλο:

• Η συνολική ετήσια βροχόπτωση είναι:

Το μεγαλύτερο μέρος της πέφτει μέσα σε τέσσερις μόνο μήνες, από τον Νοέμβριο ως τον Φεβρουάριο.

Γ. Καταγραφή φυτών

Οι αριθμοί ατόμων κάθε είδους σε καθεμία από τις τέσσερις δειγματοληπτικές επιφάνειες (Δ.Ε. 1 έως Δ.Ε. 4):

Δ. Καταγραφή ζώων

Τι διαβάζει ένας βιολόγος σε αυτούς τους πίνακες

Ακόμη και πριν γίνει οποιοσδήποτε υπολογισμός, οι αριθμοί λένε μια ολόκληρη ιστορία:

• Η λατζιά απουσιάζει εντελώς. Μηδέν άτομα και στις τέσσερις Δ.Ε. Το μηδέν είναι ένα εξίσου σημαντικό δεδομένο με οποιονδήποτε άλλο αριθμό. ⚠️
• Οι μικροί, χαμηλοί θάμνοι κυριαρχούν. Ο λιβανίτης καταγράφεται σε δεκάδες άτομα ανά Δ.Ε. και η ασπροσπαλαθκιά σε αρκετά, ενώ τα μεγάλα δέντρα εμφανίζονται μόνο με ένα ή δύο άτομα. Αυτό είναι χαρακτηριστικό ενός υποβαθμισμένου οικοσυστήματος τύπου φρυγάνων.
• Η γυφτοπεταλούδα βρίσκεται σε έκρηξη. Εκατοντάδες άτομα σε κάθε Δ.Ε., όταν όλα τα υπόλοιπα ζώα μετρώνται σε μονάδες.
• Οι θηρευτές είναι ελάχιστοι. Το διπλοσιάχινο (ένα γεράκι) και η αλεπού εμφανίζονται από μία μόνο φορά, σε μία μόνο Δ.Ε. Αυτό είναι απολύτως αναμενόμενο: οι οργανισμοί στην κορυφή της τροφικής αλυσίδας είναι πάντα λιγότεροι, γιατί χρειάζονται τεράστια ποσότητα τροφής και μεγάλες εκτάσεις για να ζήσουν.

Το βασικό συμπέρασμα

Πριν από κάθε σύγκριση, ο επιστήμονας ελέγχει την ποιότητα και τη συγκρισιμότητα των δεδομένων του:

Επομένως, τόσο για το κλίμα όσο και για τους οργανισμούς αξιοποιούνται τα σημερινά επιστημονικά δεδομένα της ίδιας περιοχής. Με αυτά τα έγκυρα δεδομένα του παρόντος στα χέρια, η έρευνα είναι έτοιμη να προχωρήσει στο επόμενο βήμα: τον υπολογισμό των πληθυσμών και τη σύγκρισή τους με το παρελθόν. 🕰️