Tropical forests structure and diversity: A comparison of methodological choices. Issue 10 (29th July 2021)

• Record Type: Journal Article
• Authors: de Souza, Cléber Rodrigo; Coelho de Souza, Fernanda; Maia, Vinícius A.; de Aguiar‐Campos, Natália; Coelho, Polyanne A.; Farrapo, Camila L.; Santos, Alisson B. M.; Araújo, Felipe C.; Gianasi, Fernanda M.; Paula, Gabriela G. P.; Morel, Jean D.; Fagundes, Nathalle C. A.; Garcia, Paulo O.; Santos, Paola F.; Silva, Wilder B.; Fontes, Marco A. L.; Santos, Rubens M.
• Is Part Of: Methods in ecology and evolution. Volume 12:Issue 10(2021)
• Page Start: 2017
• Page End: 2027
• Publication Date: 2021-07-29
• Subjects: forest inventory -- inclusion criterion -- resprouting -- tropical dry forests -- tropical wet forest; Ecology -- Periodicals; Evolution -- Periodicals; 577
• DOI: 10.1111/2041-210X.13670
• Languages: English
• ISSNs: 2041-210X

Abstract

Abstract: Large‐scale data compilation is increasing steadily in tropical forest research, but the lack of standardized methods for data collection limits drawing inference from large datasets and cross‐biome analyses. Different inclusion methods and minimum tree diameter threshold are among these varying factors. To tackle this issue, we evaluated how different approaches for tree sampling affects our understanding of diversity and functioning in different tropical vegetation types. We used a unique dataset of 44 inventory plots (43.54 ha) encompassing an aridity gradient: evergreen moist forests, semideciduous and deciduous tropical forests. Data were collected using the by‐tree inclusion method, in which, all stems are measured if the equivalent diameter of the tree reaches the minimum threshold. We simulated the impact of adopting different inclusion methods (by‐stem and by‐tree) and different minimum diameter thresholds on the estimation of number of trees and stems, biomass and species richness. We used linear and nonlinear mixed models to investigate the effect of minimum diameter threshold and inclusion method on our different response variables. We also evaluated species chance to be sampled under different minimum inclusion criteria. Inclusion method and minimum diameter threshold mainly affect the estimation of number of trees and stems and species richness, especially in deciduous and semideciduous forests, where resprouting is a prevalent strategy. In these forests, many trees that have several stems do not reach the minimum size individually when adopting the by‐stem method, yet they do reach the minimum size threshold when all stems are considered together. For these environments under water stress, our analysis showed that using large minimum sizes, such as the 10 cm typically used in rainforests, implies large sampling losses, especially when used jointly with the by‐stem inclusion method. The by‐tree inclusion method represents an alternative approach that offers a more reliable sampling in different vegetation types, particularly in those habitats where resprouting is a widely encountered strategy along all age classes. We demonstrate the infeasibility of adopting broad and standard minimum thresholds for different tropical vegetation types, particularly considering their widely different ecological strategies. Resumo: A compilação de dados em grande escala tem aumentado expressivamente nas pesquisas sobre florestas tropicais. No entanto, a falta de métodos padronizados para a coleta de dados limita a capacidade de inferência em grandes conjuntos de dados, assim como as comparações entre biomas. A adoção de diferentes métodos de inclusão e de tamanho mínimo de inclusão de árvores são exemplos de métodos com grande variação na literatura. Para buscar resolver este problema, avaliamos como diferentes abordagens para amostragem de árvores afetam nossa compreensão da diversidade e funcionamento de diferentes tipos de vegetação tropical. Usamos um conjunto de dados único de 44 florestas tropicais (43, 54 ha) abrangendo um gradiente de aridez: florestas ombrófilas, florestas semidecíduas e florestas decíduas. Os dados foram coletados utilizando‐se o método de inclusão por árvore, em que todos os fustes são medidos se o diâmetro equivalente da árvore atingir o tamanho mínimo. Simulamos o impacto da adoção de diferentes métodos de inclusão (por árvore e por fuste) e diferentes tamanhos mínimos de inclusão na estimativa do número de árvores e fustes, biomassa e riqueza de espécies. Usamos modelos lineares e não lineares mistos para investigar o efeito do tamanho mínimo de inclusão e do método de inclusão em nossas diferentes variáveis resposta. Também avaliamos a chance de as espécies serem amostradas sob diferentes tamanhos mínimos de inclusão. O método de inclusão e o tamanho mínimo de inclusão afetam principalmente a estimativa do número de árvores, fustes e a riqueza de espécies, especialmente em florestas decíduas e semideciduais, onde o perfilhamento é uma estratégia ecológica importante. Nessas florestas, muitas árvores que possuem vários fustes não atingem o tamanho mínimo individualmente ao adotar o método por fuste, mas atingem o tamanho mínimo quando todos os fustes são considerados juntos. Para esses ambientes sob estresse hídrico, nossa análise mostrou que o uso de grandes tamanhos mínimos, como os 10 cm normalmente usados em florestas tropicais ombrófilas, implica em grandes perdas de amostragem, especialmente quando usado em conjunto com o método de inclusão por fuste. O método de inclusão por árvore representa uma abordagem alternativa que oferece uma amostragem mais confiável em diferentes tipos de vegetação, particularmente naqueles onde perfilhamento é uma estratégia amplamente encontrada em todas as classes etárias. Nós demonstramos a inviabilidade de adotar tamanhos mínimos amplos e padronizados para diferentes tipos de vegetação tropical, particularmente considerando suas estratégias ecológicas amplamente diferentes.