Mario Cava comments on the article, Abandoned pastures cannot spontaneously recover the attributes of old-growth savannas, published in Journal of Applied Ecology.

The authors have also provided a Portuguese translation of this post.

Old-growth savannas are ancient fire-prone systems, with high endemism and species diversity. The richness of these systems is mainly represented by the ground layer. In the Brazilian Cerrado, for example, for each tree species, there are approximately 5 non-arboreal species. Although they are small above ground, these species usually have roots systems more than 1 meter deep and can live up to a thousand years.

Savanna 4 years - Cava
Regenerating savanna four years after pasture abandonment. (Photo: Mário G. B. Cava)

Unfortunately, these systems have stood out, not only due to their high diversity, but also because of the high rates of destruction they have suffered. Among all savannas, the Cerrado is the richest and also the most threatened in the world. More than 40% of the native vegetation in the Cerrado was replaced by livestock and high technology agriculture. Formerly covering an area equivalent to western Europe, today the Cerrado has been reduced to half of its original territory. In a recent study, Strassburg and colleagues (2017) exposed an obscure projection for the Cerrado: if the rate of conversion does not change, by 2050 more than 400 plant species will be extinct, since this old-growth savanna will be reduced to 20% of its original area. However, those authors point out the possibility of creating a more promising future for the Cerrado and emphasize that among the initiatives to consolidate this desirable future is the implementation of existing public policies aimed at ecological restoration of savannas.

It is estimated that in the coming decades, more than 6 million hectares of land where the Cerrado has already been converted must be restored. Despite this demand, little is known about savanna restoration techniques, a reality that makes it very difficult to achieve the goals established in global agreements or expected by Brazilian legislation. The first step to be taken is to define where active restoration interventions are needed or whether there is potential for natural regeneration of the ecosystem. Here begins the story of our article, recently published in Journal of Applied Ecology. We verified that most of the already converted Cerrado areas are used as planted pastures and will be the main restoration target. Therefore, we decided to study the dynamics of spontaneous recovery of the Cerrado vegetation in 29 pastures that were abandoned for periods ranging from 3 to 25 years. If natural regeneration is possible, the proposed goals become feasible.

Regenerating savanna - Cava
Regenerating savanna 25 years after pasture abandonment. (Photo: Mário G. B. Cava)

Main findings

Despite the rapid natural regeneration presented by Cerrado vegetation after pasture abandonment, we verified that the system does not spontaneously recover the attributes of the old-growth savanna existing before land conversion. After five decades of abandonment and fire protection, the system becomes a low-diversity forest (alternative state). This is mainly due to the inability of native herbaceous species (especially grasses) to colonize abandoned pastures and also due to the inevitable woody encroachment that follows the suppression of fire, that is a natural factor for the maintenance of savannas.

Thus, practitioners who want to restore ecosystem attributes and services provided by old-growth savannas in abandoned pastures should roll up their sleeves and adopt measures to reintroduce fire in these areas, control invasive grasses, and reintroduce small plants that cover the ground of undisturbed native vegetation. Policy makers, in turn, should create legal instruments that make the necessary actions possible.

Portuguese version

A recuperação espontânea de savanas neotropicais em pastagens abandonadas

Savanas naturais primárias são sistemas ancestrais, inflamáveis, com elevado endemismo e diversidade de espécies. A maior riqueza destes sistemas está no estrato rasteiro. No Cerrado brasileiro, por exemplo, para cada espécie de árvore, há cerca de 5 espécies não arbóreas. Tais espécies, apesar de apresentarem-se diminutas acima do solo, comumente têm raízes de mais de 1 metro de profundidade e podem viver até 1000 anos.

Infelizmente, estes sistemas não têm se destacado somente pela sua elevada diversidade, mas também pelas altas taxas de destruição que vêm sofrendo. Dentre as savanas naturais primárias, o Cerrado é a mais rica do mundo e, também, a mais ameaçada. Mais de 40% da cobertura de vegetação nativa do Cerrado foi perdida para a pecuária e a agricultura de alta tecnologia.  Cobrindo anteriormente uma área equivalente à Europa Ocidental, hoje o Cerrado foi reduzido à metade de seu território original. Em estudo recente, Strassburg e colaboradores (2017) expuseram uma projeção assustadora para o Cerrado: se o ritmo de conversão mantiver os padrões atuais, até 2050 mais de 400 espécies de plantas serão extintas, uma vez que esta savana natural primária terá sido reduzida a 20% da sua cobertura vegetal original. Entretanto, estes autores apontam a possibilidade de criarmos um futuro mais promissor para o Cerrado e ressaltam que dentre as iniciativas para consolidar este futuro desejável está a implementação de políticas públicas já existentes voltadas a restauração de savanas.

Estima-se que, nas próximas décadas, mais de 6 milhões de hectares de terras em que o Cerrado já foi convertido deverão ser restaurados. Apesar desta demanda, pouco se sabe sobre técnicas de restauração de savanas, uma realidade que torna muito difícil enfrentar o desafio e atingir as metas propostas em acordos globais ou esperadas pela legislação brasileira. O primeiro passo a ser dado é definir onde são necessárias intervenções de restauração ativa ou se existe potencial de regeneração natural do ecossistema. A partir daqui começa a história do nosso artigo, recentemente publicado no Journal of Applied Ecology. Nós verificamos que a maior parte das áreas de Cerrado já convertidas são utilizadas como pastagens plantadas e serão, portanto, o principal alvo da restauração. Por isso decidimos estudar a dinâmica de recuperação natural da vegetação em 29 pastagens que foram abandonadas por períodos variando entre 3 e 25 anos. Se a regeneração natural for possível, as metas propostas passam a ser factíveis.

Resultados principais

Apesar da rápida regeneração natural apresentada pela vegetação do Cerrado após o abandono das pastagens, verificamos que o sistema não recupera espontaneamente as propriedades da savana típica existente antes do distúrbio. Após cinco décadas de abandono e proteção contra incêndios, o sistema torna-se uma floresta de baixa diversidade (estado alternativo). Isso ocorre sobretudo pela incapacidade das espécies herbáceas nativas (especialmente capins) colonizarem as pastagens abandonadas e, também, devido à supressão do fogo – fator natural de manutenção das savanas, que resulta no rápido adensamento da vegetação arbórea.

Assim, restauradores que desejam recuperar os atributos e serviços ecossistêmicos prestados pelas savanas naturais primárias em pastagens abandonadas deverão arregaçar as mangas e adotar medidas para reintroduzir o fogo nessas áreas, controlar gramíneas invasoras e reintroduzir as plantas pequenas que cobrem o solo da vegetação nativa não perturbada. Os formuladores de políticas públicas, por sua vez, deverão criar instrumentos legais que tornem possíveis as ações necessárias.

Read the full article, Abandoned pastures cannot spontaneously recover the attributes of old-growth savannas in Journal of Applied Ecology.

Read Associate Editor, Cate Macinnis-Ng’s thoughts on this article here.