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Acordos internacionais para a restauração de ecossistemas somam um quarto das terras cultiváveis do mundo. O cumprimento dessas metas ajudariam a vencer os desafios globais, como a mudança climática e o declínio da biodiversidade, mas poderia afetar a produção de alimentos e impor custos financeiros aos agricultores. Aqui, apresentamos uma abordagem de priorização de restauração capaz de revelar essas sinergias e trade-offs, incorporando eficiências ecológicas e econômicas de escala e modelando opções para políticas específicas. Utilizando um alvo real de restauração em larga escala, a Mata Atlântica, mostramos que nossa abordagem pode proporcionar um aumento de oito vezes na relação custo-benefício para a conservação da biodiversidade em comparação com o cenário base. Um dos cenários modelados evitaria a extinção de 26% das espécies do bioma (um aumento de 257% em comparação com a linha de base), seqüestraria 1 bi / ton de CO2 (um aumento de 105%) e reduziria os custos em US$ 28 bi (uma redução de 57%).