Tese de Doutorado

Efforts to address climate change have increasingly prioritized the prevention and reversal of natural habitat loss, with tropical regions highlighted for their ecological and social benefits. Natural regeneration of tropical forests, regarded as one of the most cost-effective restoration strategies, has demonstrated significant potential for carbon sequestration and biodiversity recovery. However, challenges such as recurring forest cutting persist. Recent studies, utilizing long-term land-use data, have underscored the transient nature of regenerated forests and the need for strategies to ensure their persistence and sustainability. Despite advances in understanding this transient dynamic, large-scale restoration projects still lack robust information to support more assertive decision-making regarding the real contribution of natural regeneration toward achieving restoration goals. Within this context, this thesis was developed to contribute in two critical aspects: (i) to propose guidelines for structuring spatially explicit models that account for the particularities of natural regenerationnamely persistence (the time between regeneration and subsequent cutting) and additionality (the time between regeneration and prior deforestation)to reduce uncertainties in simulating future forest cover scenarios; and (ii) to evaluate the long-term persistence and additionality of secondary forests in the Atlantic Forest, two characteristics essential for restoration project planning and a deeper understanding of forest dynamics. To address these objectives, the thesis was structured into two chapters. The first chapter involved a systematic literature review of studies employing spatially explicit modeling to simulate future scenarios of natural forest regeneration in the Neotropics. Detailed analyses revealed that regeneration-specific characteristics, such as persistence and additionality, are rarely considered. Most studies adopt simplified approaches inherited from deforestation models, which assume abrupt and lasting land-use changes, often disconnected from the current dynamism of tropical forests. Based on these findings, a critical discussion was developed on the impacts of these approaches on future scenarios, accompanied by proposed guidelines for a spatially explicit modeling framework that better reflects the inherent dynamics of natural forest regeneration. The second chapter consisted of a case study on the historical dynamics of secondary forests across the Brazilian Atlantic Forest, using annual land-use maps from MapBiomas for the period 1988 to 2023. This chapter analyzed not only the expansion or contraction of secondary forest areas but also their demographic trends and historical dynamics from the perspectives of persistence and additionality. Results revealed a gradual increase in native forest area in the Atlantic Forest, albeit at the cost of forest rejuvenation (emergence of younger forests replacing mature ones). This rejuvenation was further intensified by the expansion of sugarcane plantations over pastures, reducing the persistence of new forests after 2003. Another concerning factor identified was the instability of the net forest gain achieved in 2005, threatened by political scenarios that weaken environmental agencies and related institutions. In conclusion, the chapters complement each other by emphasizing the importance of a deeper understanding of the spatiotemporal dynamics of natural forest regeneration to provide more informed decision-making for restoration projects and public policies aimed at increasing forest persistence.

Esforços para enfrentar as mudanças climáticas têm cada vez mais priorizado a prevenção e a reversão da perda de áreas naturais, com as regiões tropicais ganhando destaque por seus benefícios ecológicos e sociais. A regeneração natural de florestas tropicais, considerada uma das estratégias mais custo-efetivas para a restauração, tem demonstrado potencial para o sequestro de carbono e a recuperação da biodiversidade, mas enfrenta desafios, como a recorrência de cortes. Estudos recentes, utilizando dados de uso da terra em séries temporais longas, destacam a natureza transitória das florestas regeneradas e a necessidade de estratégias para garantir sua persistência e sustentabilidade. Apesar dos avanços no entendimento dessa dinâmica transitória, os projetos de restauração em larga escala ainda carecem de informações mais robustas para a tomada de decisões mais assertivas sobre a real contribuição da regeneração natural para o cumprimento de suas metas. Dentro desse contexto, a presente tese foi desenvolvida com o objetivo de contribuir em dois importantes aspectos, i) propor diretrizes para a estruturação de modelos espacialmente explícitos que considerem as particularidades (persistência tempo entre a regeneração e o corte ocorrido posteriormente, e adicionalidade tempo entre a regeneração e o desmatamento ocorrido anteriormente) da regeneração natural, e, com isso, diminuir as incertezas em torno das simulações dos cenários futuros de aumento da cobertura florestal; ii) avaliar a persistência e adicionalidade, a longo prazo, das florestas secundárias da Mata Atlântica, duas características de suma importância para a concepção de projetos de restauração e também para o melhor entendimento da dinâmica dessas florestas. Para endereçar esses objetivos a tese foi estruturada em dois capítulos. O primeiro capítulo foi desenvolvido a partir de uma revisão sistemática da literatura de artigos que utilizaram modelagem espacialmente explícita para a simulação de cenários futuros da regeneração natural de florestas nativas no Neotrópico. Por meio de análises detalhadas sobre como a regeneração natural foi tratada em cada etapa da modelagem, constatou-se que são raros os exemplos que consideram suas particularidades, como persistência e adicionalidade. A maioria dos estudos adota abordagens simplificadas, herdadas de modelos de desmatamento, que assumem mudanças de uso da terra mais abruptas e duradouras, baseadas em premissas desconectadas do atual dinamismo das florestas tropicais. Com base nesses achados, desenvolveu-se uma discussão crítica sobre os impactos dessas abordagens na elaboração de cenários futuros e foram propostas uma série de diretrizes para a criação de um framework de modelagem espacialmente explícita que melhor reflita o dinamismo inerente à regeneração natural das florestas. Já o segundo capítulo consistiu em um estudo de caso sobre o dinamismo histórico das florestas secundárias em toda a Mata Atlântica brasileira, por meio dos mapas de uso da terra anuais do Mapbiomas, período de 1988 a 2023. Nesse capítulo, buscou-se analisar não apenas a expansão ou retração das áreas de florestas secundárias, mas também a demografia dessas florestas e seu histórico sob a perspectiva da persistência e adicionalidade. Os resultados mostraram que a Mata Atlântica vem apresentando um aumento gradual na área de florestas nativas, embora à custa do rejuvenescimento dessas florestas (surgimento de floresta jovem em detrimento às florestas mais maduras). Ademais, esse rejuvenescimento foi ainda mais intensificado a partir da expansão da cana-de-açúcar sobre as pastagens, reduzindo ainda mais a persistência das novas florestas a partir de 2003. Outro fator preocupante identificado foi que o net gain conquistado em 2005 ainda se mostra instável diante de cenários políticos que enfraquecem e atacam órgãos públicos e outras instituições ligadas ao meio ambiente. Por fim, as conclusões dos capítulos se complementam ao enfatizarem a importância de um melhor entendimento da dinâmica espaço-temporal da regeneração natural das florestas a fim de subsidiar de forma mais assertiva a tomada de decisão dos projetos de restauração e também das políticas públicas que queiram estimular o aumento das persistências dessas florestas.