Forest trees of the middle and upper Rio Grande in southeast Brazil : evaluation of vegetative morphological characters and of automated systems for the description and identification of species / Peter Hargreaves.

Tese (doutor) - Universidade Federal de Lavras, 2005

Tree specimens from the herbarium of the Federal University of Lavras, Minas Gerais, Brazil, were described by vegetative characteristics using CARipé, a Microsoft Access database application specially developed for this study. Only one specimen per species was usually described. Thus 2 observers described 567 herbarium species as a base to test methods of identification-by­matching using tree specimens from a new forest survey. Two character sets, not restricted to binary characters, were used: 63 characters for trees with simple leaves and 75 characters for trees with compound leaves. The development of CARipé, with a forms user interface for data entry and online help of visual definitions of character states, was part of the methodology as was the development of Empar, the dynamic identification software. Identifications could be confirtned by automatic links to scanned images of the specimens. The descriptions together with the identification system were tested against 64 tree species from a previously unsampled forest. A necessarily laborious sampling method that also incorporated field characters was used to obtain an effective random sample in relation to ease of identification: Three tree groups were designated using the almost constant characters of phyllotaxy and leaf type: Altemate and Opposite with simple leaves, and Compound. For tree group Altemate, 29 species were tested using Empar and it was found that 83% of correct matches were located in the first 10 of 276 compared species in order of best match; for the 19 species of the Opposite tree group it was 89% in the first 10 of 200 compared species; and for 16 species of the Compound tree group it was 87% in the first 10 of 91 compared species. These appear remarkably useful results. Botanical keys were produced by first using CARipé to automatically generate DELTA files, then using PANKEY, and finally CARipé again to make the keys interactive. This gave encouraging results but owing to the lack of constancy of many characters the keys need further development. The study also found marked differences, even discontinuities, of distributions of characters and character states between those families with 10 or more species described. Therefore it should be possible to incorporate phylogenetic relationships into the identification process.

Foram descritos, por características vegetativas, espécimes de 567 espécies de árvores do herbário da UFLA, Minas Gerais, Brasil. Usou-se o CARipé, um banco de dados especialmente desenvolvido para esse estudo, utilizando-se o Microsoft Access. Apenas um espécime de cada espécie foi, normalmente, descrito. Esses espécimes, descritos por 2 observadores, formaram a base para testar o método de identificação por correlação (matching) com espécimes de árvores de um novo levantamento florestal. Foram usados 63 caracteres para árvores com folhas simples e 75 para árvores com folhas compostas. O desenvolvimento do CARipé, com formulários de interface com o usuário, para entrada de dados e auxílio on-line para definição visual dos estados dos caracteres, foi parte da metodologia. O mesmo ocorrendo com o desenvolvimento do Empar, software para identificação dinâmica. As identificações podem ser confirmadas pelo vínculo automático com as imagens dos espécimes copiadas por scanner. As descrições, juntamente com o sistema de identificação, foram testadas em 64 espécies de árvores de uma floresta anteriormente não pesquisada. Foi usado um método de amostragem suficientemente detalhado, que também incluiu caracteres de campo, para obter uma amostra efetivamente aleatória em relação à facilidade de identificação. Foram designados três grupos de árvores, usando-se os quase constantes caracteres de filotaxia e tipo de folha: Alternas e Opostas com folhas simples e Folhas Compostas. Para o grupo Alternas, 29 espécies foram testadas, usando-se o Empar, encontrando que 83% das correlações corretas foram localizadas nas 10 primeiras, das 276 espécies comparadas colocadas por ordem de melhor relacionamento; para as 19 espécies de grupo Opostas o resultado foi de 89% nas primeiras 10, das 200 espécies comparadas; e para as 16 espécies do grupo Folhas Compostas foi de 87% nas primeiras 10, das 91 espécies comparadas. Pode-se afirmar que esses resultados se apresentam como extremamente úteis. Foram produzidas chaves botânicas. No primeiro passo CARipé gerou automaticamente arquivos DELTA, depois PANKEY foi usado, e, finalmente, CARipé tornou as chaves interativas. Os resultados obtidos foram encorajadores, mas, devido à falta de constância de caracteres, as chaves necessitam passar por aperfeiçoamento. O estudo também encontrou diferenças marcantes, e mesmo descontinuidade, de distribuições de caracteres e estados de caracteres entre famílias com 10, ou mais, espécies descritas. Portanto, será possível incorporar relações filogenéticas no processo de identificação.