Sistema de Monitoramento

Inventário

O inventário consiste em obter informações descritoras da população de interesse por meio da medição de uma amostra, seja em termos de volume, área basal ou outra variável de interesse, além de avaliar a situação ou modificações da:

• Arquitetura
• Estrutura
• Composição Florística
• Impacto da exploração/tratamentos

Durante o inventário, diferentes tipos de dados serão coletados. Destacam-se:

• Qualitativo categórico
• Qualitativo ordinário
• Quantitativo contínuo
• Quantitativo discreto

Exemplos de tipos de dados:

• Qualitativo categórico = Espécie, Situação do fuste.
• Qualitativo ordinário = Qualidade do fuste.
• Quantitativo contínuo = Diâmetro, Altura, Diâmetro de copa.
• Quantitativo discreto = Número de fustes, Número de árvores.

No manejo de florestas naturais três tipos de inventários são os mais utilizados.

• Inventário exploratório
• Inventário 100%
• Inventário florestal contínuo

O inventário consiste em obter uma média representativa da população de interesse, seja em termos de volume, área basal ou outra variável de interesse, além de avaliar a situação ou modificações na arquitetura, estrutura, composição florística ou impacto da exploração/tratamentos.

É possível manejar uma floresta sem conhecer as espécies? Estudos mostram que em mais de 70% das vezes, a identificação das espécies na conferência botânica atribuiu um nome diferente do nome científico atribuído durante o inventário de campo. O agravante, é que o erro apresenta um viés para as espécies que possuem valor comercial.

No manejo de florestas nativas, levantamentos de campo (inventários) não podem se resumir às características dendrométricas dos indivíduos. É fundamental compreender as características, a classificação, as relações e a distribuição da comunidade de vegetais.

O inventário exploratório também é conhecido como inventário amostral ou inventário de reconhecimento. Sua implementação é menos controlada, mas deve obrigatoriamente seguir fundamentação probabilística. FAO recomenda inicialmente uma parcela para cada 100-150 ha.

O inventário 100% mede todas as árvores acima do DMC visando produzir os mapas de exploração. Devem ser quantificadas e qualificadas, 100% das árvores e(ou) espécies existentes na área, a partir de um diâmetro pré-estabelecido. Depois de definidas as UPAs e as UTs, realiza-se o inventário florestal 100%, em que levanta-se informações dos indivíduos com DAP superior ao DMC (50 cm) em subdivisões da UPA, que são as UTs (Unidade de Trabalho). Para cada indivíduo, coleta-se a espécie, a localização (coordenadas geográficas ou relativas), direção natural de queda, presença de cipós e a classificação do fuste (quantas toras de 4-5 metros, cilíndrico, tortuoso, sem defeitos aparentes etc.) e variáveis dendrométricas.

Instrumentos de mensuração florestal

Os principais equipamentos necessários para a realização de uma atividade de inventário são:

• Facão;
• Lápis e prancheta;
• Estaca;
• Tinta resistente à água;
• Pregos de alumínio ($2\frac{1}{4}$);
• Barbante;
• Martelo;
• Plaquetas de alumínio;
• Bússola;
• Trena (ou cabo de agrimensor);
• Instrumento para mensurar diâmetro;
• Instrumento para mensurar altura;
• Cruzeta;
• GPS.

Na mensuração da altura os equipamentos mais utilizados são:

• Hipsômetro: Funciona com base no princípio trigonométrico, ou seja, transforma automaticamente ângulos (graus) em distâncias (metros). Consiste de um visor com um pêndulo, que mostra em quatro escalas as alturas em dependência das distâncias em que se faz a visada (15, 20, 30 ou 40 m). Possui também uma quinta escala, que serve para medir declividades.
• Clinômetro: O Clinômetro além de medir ângulos, calcula altura de objetos tomando como referência a distância entre você e o objeto (medida manualmente) e dois ângulos. O primeiro ângulo é tomado mirando na base do objeto e o segundo mirando no topo do objeto. A altura é mostrada na tela, não necessitando de cálculos e as medições podem ser feitas de qualquer distância. (Fonte: Mata Nativa)

Na mensuração do diâmetro os equipamentos mais utilizados são

• Fita diamétrica: A fita diamétrica é o instrumento utilizado para medir de forma direta o diâmetro do fuste e/ou dos galhos. As fitas são feitas de materiais resistentes para que não sofram variações no seu comprimento devido a variações climáticas e nem desgaste por ter contato com as cascas das árvores.
• Suta: A suta é constituída de uma barra graduada e de dois braços paralelos perpendiculares à barra principal que é base dos dois braços. Um braço é fixo, e o outro desloca-se de um lado para o outro para ajustar no fuste que será medido o diâmetro. Temos também a sua digital que a única diferença é que esta tem um visor que mostra a medida automaticamente, reduzindo os riscos de erros.

A Banda Dendrométrica é uma forma de mensurar o crescimento de uma árvore em florestas nativas. No vídeo abaixo os alunos da disciplina de Manejo de Nativas 2019/1 da UFVJM, falam importantes conceitos relacionados e mostram um passo a passo de como confeccionar e instalar uma banda dendrométrica em campo.

Volumetria

O volume não é uma variável medida diretamente no inventário. Com base no diâmetro (e altura) estima-se o volume de cada uma das árvores amostradas. A principal técnica utilizada para o estimar volume de árvores individuais são as equações volumétricas.

Por muito tempo, a quantificação volumétrica das espécies amazônicas foi efetuada com base no fator de forma de 0,7 proposto por. Esse valor foi empregado de forma generalizada para diferentes espécies, sítios, formações e tipologias florestais, ocasionando sérios erros nas estimativas volumétricas.

No início da década de 1980, aflorou a necessidade pelo aprimoramento das técnicas para estimar o volume de árvores, visando à obtenção de estimativas mais confiáveis. Desde então, diversos trabalhos foram realizados na Amazônia com esse objetivo.

Tipos de inventário

Inventário exploratório

Inventário exploratório também é conhecido como inventário amostral ou inventário de reconhecimento. Sua implementação é menos controlada, mas deve obrigatoriamente seguir fundamentação probabilística. FAO recomenda inicialmente uma parcela para cada 100-150 ha.

O inventário florestal exploratório de uma Unidade de Manejo Florestal (UMF) é a principal fonte de dados na preparação do plano de manejo florestal sustentável (PMFS) e, por conseguinte, no planejamento da exploração florestal.

Tipos de amostragem mais utilizados:

• A amostragem casual simples é o delineamento fundamental de seleção a partir do qual derivaram todos os demais procedimentos de amostragem aleatórios, visando aumentar a precisão das estimativas e reduzir os custos do levantamento. A amostragem casual simples requer que todas as combinações possíveis de (n) unidades amostrais da população tenham igual chance de participar da amostra. A seleção de cada unidade amostral deve ser livre de qualquer escolha e totalmente independente da seleção das demais unidades da amostra. A amostragem casual simples em inventários florestais produz estimativas sem tendência da população e permite estimar o erro de amostragem.
• Amostragem Casual Estratificada consiste na divisão da população em sub-populações mais homogêneas em termos de distribuição da característica de interesse, denominadas estrato, dentro dos quais se realiza a distribuição das unidades de amostra de forma casual (aleatória). Em termos de inventário florestal, a amostragem estratificada será mais eficiente, se a variabilidade dentro de cada estrato for menor que aquela considerando a população toda.

Inventário 100%

Medição de todas as árvores acima do DMC visando produzir os mapas de exploração. Devem ser quantificadas e qualificadas, 100% das árvores e(ou) espécies existentes na área, a partir de um diâmetro pré-estabelecido. Depois de definidas as UPAs e as UTs, realiza-se o inventário florestal 100%:

• Levanta-se apenas os indivíduos com DAP $\geq$ DMC (50 cm) em subdivisões da UPA, que são as UTs (Unidade de Trabalho).
• Para cada indivíduo, coleta-se a espécie, a localização (coordenadas geográficas ou relativas), direção natural de queda, presença de cipós e a classificação do fuste (quantas toras de 4-5 metros, cilíndrico, tortuoso, sem defeitos aparentes etc.) e variáveis dendrométricas.

Figura. Mapa de localização e direção de queda produzido pelo inventário 100%. Fonte: Professor Gilson, CCA/UFES

A equipe no inventário florestal 100% deve ser formada por:

• Um coordenador: responsável pelas anotações.
• Um identificador botânico (mateiro).
• Um mensurador: medição das árvores e placa de identificação.
• Dois "laterais": localizam as árvores e informam coordenada X e Y.

Inventário contínuo

A idade de florestas nativas é uma variável difícil de ser mensurada devido à grande heterogeneidade entre as espécies, por tanto, torna-se necessário o estudo sobre o crescimento da árvore á fim de determinar o que uma floresta é capaz de produzir, para então planejar o que poderá ser extraído mantendo o princípio da sustentabilidade. A floresta é resultado de uma coleção de um vasto número de árvores interagindo entre si e com os fatores ambientais. De acordo com HUSCH et al. (2003), a mesma é um sistema dinâmico que muda constantemente com o tempo. Portanto, o manejo florestal monitora e faz com que o gestor tome corretas decisões baseadas em informações consistentes e com um menor risco possível.

No inventário contínuo a amostragem por parcelas permanentes é o procedimento recomendado e o mais empregado para inferir sobre mudanças ocorridas na floresta. Medições sucessivas permitem analisar:

• Ingresso: árvore viva que na medição anterior possuía diâmetro inferior ao nível de inclusão e que na medição atual possui diâmetro igual ou superior.

(1)

\begin{align} In = \frac{n_{in}}{N}*100 \end{align}

• Mortalidade: árvore viva na ocasião anterior de monitoramento e que estiver morta na ocasião seguinte.

(2)

\begin{align} M = \frac{n_m}{N}*100 \end{align}

Taxa de mudança:

(3)

\begin{align} Tm = (\frac{Param_t}{Param_{t-1}} - 1)*100 \end{align}

Valor positivo indica aumento do parâmetro. Valor negativo indica diminuição entre as ocasiões e valor nulo indica estabilidade do indicador.

Parcela multinível

A parcela é subdividida em parcela menores, dentro das quais coletam-se variáveis de difícil medição nos níveis anteriores.

• Parcela: 250x40m com foco no DAP >= 15 cm
• Subdividida em 10 x 10m com foco no DAP < 15 cm e Ht > 1,3 m
• Subdividida em 1 x 10m com foco em plântulas

Figura. Representação de uma parcela de inventário multinível. Fonte: SFB, IFN

Monitoramento de impactos

Os métodos que podem ser empregados para monitoramento de impactos são:

• Ad hoc
• Listagem de controle
• Sobreposição de cartas

Comparação de áreas

É muito comum a necessidade de se comparar duas ou mais áreas. A comparação pode dizer por exemplo se uma área modificou muito antes e depois de uma exploração. Ou é possível comparar duas áreas para verificar o grau de semelhança entre as duas, visando a recomendação de prescições silviculturais. A comparação pode ser realizada por índices de similaridade ou por índices de diversidade.

Índices de diversidade

Conceitos importantes:

• Riqueza é número de espécies em uma determinada área.
• Equabilidade é grau de dominância de cada espécie em uma área. Alguns autores chamam de uniformidade.

O uso de índices torna os valores encontrados comparáveis, uma vez que define de forma clara e única o procedimento de cálculo. mas como escolher um índice? Deve-se levar em consideração:

• Sensibilidade ao tamanho da amostra: os valores do índice estabilizam a partir de um tamanho relativamente pequeno de amostra.
• Sensibilidade à adição de espécies.
• Sensibilidade à presença de espécies raras: capacidade de distinguir comunidades com maior número de espécies raras.

Elementos dos índices de diversidade:

• Número de espécies em uma determinada área. (S)
• Número de indivíduos em cada espécie. ($n_i$)
• Número toral de indivíduos presentes na área. (N)
• Área podem ser: parcelas, unidades de manejo, unidades de produção, unidades de trabalho, etc.

Índice de Shannon

(4)

\begin{align} H' = - \sum_{i=1}^{S} (\frac{n_i}{N} * \ln{(\frac{n_i}{N})}) \end{align}

Em que:

S = número de espécies

N = Número de indivíduos total

$n_i$ = número de indivíduos da espécie $i$

O índice de Shannon foi publicado em 1949 na The mathematical theory of comunication. Ele expressa o grau de incerteza que existe em se predizer a qual espécie pertence um indivíduo escolhido ao acaso em uma comunidade contendo S espécies e N indivíduos.

Características do índice de Shannon:

• Muito utilizado na literatura.
• Sensível às espécies raras.
• Sensível à variação na adundância.

Variância:

(5)

\begin{align} VarH = \frac{\sum_{i=1}^{S} (\frac{n_i}{N} * (ln(\frac{n_i}{N}))^2) - (\sum_{i=1}^{S} (\frac{n_i}{N} * ln(\frac{n_i}{N})))^2}{N} - \frac{S-1}{2 N^2} \end{align}

Teste t:

(6)

\begin{align} t = \frac{H_1 - H_2}{\sqrt{VarH_1 + VarH_2}} \end{align}

Graus de liberdade:

(7)

\begin{align} gl = \frac{(VarH_1 + VarH_2)^2}{(\frac{VarH_1^2}{N_1})+(\frac{VarH_2^2}{N_2})} \end{align}

Índice de Simpson

(8)

\begin{align} Ds = \frac{\sum_{i=1}^{S} n_i(n_i - 1)}{N(N-1)} \end{align}

Em que:

S = número de espécies

N = Número de indivíduos total

$n_i$ = número de indivíduos da espécie $i$

Simpson alternativo

(9)

\begin{align} C = 1 - \frac{\sum_{i=1}^{S} n_i(n_i - 1)}{N(N-1)} \end{align}

Em que:

S = número de espécies

N = Número de indivíduos total

$n_i$ = número de indivíduos da espécie $i$

O índice de Simpson também foi publicado em 1949, mas na revista Nature. Em sua forma original (Ds), ele indica a probabilidade de que os dois indivíduos tomados ao acaso de uma amostra com N indivíduos e S espécies sejam pertencentes à mesma espécie. Características do índice de Simpson são:

• Estabiliza com menores tamanhos de amostra (Gimaret-Carpentier et al. 1998).
• Baixo peso às espécies raras.
• Captura variações das distribuições de abundância.

Variância:

(10)

\begin{align} VarD_s = \frac{4(\sum (\frac{n_i}{N})^3 - (\sum (\frac{n_i}{N})^2)^2)}{N} \end{align}

Teste t:

(11)

\begin{align} t = \frac{D_s1 - D_s2}{\sqrt{VarD_s1 + VarD_s2}} \end{align}

Graus de liberdade:

(12)

\begin{align} gl = \frac{(VarD_s1+Vard_s2)^2}{(\frac{VarD_s1^2}{N_1})+(\frac{VarD_s2^2}{N_2})} \end{align}

Equabilidade de Pielou

(13)

\begin{align} J = \frac{H'}{H^{'}_{max}} \end{align}

Em que:

(14)

\begin{equation} H^{'}_{max} = ln(S) \end{equation}

S = número de espécie

H' = índice de Shannon

Coeficiente de mistura de Jentsch

(15)

\begin{align} QM = \frac{S}{N} \end{align}

Em que:

S = número de espécie

N = número de indivíduos

Índices de similaridade

Características dos índices de similaridade:

• Conhecer o número de espécies em cada uma das áreas.
• Comparação pareada (2 a 2)
• Área podem ser: parcelas, unidades de manejo, unidades de produção, unidades de trabalho, etc.

Índice de Jaccard

(16)

\begin{align} SJ = \frac{S_c}{S_a + S_b - S_c} \end{align}

Em que:

$S_a =$ número de espécies do local 1.

$S_b =$ número de espécies do local 2.

$S_c =$ número de espécies comuns ao local 1 e 2.

Índice de Sorensen

(17)

\begin{align} SO = \frac{2 S_c}{S_a + S_b} \end{align}

Em que:

$S_a =$ número de espécies do local 1.

$S_b =$ número de espécies do local 2.

$S_c =$ número de espécies comuns ao local 1 e 2.