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Bei der Planung und Analyse von verhaltensbiologischen Studien können verschiedene Probleme auftreten, die hier aufgrund gewisser interpretativer Spielräume häufiger vorkommen als in anderen Disziplinen der Biowissenschaften. Man bezeichnet die Verhaltensbiologie deshalb auch als die «Sozialwissenschaft unter den Naturwissenschaften».

Grafen und Hails (2002) nennen drei wichtige Aspekte, die für Experimente und Beobachtungen gleichermaßen bedeutend sind:

• Replikation

• Randomisierung

• Blocking

Replikation bedeutet, dass eine ausreichende Anzahl an unabhängigen Beobachtungen oder Experimenten vorliegen muss. Nur von einem einzigen Individuum auf eine Population zu schließen, wäre keine gute wissenschaftliche Praxis. Um zu testen, ob männliche Amseln (Turdus merula) früher fliehen als Weibchen, müssen mehrere Männchen und Weibchen untersucht werden. Aber das alleine reicht nicht aus, um generalisieren zu können. Um beim Amselbeispiel statistisch korrekt auswertbare Daten zu bekommen, müssen die Experimente mehrmals durchgeführt werden, und zwar an verschiedenen Amselindividuen. Damit wäre eine Replikation auf der Ebene der abhängigen Variablen erreicht (d.h. auf der Ebene jener Variable, die untersucht werden soll). Allerdings ist eine Replikation auch auf der Ebene des Stimulus (oder der unabhängigen Variable) nötig. Dies bedeutet, dass im Idealfall ebenso viele Katzen an dem Experiment teilnehmen sollten wie Amseln, da sonst das Risiko besteht, es lediglich mit einer Pseudo-Replikation zu tun zu haben. Allerdings ist der Idealfall nicht in jedem Falle gegeben, was bei der Datenauswertung berücksichtigt werden muss.

Tab. 2-4 | Block-Design am Beispiel der Untersuchung von Verhaltensunterschieden bei männlichen und weiblichen Amseln. In jedem der Katzenreviere A–F werden jeweils ein Männchen und ein Weibchen untersucht (die Zahlen stehen für die Individuen).

Revier AMännchen 1Weibchen 1	Revier BWeibchen 2Männchen 2	Revier CMännchen 3Weibchen 3
Revier DWeibchen 4Männchen 4	Revier EMännchen 5Weibchen 5	Revier FWeibchen 6Männchen 6

Obwohl eine gut geplante Stichprobenauswahl sehr wichtig ist, genügt bei einigen Studien bereits die Stichprobe N = 1, auch wenn dies gegen die Intuition (und gegen die Forderung nach der Möglichkeit von Replikation) spricht. Selbst wenn es nur einen Papagei gibt, der sprechen kann, oder nur einen Hund, der zählen kann, oder nur einen Menschen, der den Marathon schneller als in zwei Stunden laufen kann, so genügt dies, um zu zeigen, dass die jeweilige Fähigkeit durch den Papagei (resp. den Hund, den Menschen) de facto möglich ist. Wichtig ist dabei das korrekte Formulieren der Hypothesen: Wenn man postuliert, dass die Dinosaurier ausgestorben sind, dann genügt die dokumentierte Beobachtung eines einzigen heute lebenden Exemplars, um die Hypothese zu falsifizieren.

Randomisierung bedeutet die zufällige Auswahl eines Individuums für die Beobachtung oder das Experiment, um zu vermeiden, dass bestimmte Individuen (z.B. besonders auffällig aussehende oder laut rufende) bevorzugt oder vermieden werden.

Beim Blocking geht es darum, Störvariablen auszuschließen, um ungewollte Variation zu verhindern. Man könnte z.B. männliche und weibliche Amseln bezüglich ihres Verhaltens gegenüber Katzen vergleichen, und dabei Amseln in verschiedenen Katzenrevieren (= Blocks) beobachten (z.B. zur selben Tageszeit und am selben Wochentag), sodass diese Variablen kontrolliert werden (→ Tab. 2-4). In diesem Fall müssen bestimmte statistische Standards eingehalten werden (Ruxton & Colegrace 2016).

Für eine eingehende Diskussion weiterführender Aspekte und Probleme (z.B. Pseudo-Replikation, Habituation, Validität, Observer Bias, Reliabilität, Reihenfolgeneffekte etc.) sei auf die weiterführende Literatur verwiesen (z.B. Martin & Bateson 1993, Naguib 2006).