ABSTRACT Accurate wood volume predictions are critical in hyperdiverse forests because each species has specific size and shape traits. Although generic models at a multispecies level were widely used in Amazonian managed forests, they are subject to more significant bias due to interspecific variability. We used an extensive database of wood volume collected in managed forests to test the hypothesis that generic models violate the independence assumption due to that predictions vary with species-specific size. Our hypothesis was proved as residuals of the generic model were conditioned to species and specific size. The multilevel models were more accurate both in fitting and validation procedures, and accounted for variance derived from species and specific size, providing a more reliable prediction. However, we found that the size-specific models have a similar predictive ability to species-specific models for new predictions. This implies more practical estimates in hyperdiverse forests where fitting species-specific models can be complex. The findings are crucial for sustainable forest management as they allow for more reliable wood volume estimates, leading to less financial uncertainty and preventing damage to forest stocks through under or over-exploitation.

RESUMO Previsões precisas do volume de madeira são críticas em florestas hiperdiversas, pois cada espécie tem características específicas de tamanho e forma. Embora modelos genéricos em nível multiespécie sejam amplamente utilizados em florestas manejadas na Amazônia, eles estão sujeitos a maiores vieses devido à variabilidade interespecífica. Usamos um extenso banco de dados de volume de madeira coletado em florestas manejadas para testar a hipótese de que modelos genéricos violam a suposição de independência, pois as previsões variam de acordo com o tamanho específico da espécie. Nossa hipótese foi comprovada pois os resíduos do modelo genérico foram condicionados à espécie e ao tamanho específico. Os modelos multiníveis foram mais precisos nos procedimentos de ajuste e de validação e contabilizaram a variância derivada de espécies e do tamanho específico, fornecendo previsões mais confiáveis. Descobrimos que os modelos específicos de tamanho têm capacidade preditiva semelhante aos específicos da espécie para novas previsões. Isto implica em estimativas mais práticas em florestas hiperdiversas, onde pode ser complexo o ajuste de modelos específicos por espécies. As conclusões são cruciais para o manejo florestal sustentável, pois permitem estimativas mais confiáveis do volume de madeira, conduzindo a menor incerteza financeira e evitando danos aos estoques florestais devido à sub ou superexploração.

ABSTRACT Modeling diameter distribution in natural forests is an important tool for understanding the native woody species dynamics, supporting decision-making for degraded lands management and restoration. Therefore, this work aimed to fit probabilistic density functions to evaluate the diameter structure of three tree species with economic interest, such as Campomansesia xanthocarpa Marl. Ex. O. Berg, Piptadenia gonoacantha (Mart.) J.F. Macbr. and Zeyheria tuberculosa (Vell.) Bureau ex Verl., in a Semideciduous Seasonal Forest fragment at São Paulo State, Brazil. The data came from 83 temporary plots of 10 m x 20 m systematically distributed along 164 ha. Log-normal, Gamma, and Weibull functions were fitted to the three species using the fitdistrplus-package in the R program. Kolmogorov-Smirnov's adherence test was used to evaluate the fits at a 5% probability level. The functions were selected employing Akaike's Information Criterion (AIC) and Schwarz's Bayesian Information Criterion (BIC), in addition to a graphical analysis of the fitted functions. The results indicated that the three species diameter structure is positively asymmetric, representing the exponential pattern, representing continuous natural regeneration. AIC and BIC statistics indicated the Log-normal function to describe the diameter distribution of C. xanthocarpa and Z. tuberculosa, while the Gamma function was the most appropriate for P. gonoacantha. For the three species, the graphical analysis showed the Gamma function results in the best fit without tendency for estimating frequency density per diameter class.

RESUMO A modelagem da distribuição diamétrica em florestas naturais é uma ferramenta importante para compreender a dinâmica de espécies nativas lenhosas, auxiliando na tomada de decisão para o manejo e a recuperação de áreas degradadas. Dessa forma, o objetivo deste trabalho foi ajustar funções de densidade probabilística para avaliar a estrutura diamétrica de três espécies arbóreas de interesse econômico, como Campomansesia xanthocarpa Marl. Ex. O. Berg, Piptadenia gonoacantha (Mart.) J.F. Macbr. e Zeyheria tuberculosa (Vell.) Bureau ex Verl., em um fragmento de Floresta Estacional Semidecidual no estado de São Paulo, Brasil. Os dados foram provenientes de 83 parcelas temporárias de 10 m x 20 m distribuídas sistematicamente ao longo de 164 ha. As funções Log-normal, Gamma e Weibull foram ajustadas para as três espécies por meio do pacote fitdistrplus no programa R. O teste de aderência de Kolmogorov-Smirnov foi aplicado a 5% de probabilidade para avaliar os ajustes. As funções foram .selecionadas por meio do Critério de Informação Akaike (AIC) e do Critério de Informação Bayesiano de Schwaarz (BIC), além da análise gráfica das funções ajustadas. Os resultados indicaram que a estrutura diamétrica das três espécies é assimétrica positiva, as quais apresentam o padrão exponencial, sugerindo uma regeneração natural contínua. As estatísticas de AIC e BIC indicaram a função Log-normal para descrever a distribuição diamétrica de C. xanthocarpa e Z. tuberculosa, enquanto a função Gamma foi a mais adequada para P. gonoacantha. Para as três espécies, a análise gráfica mostrou que a função Gamma resultou no melhor ajuste, não apresentando tendências nas estimativas da densidade de frequências por classe de diâmetro.

RESUMO O procedimento de inventário florestal é considerado de alta importância no que concerne estudos de estoque madeireiro, estrutura e diversidade florestal, que fornecem informações relevantes para políticas públicas, planos de manejo e pesquisas ecológicas. O presente trabalho buscou avaliar o desempenho de técnicas de inventário na região Amazônica para estimativa de estoques madeireiros com maior nível de acurácia, mantendo a intensidade amostral fixa. Dois processos de amostragem foram avaliados: amostragem aleatória simples e amostragem em dois estágios. Esses processos foram avaliados através de alocação de unidades amostrais com dimensões distintas, e os estimadores gerados foram analisados em função da densidade de árvores e da área basal. A amostragem aleatória simples produziu os menores erros, alcançando 9% quando todas as espécies foram amostradas conjuntamente, e mostrou-se mais eficiente na detecção de variações em parâmetros fitossociológicos. A amostragem em dois estágios produziu os estimadores menos acurados e apresentou respostas mais lentas às variações em parâmetros fitossociológicos.

ABSTRACT Forest inventory procedures are of utmost importance to studies of wood volume stocks, and forest structure and diversity, which provide relevant information to public policies, management plans and ecological research. The present work focused on the performance of inventory techniques in the Amazon region to evaluate wood volume stocks with higher levels of accuracy while maintaining sampling intensity fixed. Two sampling processes were assessed: simple random sampling and two-stage cluster sampling. The processes were evaluated through the allocation of sampling units with different dimensions, and the effectiveness of the generated estimators was analyzed as a function of stand density and basal area. Simple random sampling resulted in the smallest errors, reaching 9% when all species were sampled together. The method depicted forest phytosociological parameters with greater sensitivity, whereas two-stage cluster sampling produced the least accurate estimators and presented slower responses to variation in phytosociological parameters.

Resumen El conocimiento de los patrones e interacciones espaciales de las especies arbóreas permite la comprensión de los procesos ecológicos de estructuración espacio-temporal de los bosques tropicales, tornándose imprescindible para el establecimiento de estrategias de conservación y manejo de sus recursos a largo plazo. El objetivo de este estudio fue investigar los patrones y las interacciones espaciales de Astronium lecointei, Dinizia excelsa y Peltogyne paniculata, tres especies arbóreas madereras dominantes en la Selva Nacional del Jamari, Rondônia, Amazonia Brasileña. Para ello, se utilizó el estimador Kernel, con el objetivo de verificar la posible influencia de factores de primer orden en la distribución de las especies. Para el análisis de los patrones e interacciones espaciales de las especies por medio de los factores de segundo orden, se empleó la función K no homogénea. Los análisis univariados revelaron diferentes patrones espaciales dependientes de la escala para las especies. Agregación relacionada a características ecológicas, como preferencia de hábitat y limitación de la dispersión, fue constatada para A. lecointei y P. paniculata. Dinizia excelsa presentó un patrón espacial aleatorio, explicado por características particulares de su establecimiento, como la necesidad de claros debido a sus requisitos lumínicos. Las asociaciones interespecíficas fueron evidenciadas por los análisis bivariados, en que la atracción espacial de las especies resultó de la misma preferencia por micro hábitats y la repulsión fue resultado de la segregación de nichos.

Abstract Knowledge of spatial patterns and interactions of tree species allows for understanding the ecological processes of spatiotemporal structures of tropical forests, becoming essential for the establishment of strategies for the conservation and management of their resources in the long term. The aim of this study was to investigate the spatial patterns and interactions of Astronium lecointei, Dinizia excelsa and Peltogyne paniculata, three dominant timber tree species in the Jamari National Forest, Rondônia, Brazilian Amazon. The Kernel estimator was used aiming to verify the possible influence of first-order factors on species distributions. Inhomogeneous K-functions were applied to analyze species spatial patterns and interactions by means of second-order factors. Univariate analyses revealed different scale-dependent spatial patterns for the species. Aggregation related to ecological characteristics, such as habitat preference and dispersal limitation, was verified for A. lecointei and P. paniculata. D. excelsa presented a random spatial pattern, explained by specific features of its establishment, such as the need for clearings due to light requirements. Interspecific associations were evidenced by bivariate analyses, in which spatial attraction of species resulted from the same preference for microhabitats and the repulsion was a result of niche segregation. Rev. Biol. Trop. 66(3): 1009-1017. Epub 2018 September 01.

Abstract Floristic surveys and diversity indices are often applied to measure tree species diversity in mixed tropical forest remnants. However, these analyses are frequently limited to the overall results and do not allow to evaluate the spatial variability distributions of tree diversity, leading to develop additional tools. This study aimed to estimate the spatial variability of tree diversity and map their spatial patterns in a Brazilian mixed tropical forest conservation area. We used indices to measure the tree species diversity (dbh ≥ 10 cm) in 400 sampling units (25 m x 25 m) from a continuous forest inventory. Semivariograms were fitted to estimate spatial dependences and punctual kriging was applied to compose maps. Mean diversity values were constant in the continuous inventories, indicating a forest remnant in an advanced stage of ecological succession. On the other hand, tree diversity presented spatial patterns identified by geostatistics, in which the dynamics were composed of heterogeneous mosaics spatially influenced by tree species with different ecological features and densities, gap dynamics, advancement of forest succession, mortality, and Araucaria angustilofia’s cohorts.

ABSTRACT The spatial distribution of tropical tree species can affect the consistency of the estimators in commercial forest inventories, therefore, appropriate sampling procedures are required to survey species with different spatial patterns in the Amazon Forest. For this, the present study aims to evaluate the conventional sampling procedures and introduce the adaptive cluster sampling for volumetric inventories of Amazonian tree species, considering the hypotheses that the density, the spatial distribution and the zero-plots affect the consistency of the estimators, and that the adaptive cluster sampling allows to obtain more accurate volumetric estimation. We use data from a census carried out in Jamari National Forest, Brazil, where trees with diameters equal to or higher than 40 cm were measured in 1,355 plots. Species with different spatial patterns were selected and sampled with simple random sampling, systematic sampling, linear cluster sampling and adaptive cluster sampling, whereby the accuracy of the volumetric estimation and presence of zero-plots were evaluated. The sampling procedures applied to species were affected by the low density of trees and the large number of zero-plots, wherein the adaptive clusters allowed concentrating the sampling effort in plots with trees and, thus, agglutinating more representative samples to estimate the commercial volume.

RESUMO O presente estudo teve como objetivo avaliar os aspectos ecológicos e sucessionais de um fragmento de floresta subtropical via projeção da estrutura diamétrica de diferentes grupos ecológicos com uso da Matriz de Transição. Com base em medições de 2009 e 2012 de todas as árvores acima de 10 cm de DAP, foram realizadas projeções da distribuição diamétrica, bem como análise da dinâmica de três agrupamentos de espécies: Pioneiras; Não Pioneiras; e Floresta como um todo. Simulações da dinâmica dos agrupamentos foram feitas até 2027 após validação do método. O método de projeção se mostrou aderente em todos os casos, apresentando maior precisão quando utilizado o intervalo de classe de 5 cm. As análises indicaram tendência de substituição gradual das espécies pioneiras, sugerindo avanço sucessional no fragmento florestal estudado, bem como eficiência do método para análise da dinâmica dos grupos ecológicos estudados.

ABSTRACT This study aimed to evaluate the ecological and successional aspects of a subtropical forest fragment by projection of the diameter distribution of different ecological groups, using transition matrix model. Based on measurements of 2009 and 2012 of all trees above 10 cm of DBH, projection of the diameter distribution as well as analysis of forest dynamic were made for three species groups: Pioneer; Non Pioneers, and the whole forest. Simulations of the dynamics of the groups were made until 2027 after method validation. The projection method was adherent in all cases, with higher precision when using the 5cm class interval. The analysis made indicated a gradual substitution tendency of the pioneer species, suggesting a successional advance in the forest fragment under study, as well as an efficiency of the projection method for dynamics analysis of the ecological groups studied.

RESUMO Nas florestas tropicais, a abundância de espécies arbóreas em diferentes formas e dimensões, bem como a elevada diversidade estrutural, dificulta o emprego de fatores de forma ou de equações para a estimativa de volumes individuais. Contudo, o emprego de equações de povoamento possibilita predizer o estoque volumétrico por unidade de área a partir de atributos da floresta, excluindo a necessidade da avaliação individual do volume das árvores. Com isso, o objetivo deste estudo foi selecionar variáveis, ajustar modelos estatísticos e propor equações de povoamento para a estimativa do volume comercial total e explorável em uma floresta sob regime de concessão na Amazônia. Para isso, medidas comumente mensuradas, como a densidade e a área basal, foram empregadas em modelos tradicionais da literatura; além da aplicação de variáveis que consideraram a diversidade e a estrutura florestal em modelos gerados pelo processo Stepwise. Desse modo, os modelos obtidos por Stepwise propiciaram estimativas mais precisas dos estoques volumétricos, reduzindo os erros de estimativa e reduzindo problemas de heterocedasticidade dos resíduos. Além disso, a inserção de variáveis que expressam a diversidade e a estrutura florestal nas equações, como os índices de Shannon e de variação diamétrica e a razão de indivíduos comerciais, contribuiu para a melhoria das predições, sobretudo para o volume comercial explorável, sendo então recomendadas para a avaliação precisa do potencial madeireiro de áreas sob concessão florestal na Amazônia.

ABSTRACT The abundance of tree species in tropical rainforests with different shapes and dimensions, as well as the great structural diversity, makes difficult the employment of form factors or equations to estimate individual volumes. However, the employment of equations at the population level makes possible to predict the volumetric stock per unit of area from forest attributes, excluding the necessity of individual tree volume evaluation. Thereby, the aim of this study was to select variables, fit statistical models and propose stand equations to estimate total and exploitable commercial volumes in an Amazon forest under concession regime. For this, variables commonly measured, like density and basal area, were inserted on traditional commercial volume models; besides the application of variables that considered the diversity and forest structure on models generated by the Stepwise process. After analysis, it was observed that the models obtained through Stepwise propitiated more precise estimation of the volumetric stock, reducing estimation errors and reducing problems with heteroscedasticity of residuals. The insertion of variables that express diversity and forest structure on the equations, like Shannon’s and diametric variation indices and the commercial trees ratio, contribute to predictions’ improvement, especially for the exploitable commercial volume, being recommended for the precise evaluation of timber potential of areas under Amazon forest concession.

O estado do Rio de Janeiro ainda detém porções desconhecidas da Floresta Atlântica, apontadas como lacunas no conhecimento desse ecossistema. Paracambi e municípios vizinhos contêm um extenso trecho florestado praticamente desconhecido que compõe o corredor ecológico da Serra do Mar. Este estudo descreve a estrutura do componente arbóreo da Floresta Atlântica ombrófila em uma porção desse contínuo florestal, no Parque Natural Municipal do Curió (PNM Curió), Paracambi, Rio de Janeiro, que serviu de base para avaliar a riqueza específica e seu estado de conservação. A altitude atinge de 100 a 690 m.s.n.m na área estudada e o clima varia de subtropical brando a tropical quente e úmido. Foram alocadas 40 parcelas de 10x10m (100m2) distribuídas arbitrariamente ao longo do Parque, onde todos os indivíduos com diâmetro è altura do peito maior ou igual a cinco centímetros (≥ 5cm) foram mensurados. Foram amostrados 749 indivíduos, somando 128 gêneros e 210 espécies, oito das quais listadas como ameaçadas de extinção na flora brasileira. O índice de diversidade de Shannon-Weaver (H′) foi 4.7 nat.ind.-1 e a espécie com maior valor de importância foi Pseudopiptadenia contorta (1.6460 m2; 18 indivíduos) enquanto que as espécies mais comuns foramSenefeldera vertcilata (48) e Actinostemon verticilatus (47). Apesar da área de estudo menor que a comumente adotada em estudos semelhantes, os dados apontaram para uma riqueza até então não registrada em nenhum outro estudo para o estado do Rio de Janeiro, independente do critério de inclusão adotado, o que também foi confirmado pelos dois estimadores de riqueza utilizados, que apresentaram resultados muito semelhantes. A estrutura vertical da floresta, a associação dos valores obtidos ao estágio sucessional das espécies e outros aspectos da estrutura da comunidade, indicam que o PNM Curió engloba trechos de floresta em estágio avançado de sucessão ecológica. Além da localização chave na conectividade de fragmentos florestais na região, os resultados enfatizam a importância ecológica desse remanescente e da necessidade de sua conservação.

The State of Rio de Janeiro still holds unknown portions of the Atlantic Forest, which represent gaps in the knowledge of this ecosystem. Paracambi and neighbor municipal districts comprise a vast stretch of virtually unknown forest that makes up part of the Serra do Mar biodiversity corridor. The following study describes the tree community structure in a stretch of the ombrophilous Atlantic Forest, in the Parque Natural Municipal do Curió (Curio MNP), Paracambi, Rio de Janeiro, which serves as the basis to evaluate species diversity and conservation status. The altitudes in the area ranges from 100 to 690 m and the climate varies from mild subtropical to tropical hot and humid. Forty plots (10x10m) were randomly placed along the area, where all the stems equal to or greater than five centimeters (5 cm) diameter at breast high from ground level were measured. A total of 749 individuals, pertaining to 128 genera and 210 species were recorded, eight of which are listed as threatened of extinction in the Brazilian flora. The Shannon-Weaver diversity index (H′) was 4.7 nat.ind.-1 and the species with greater importance value was Pseudopiptadenia contorta (1.6460 m2; 18 individuals) while the most common species wereSenefeldera vertcilata (48) and Actinostemon verticilatus (47 individuals). Despite the sample area being a little smaller than that commonly adopted in tropical studies, data pointed to a richness hitherto not registered in any other study for the State of Rio de Janeiro, no matter the inclusion criteria used, and also confirmed by the two estimator indices used, which have revealed very similar results. The vertical forest structure, the values associated to the successional stage of the species and other aspects of community structure indicate that the Curio MNP encompasses forest stretches in advanced stages of ecological succession. Besides its key location for the connectivity of forest fragments in the region, the results emphasize the ecological importance of this forest remnant and the need for its conservation.