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Identificação de árvores: como usar uma chave dicotômica

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Tree Identification: How To Use a Dichotomous Key

1.15: Analysis of Earthworm Populations in Soil

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12:06 min

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April 30, 2023

Overview

Fonte: Laboratórios de Margaret Workman e Kimberly Frye – Universidade Depaul

Uma chave dicotosa é uma ferramenta que identifica itens na natureza, como folhas. Este método baseia-se na ideia de escolher entre duas características. A palavra dicotomous vem de duas palavras gregas que significam “dividir em duas partes”. Em uma chave dicotosa para identificação de folhas, cada par de frases descreve características diferentes da folha. Apenas uma das frases se aplica corretamente à folha sendo digitada. A frase correta leva ao próximo par de frases, ou diz o nome da árvore de onde a folha veio. O uso de um guia de campo para árvores e a Calculadora Nacional de Benefícios da Árvore iTree ajuda a identificar árvores em uma investigação de campo, o que mostra a importância das árvores em termos de seus benefícios ambientais, como o gerenciamento de águas pluestiais, o aumento do valor da propriedade, a eficiência energética, a qualidade do ar e o sequestro de carbono.

Principles

Examinar folhas é uma das formas mais comuns de identificar árvores. As folhas são muito características de uma determinada espécie de árvore. Há muitas pistas para procurar em uma folha para ajudar a identificar a árvore de onde ela veio. Estes incluem forma de folha, arranjo de folhas e margens de folhas.

Árvores de larga porte são muito comuns nos Estados Unidos(Figura 1). Estas árvores têm folhas com lâminas largas expondo uma grande área de superfície para fotossíntese (por exemplo, carvalhos e bordos). Na maioria das vezes, essas árvores são decíduas e largam suas folhas no outono.

O outro tipo de árvore é uma árvore sempre verde. Estes têm folhas de agulha ou escala. Árvores como pinheiros e abetos têm folhas como agulhas, e árvores como juníperos e cedros têm folhas de escala. Geralmente, essas folhas ficam na árvore por mais de um ano.

Folhas semelhantes a agulhas têm muito pouca área de superfície; portanto, eles não são capazes de capturar muita luz solar para fotossíntese. As folhas agulhadas também têm um revestimento espesso para evitar a perda excessiva de água. Árvores com folhas semelhantes a agulhas são adequadas para locais onde a conservação da água é muito importante para a sobrevivência. Como essas agulhas duram vários anos em uma árvore enquanto largas só vivem para uma estação de cultivo, árvores com agulhas têm uma vantagem sobre árvores de folhas largas, na qual o custo metabólico da produção de folhas pode ser recuperado com fotossíntese ao longo de várias estações de cultivo.

A forma das folhas de uma árvore se formam ao longo da história evolutiva de uma espécie de árvore. A forma dá à árvore sua melhor chance de sobrevivência com base nos fatores ambientais do ecossistema. A tarefa de uma folha é capturar a luz solar para fotossíntese, produzindo alimentos para a árvore. Nesse processo, a folha também recebe calor. A forma da folha desenvolveu-se ao longo do tempo para equilibrar essas necessidades: maximizar a luz solar, mas minimizar a absorção de calor e/ou perda de água.

As folhas em forma de coração parecem exatamente como o nome indica – a folha está na forma de um coração(Figura 2). As folhas de obovato são mais largas acima do meio e mais longas do que são largas. As folhas elípticas são mais largas no centro e afunilam perto das extremidades. As folhas de ovário são mais largas abaixo do meio e mais longas do que são largas. Como as folhas em forma de coração, as folhas triangulares parecem como o nome indica – a folha está na forma de um triângulo. As folhas de lance são muito mais longas do que são largas (tipicamente 4x mais longas), e embora geralmente a mesma largura por toda parte, elas podem ser ligeiramente mais largas no meio.

Existem outras formas de folha, dependendo da fonte utilizada. No entanto, as mencionadas são algumas formas muito comuns e simples.

As folhas podem ser dispostas em um galho de uma das três maneiras(Figura 3):

Oposto – folhas que ocorrem em pares nos nódulos.
Alternar – deixa cambaleante ou não diretamente em frente um ao outro.
Whorled – folhas que ocorrem três ou mais em um único nó.

O arranjo das folhas minimiza a sobreposição entre uma folha e outra. Isso maximiza a disponibilidade de luz solar e ar. Folhas opostas geralmente têm as camadas adjacentes cruzadas em ângulos retos para minimizar a sobreposição. Folhas alternativas são geralmente distribuídas em espiral.

A maioria das árvores tem arranjo alternativo de folhas, tornando as árvores com os outros dois arranjos um grupo limitado. Para ver o arranjo da folha, as folhas devem ser observadas enquanto ainda estão no galho.

A margem da folha é o nome para a forma da borda da folha(Figura 4). Uma folha que é lisa por todo o caminho sem dentes ou ondulações tem uma margem de folha lisa. Uma folha com uma borda ondulada ou esburacada no plano da folha é chamada arredondada ou sinuada. Uma margem com dentes contínuos e afiados na borda é finamente serrilhada.

Os dentes de folhas servem como pistas no processo de identificação de folhas de uma árvore. Em ambientes com água e nutrientes suficientes, a porcentagem de folhas dentadas se correlaciona negativamente com a temperatura, ou seja, quanto maior a temperatura, menor a porcentagem de árvores com folhas dentadas. Portanto, em climas frios, as folhas têm dentes maiores e mais. Paleobiólogos costumam usar isso na reconstrução do paleoclima.

Ao olhar para uma folha com uma forma de folhas largas (em oposição a agulhas ou escalas), a próxima coisa a procurar é se ela é simples ou composta(Figura 5). Uma folha simples tem um folheto, um petiole (talo) e um broto na base da petiole. Uma folha composta tem dois ou mais folhetos e um broto na base da petiole. Uma folha outrora composta tem uma petiole principal e folhetos dispostos fixamente em cada lado da petiole. Uma folha composta duas vezes tem uma petiola principal e, em seguida, petioles secundários dispostos em cada lado da petiole principal. A diferença entre uma folha e um folheto pode ser verificada onde a folha se prende ao caule. Se não há broto, então é um folheto e não uma folha.

Figura 1. Exemplos de folhas de folhas largas, agulhas e escalas.

Figura 2. Exemplos de folhas de coração, obovato, elíptico, ovário, triangular e folhas de lança.

Figura 3. Exemplos de arranjos de folhas opostas, alternativas e desarmadas.

Figura 4. Exemplos de várias margens de folha, incluindo suave, arredondado, finamente serrado e serrate duplo.

Figura 5. Exemplos de tipo de folha, incluindo folhas simples, uma vez compostas e duas vezes compostas.

Procedure

1. Identificação de um conjunto de 10 amostras desconhecidas

Utilize a chave dicotosa(Tabela 1) para identificar as 10 amostras de folhas desconhecidas(Figuras 6-15).

Escolha uma folha e, começando pelo número 1 na tecla, responda a cada uma das perguntas.
Escolha a declaração que melhor descreve a folha em questão.
A coluna à direita lista a espécie de árvore ou um número que lista o próximo conjunto de declarações a considerar.
Continue até que a chave liste o nome da árvore de onde veio a amostra da folha e preencha a tabela em branco fornecida(Tabela 2).

2. Investigação de Campo

Coletar amostras de folhas de 5 árvores, identificar adequadamente as árvores usando um guia de campo para árvores e gravar em uma folha de dados(Tabela 3).

Selecione uma árvore a ser identificada.
Recolhe uma amostra de folha representativa da árvore.
Cole-o em uma folha de herbário com cola regular.
Observe se as folhas têm um arranjo alternativo ou oposto nas hastes.
Registo na folha de herbário e na ficha técnica.
Meça o diâmetro na altura da mama (dbh) da árvore em polegadas.
1. Isso é feito medindo a circunferência da árvore a 4,5 metros acima do grau existente. O diâmetro da árvore é calculado a partir da circunferência utilizando a fórmula d = C/Π. Regissuça a circunferência e o diâmetro na ficha técnica.
Observe na ficha técnica que tipo de uso do terreno está mais próximo da árvore: residencial familiar único, residencial multifamestral, pequeno negócio comercial, negócio industrial/grande comercial ou parque/outro terreno vago.
Repita as etapas 2.1 – 2.7 para 4 árvores adicionais. Devem ser coletadas 5 amostras totais de folhas.
Usando um guia de campo para árvores escolhidas, identifique as amostras de folhas. Regissuas espécies na ficha técnica.

3. Calculadora nacional de benefícios de árvores

Usando este software, os benefícios das árvores do lado da rua podem ser calculados. Isso inclui os benefícios anuais de uma árvore para o gerenciamento de águas pluestiais, valor da propriedade, eficiência energética e sequestro de carbono.

Abra a ferramenta de software iTree for education encontrada em http://www.treebenefits.com/calculator/ criada pelo Usda Forest Service, o que significa que as ferramentas iTree estão em domínio público.
Utilizando a Calculadora Nacional de Benefícios da Árvore (Figura 16)e os dados coletados nas árvores, calcule o benefício ambiental de cada árvore.
Registos.

Números 6-15. Amostras de folhas desconhecidas.

Figura 16. Calculadora nacional de benefícios de árvores.

1	A agulha de folha é parecida ou escama? A folha é uma folha larga?				Linha 2 Linha 3
2	A folha é escala? A agulha de folha é parecida com a agulha?				Cedro Vermelho Pinheiro Escocês
3	A folha é simples? O composto da folha é?				Linha 4 Linha 5
4	A folha está lobed? A folha não está desalojada?				Linha 6 Linha 7
5	A folha já foi composta? A folha é duas vezes composta?				Cinza verde Honeylocust
6	A folha é pinnately lobed? A folha é palmately lobed?				Carvalho Bur Linha 8
7	A folha tem dentes na margem? A folha NÃO tem dentes na margem?				Linha 9 Redbud
8	A folha tem 3 – 5 lóbulos profundos com arranjo de folhas opostas? A folha tem 3 – 5 lóbulos rasos com arranjo de folhas alternativas?				Maple prateado Sicômoro
9	A margem da folha tem dentes duplos, forma elíptica e assimétrica na base? A folha tem uma única margem de dentes?				Elm americano Cottonwood

Mesa 1. Chave Dicotótica de Identificação de Árvores.

Amostra desconhecida	Espécie
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

Mesa 2. Uma mesa em branco para preencher espécies de árvores para cada amostra de folhas desconhecidas.

Número da amostra da árvore	Arranjo de folhas (oposto, alternativo ou whorled)	Circunferência a 4,/2 pés acima do grau (polegadas)	Diâmetro a 41/2 pés acima do grau (polegadas) *calculado	Uso da Terra	Espécie	Anotações
1
2
3
4
5

Mesa 3. Uma folha de dados em branco para preencher arranjo de folhas, circunferência, dbh, uso da terra, espécies e notas.

Chaves dicotosas são comumente usadas na ciência para identificar itens da natureza, incluindo árvores. Os usuários progridem através de conjuntos de perguntas de duas escolhas, levando à identidade da amostra.

Em uma tecla dicotosa, as perguntas são colocadas como frases ou perguntas emparelhadas, nas quais apenas uma pode estar correta. A frase correta, então, leva à próxima pergunta ou frase, até que finalmente, após uma série de etapas, leva à identificação do item que está sendo digitado.

Para identificação de árvores por chave dicotótica, os usuários estudam as características das folhas e arranjo de folhas, e movem-se embora as frases emparelhadas até chegar à identificação da árvore de onde veio a folha.

Este vídeo ilustrará o layout de uma chave dicotosa, como usá-la e algumas das características da folha usadas em teclas dicotomias para identificação de árvores.

As folhas são muito características de espécies de árvores individuais, e são comumente usadas para identificar árvores. A forma da folha, o arranjo, as margens e várias outras características podem ser levados em conta ao identificar uma amostra de árvore.

Árvores de folhas largas são comuns nos Estados Unidos, e são caracterizadas por folhas com lâminas largas que expõem uma grande área para fotossíntese. A maioria das folhas largas são decíduas, soltando suas folhas no outono.

O segundo maior tipo de árvore nos Estados Unidos é o evergreen. Estes têm agulha ou folhas em escala, que geralmente ficam nas árvores o ano todo. As folhas semelhantes a agulhas têm pouca área de superfície para fotossíntese, e um revestimento encerado espesso para evitar a perda de água, tornando os evergreens necessitados bem adequados para áreas onde a conservação da água é importante para a sobrevivência.

A forma da folha está ligada à história evolutiva de uma espécie de árvore, e dependendo das demandas do ecossistema, a folha precisa maximizar a captura da luz solar, minimizando a absorção de calor e a perda de água. A forma geral da folha é um traço frequentemente usado para categorizar folhas largas em teclas dicotóticas.

As folhas podem ser categorizadas como em forma de coração, triangular, lance, ovário ou obovato. Outras folhas em forma ocorrem, mas estas são mais comuns. O arranjo de folhas no galho é outra característica utilizada na identificação de árvores. Folhas opostas são aquelas que ocorrem em pares nos nós, geralmente exibindo camadas adjacentes em ângulos retos para minimizar a sobreposição. Folhas alternativas, o arranjo mais comumente visto, são cambaleantes, não diretamente em frente umas às outras, e muitas vezes dispostas em uma espiral ao longo do galho. Arranjos de whorled têm três ou mais folhas ocorrendo em um único nó.

A borda da folha, ou margem de folha, também pode fornecer recursos para auxiliar a identificação. Eles podem ser suaves, ter projeções, dentes ou ondulações. Uma borda ondulada ou esburacada é chamada arredondada ou sinuada. Mais uma vez, isso pode estar relacionado às condições ambientais. Em climas mais frios, as árvores nativas tendem a ter dentes maiores e mais.

Com árvores de folhas largas, as folhas podem ser categorizadas como simples ou compostas. Folhas simples têm um folheto, um petiole ou “talo”, e um broto na base da petiole. As folhas compostas têm dois ou mais folhetos e um broto na base da petiole. Além disso, as folhas compostas outrora pinnately têm uma petiole principal e folhetos dispostos em cada lado da petiole. Folhas compostas duas vezes têm uma petiola principal, e petioles secundários dispostos em ambos os lados da petiole principal. Isso pode ser usado para verificar a diferença entre uma folha e um folheto; se não há nenhum broto onde ele se prende ao caule, é um folheto, não uma folha.

Agora que estamos familiarizados com alguns dos traços de árvores e folhas comuns, e algumas categorias usadas para identificação de árvores, vamos caminhar através do uso de uma chave.

Antes de tentar identificar amostras de folhas, é necessário primeiro se familiarizar com os traços e as categorias examinadas dentro da própria chave.

A primeira pergunta na chave pergunta se o espécime da folha é agulha ou escala, ou se é largamente. Os dois primeiros são categorizados como sempre verdes, e o segundo como decíduo. Se a resposta for “agulha ou escala” proceda à linha 2 da chave. Se for “broadleaf”, prossiga para a linha 3.

A linha 2 diz respeito a folhas de agulha ou escala, e pergunta qual delas melhor descreve a amostra. As folhas agulhadas têm muito pouca área de superfície, e têm um revestimento espesso e ceroso para evitar a perda excessiva de água. As folhas de escala também têm área de superfície estreita, mas são compostas de pequenas escamas individuais. Se as folhas são escalonadas, a chave afirma que o espécime é um Cedro Vermelho. Se as folhas são como agulha, a chave afirma que o espécime é um pinheiro escocês.

A questão 3 pergunta se a folha é simples ou composta. Folhas simples são aquelas com um folheto por petiole ou caule, e um broto na base da petiole. As folhas compostas são aquelas com dois ou mais folhetos, uma petiole e broto na base. Se a folha for simples, mova-se para a linha 4, e se composto, para a linha 5.

A quarta pergunta pergunta se a folha está solta ou não. Folhas lobed são aquelas com projeções que dão a forma da folha. Folhas desalojadas têm uma borda de folha consistente. Se a folha for lobed, a chave instrui a mover-se para a linha 6. Para folhas não desalojadas, a linha 7 deve ser consultada em seguida.

A linha 5 segue a partir da questão 3 e pergunta se a folha é uma ou duas vezes composta. As folhas outrora compostas têm dois ou mais folhetos dispostos fixamente em cada lado da petiole. Uma folha de duas vezes composta tem uma petiola principal, e depois petioles secundários dispostos em cada lado da petiole principal. Esta é uma questão terminal, com folhas outrora compostas listadas como pertencentes a Cinzas Verdes, e duas vezes compostas como Honeylocust.

A questão 6 trata de largas lideranças. A folha é pinnately ou palmately lobed? Lóbulos de pinnate são aqueles onde todos os lóbulos se prendem a um eixo central ou veia. Por outro lado, nas folhas palmate, os lobos irradiam de um único ponto. Para folhas de lobately lobed, as folhas pertencem a Bur Oak. Para folhas palmately lobed, a chave passa para a linha 8.

Na linha 7, a chave pergunta se as amostras de folha têm dentes na margem. Os dentes são classificados como contínuos e serrados, contra uma folha lisa, que não tem projeções serráidas ou pontiagudas na margem. Amostras dentadas levam à Questão 9, e não são classificadas como folhas de Redbud.

A questão 8 pergunta se as amostras de folhas têm 3-5 lóbulos profundos com arranjo de folhas opostos, ou 3-5 lóbulos rasos com arranjo de folhas alternativos. Lobos profundos são aqueles que se estendem muito até a superfície da folha, e o arranjo oposto da folha é visto quando as folhas ocorrem em pares nos nós. Lobos rasos são aqueles que se estendem menos para a superfície da folha, e arranjos de folhas alternativos são aqueles em que as folhas são escalonadas, ou não diretamente em frente umas às outras. Lobos profundos e arranjo de folhas opostas levam a Silver Maple, enquanto lóbulos rasos e arranjo alternativo leva a Sycamore.

Por fim, a questão 9 pergunta se a margem da folha tem dentes duplos, forma elíptica, e é assimétrica na base, ou se em vez disso tem uma única margem dentada. Se o primeiro for verdade, a amostra é identificada como Elm Americano, e se a folha tem uma única margem de dente, é de uma árvore de Cottonwood.

Agora, use as folhas retratadas junto com a chave dicotosa para praticar a identificação.

Após o exame da chave e das características descritas, pode ser realizada a identificação de campo das árvores. Primeiro, selecione uma árvore a ser identificada. Colete uma amostra de folha representativa da árvore e afixe-a em papel herbário usando cola.

Em seguida, observe se as folhas têm um arranjo alternativo ou oposto nas hastes, e registe-a na folha de herbário. Meça o diâmetro na altura da mama da árvore em polegadas, tomando a circunferência da árvore a 4,5 pés acima do grau existente, e calcule o diâmetro. Regisso regissão e diâmetro.

Observe que tipo de uso da terra é mais próximo da árvore: residencial, pequeno comercial, industrial, parque ou terreno vago. Usando a chave dicotosa, identifique as amostras da folha e regista as espécies de árvores no lençol herbário.

A identificação de árvores tem muitas aplicações práticas, e chaves dicotóticas são ferramentas úteis e práticas para identificação rápida.

A identificação de árvores é um importante primeiro passo para entender os benefícios que árvores específicas ou espécies de árvores proporcionam em um ambiente comunitário. Usando dados de identificação de árvores e a Calculadora Nacional de Benefícios da Árvore, cientistas e urbanistas podem usar dados de árvores para informar decisões sobre estratégias de construção, infraestrutura ou plantio para maximizar os benefícios à saúde e ao meio ambiente e diminuir o consumo de energia.

Chaves dicotosas são comumente usadas para identificar muitos tipos diferentes de organismos. Por exemplo, eles podem ser usados para identificar qualquer coisa, desde espécies de cobras venenosas, até pragas de insetos de árvores cítricas, ou tipos de plantas aquáticas. Essa técnica pode permitir que usuários não familiarizados com um espécime se escidentam um assunto de identificação simplesmente no campo ou na configuração de laboratório.

A capacidade de identificar árvores ou suas pragas por chave pode ser extremamente útil no controle de pragas ou doenças. Por exemplo, o Besouro Asiático Longhorned está se tornando uma praga cada vez mais comum nas florestas dos EUA. Uma chave de identificação de insetos pode ser usada para identificá-los e distingui-los de outros besouros nativos de longhorn, e também identificar espécies de árvores em risco em florestas onde esta praga foi encontrada. Por sua vez, isso pode ajudar a conter a propagação desta praga altamente invasiva.

Você acabou de assistir a introdução de JoVE para identificar árvores usando uma chave dicotosa. Agora você deve entender como as chaves dicotos funcionam e como aplicar uma chave dicotosa para a identificação de árvores. Obrigado por assistir!

Results

A Tabela 4 contém as folhas corretamente identificadas para a identificação de um conjunto de 10 espécies desconhecidas.

Os resultados para a investigação de campo variam dependendo das amostras coletadas. Resultados representativos para árvores encontradas na área de Chicagoland (CEP 60031) podem ser encontrados na Tabela 5.

Os resultados para o uso da Calculadora de Benefícios da Árvore podem ser encontrados na Tabela 6. Esta calculadora fornece uma estimativa dos benefícios que as árvores individuais do lado da rua proporcionam. Quando os dados da Investigação de Campo são insumos, incluindo CEP, espécies, diâmetro e uso da terra, o benefício ambiental e econômico fornecido por cada árvore pode ser visto.

Amostra desconhecida	Espécie
1	Elm americano
2	Sicômoro
3	Cinza verde
4	Maple prateado
5	Botão Vermelho
6	Cottonwood
7	Honeylocust
8	Pinheiro Escocês
9	Carvalho Bur
10	Cedro Vermelho

Mesa 4. As amostras de folhas desconhecidas e suas espécies de árvores corretamente identificadas.

Número da amostra da árvore	Diâmetro a 4,/2 pés acima do grau (polegadas) *calculado	Uso da Terra	Espécie
1	5.2	Multifamiliar Residencial	Basswood americano
2	6.1	Multifamiliar Residencial	Elm americano
3	4.3	Multifamiliar Residencial	Sycamore Americano
4	4.5	Família Única Residencial	Corniso
5	5.3	Família Única Residencial	Boxelder

Mesa 5. Resultados representativos para árvores encontradas na área de Chicagoland.

Número da amostra da árvore	Benefício Geral	Gerenciamento de águas plumosas (galões)	Valor da propriedade	Eficiência Energética (kW/h)	Sequestro de carbono (lbs)
1	20 dólares.	173	$4	38	109
2	24 dólares	217	8 dólares.	41	133
3	$22	161	11 dólares	27	113
4	11 dólares	69	$2	22	74
5	$46	356	$22	56	169

Mesa 6. Resultados da Calculadora de Benefícios de Árvore.

Applications and Summary

Entender os benefícios que as árvores proporcionam para uma comunidade é importante. A conversão desse benefício em valor monetário ou valor de serviços ecossistêmicos permite uma compreensão concreta do papel das árvores em um ecossistema. As árvores são importantes para a saúde, a economia e o meio ambiente, e uma vez que isso seja realizado, uma discussão sobre formas de proteger as árvores e aumentar seus benefícios pode começar. À medida que as árvores envelhecem e crescem, seus benefícios aumentam. Isso fornece uma razão para proteger árvores maduras(Figura 17).

Essas informações podem ser usadas para determinar quais árvores seriam mais benéficas para plantar em uma comunidade. Também pode ser usado por funcionários municipais para informar decisões sobre infraestrutura predial (por exemplo, política sobre número/tipos de árvores necessárias para serem plantadas em novas construções de edifícios). Os interessados também podem decidir quantas/espécies de árvores plantar em suas propriedades para ajudar a diminuir as contas de energia (por exemplo, escolas, empresas, escritórios do governo).

Figura 17. Um exemplo de uma árvore velha e madura.

Transcript

Dichotomous keys are commonly used in science to identify items in nature, including trees. Users progress through sets of two-choice questions, leading to the identity of the sample.

In a dichotomous key, questions are posed as paired phrases or questions, in which only one can be correct. The correct phrase then leads to the next question or phrase, until finally, after a number of steps, it leads to identification of the item being keyed out.

For tree identification by dichotomous key, users study the features of leaves and leaf arrangement, and move though the paired phrases until reaching identification of the tree the leaf came from.

This video will illustrate the layout of a dichotomous key, how to use it, and some of the leaf features used in dichotomous keys for tree identification.

Leaves are very characteristic of individual tree species, and are commonly used to identify trees. Leaf shape, arrangement, margins, and multiple other characteristics can be taken into account when identifying a tree sample.

Broadleaf trees are common in the United States, and are characterized by leaves with wide blades that expose a large area for photosynthesis. Most broadleaves are deciduous, dropping their leaves in autumn.

The second major tree type in the United States is the evergreen. These have needle or scale-like leaves, which generally stay on the trees year round. Needle-like leaves have little surface area for photosynthesis, and a thick waxy coating to prevent water loss, making needled evergreens well suited to areas where water conservation is important for survival.

Leaf shape is tied to the evolutionary history of a tree species, and depending on the ecosystem demands, the leaf’s needs to maximize sunlight capture while minimizing heat absorption and water loss. Overall leaf shape is a trait often used to categorize broadleaves in dichotomous keys.

Leaves may be categorized as heart shaped, triangular, lance, ovate, or obovate. Other shaped leaves occur, but these are most common. Leaf arrangement on the twig is another characteristic used in key identification of trees. Opposite leaves are those occurring in pairs at the nodes, usually displaying adjacent tiers at right angles to minimize overlap. Alternate leaves, the most commonly seen arrangement, are staggered, not directly across from one another, and often arranged in a spiral along the twig. Whorled arrangements have three or more leaves occurring at a single node.

The edge of the leaf, or leaf margin, may also provide features to aid identification. They may be smooth, have projections, teeth, or undulations. A wavy or bumpy edge is called rounded or sinuate. Again, this may be related to environmental conditions. In colder climates, native trees tend to have larger and more teeth.

With broadleaf trees, leaves may be categorized as simple or compound. Simple leaves have one leaflet, a petiole or “stalk”, and a bud at the base of the petiole. Compound leaves have two or more leaflets and a bud at the base of the petiole. Further, once-pinnately compound leaves have one main petiole and leaflets arranged on each side of the petiole. Twice-pinnately compound leaves have one main petiole, and secondary petioles arranged on either side of the main petiole. This can be used to check the difference between a leaf and a leaflet; if there is no bud where it attaches to the stem, it is a leaflet, not a leaf.

Now that we are familiar with some of the traits of common trees and leaves, and some categories used for tree identification, let us walk through the use of a key.

Before attempting to identify leaf samples, it is necessary to first become familiar with the traits and the categories examined within the key itself.

The first question in the key asks whether the leaf specimen is needlelike or scalelike, or if it is broadleaf. The first two are categorized as evergreen, and the second as deciduous. If the answer is “needlelike or scalelike” proceed to row 2 of the key. If it is “broadleaf”, proceed to row 3.

Row 2 relates to needlelike or scalelike leaves, and asks which of these best describes the sample. Needlelike leaves have very little surface area, and have a thick, waxy coating to prevent excessive water loss. Scalelike leaves also have narrow surface area, but are comprised of small, individual scales. If the leaves are scalelike, the key states that the specimen is a Red Cedar. If the leaves are needlelike, the key states that the specimen is a Scotch Pine.

Question 3 asks if the leaf is simple or compound. Simple leaves are those with one leaflet per petiole or stem, and a bud at the base of the petiole. Compound leaves are those with two or more leaflets, a petiole, and bud at the base. If the leaf is simple, move to row 4, and if compound, to row 5.

The fourth question asks if the leaf is lobed or unlobed. Lobed leaves are those with projections that give the leaf shape. Unlobed leaves have a consistent leaf edge. If the leaf is lobed, the key instructs to move to row 6. For unlobed leaves, row 7 should be consulted next.

Row 5 follows on from question 3 and asks if the leaf is once or twice compound. Once-compound leaves have two or more leaflets arranged pinnately on each side of the petiole. A twice-compound leaf has one main petiole, and then secondary petioles arranged on each side of the main petiole. This is a terminal question, with once-compound leaves listed as belonging to Green Ash, and twice-compound as Honeylocust.

Question 6 deals with lobed broadleaves. Is the leaf pinnately or palmately lobed? Pinnate lobes are those where the lobes all attach to a central axis or vein. Conversely, in palmate leaves, the lobes all radiate from a single point. For pinnately lobed leaves, the leaves belong to Bur Oak. For palmately lobed leaves, the key moves on to Row 8.

In row 7, the key asks if the leaf samples have teeth on the margin. Teeth are classed as continuous and serrate, versus a smooth leaf, which has no serrate or pointed projections on the margin. Toothed samples lead on to Question 9, and untoothed are classified as Redbud leaves.

Question 8 asks if the leaf samples have 3-5 deep lobes with opposite leaf arrangement, or 3-5 shallow lobes with alternate leaf arrangement. Deep lobes are those that extend far into the leaf surface, and opposite leaf arrangement is seen when leaves occur in pairs at the nodes. Shallow lobes are those that extend less into the leaf surface, and alternate leaf arrangements are those in which leaves are staggered, or not directly across from one another. Deep lobes and opposite leaf arrangement leads to Silver Maple, whereas shallow lobes and alternate arrangement leads to Sycamore.

Finally, question 9 asks if the leaf margin has double teeth, elliptical shape, and is asymmetrical at the base, or if instead it has a single toothed margin. If the former is true, the sample is identified as American Elm, and if the leaf has a single toothed margin, it is from a Cottonwood tree.

Now, use the leaves pictured along with the dichotomous key to practice identification.

After examination of the key and the characteristics described, field identification of trees can be carried out. First, select a tree to be identified. Collect one representative leaf sample from the tree, and affix it to herbarium paper using glue.

Next, note whether the leaves have an alternate or opposite arrangement on the stems, and record this on the herbarium sheet. Measure the diameter at breast height of the tree in inches by taking the circumference of the tree at 4.5 ft above the existing grade, and calculate the diameter. Record the circumference and diameter.

Note what type of land use is nearest to the tree: residential, small commercial, industrial, park or vacant land. Using the dichotomous key, identify the leaf samples and record the tree species on the herbarium sheet.

Tree identification has many practical applications, and dichotomous keys are useful and practical tools for quick identification.

Tree identification is an important first step in understanding the benefits specific trees or tree species provide in a community environment. Using tree identification data, and the National Tree Benefits Calculator, scientists and urban planners can use tree data to inform decisions about building, infrastructure, or planting strategies to maximize benefits to health and the environment, and decrease energy consumption.

Dichotomous keys are commonly used to identify many different types of organisms. For example, they can be used to identify anything from species of venomous snake, to insect pests of citrus trees, or types of aquatic plant. This technique can allow users unfamiliar with a specimen to key out an identify subjects simply in the field or laboratory setting.

The ability to identify trees or their pests by key can be extremely useful in pest or disease control. For example, the Asian Longhorned Beetle is becoming an increasingly common pest in US woodlands. An insect identification key can be used to identify and distinguish these from other native longhorn beetles, and also identify at-risk tree species in woodlands where this pest has been found. In turn, this can help to curb the spread of this highly invasive pest.

You’ve just watched JoVE’s introduction to identifying trees using a dichotomous key. You should now understand how dichotomous keys work, and how to apply a dichotomous key to tree identification. Thanks for watching!

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