Экологи Мичиганского университета Иветт Перфекто и Джон Вандермеер изучают кофейные фермы в Латинской Америке в течение четверти века и почти 20 лет отслеживают восстановление тропических лесов в Никарагуа после урагана Джоан в 1988 году.
Итак, когда ураган «Мария» обрушился на Пуэрто-Рико как шторм категории 4 в сентябре 2017 года, Перфекто и Вандермеер имели определенные ожидания относительно типов и масштабов ущерба, который ураган нанесет кофейной промышленности, которая долгое время была основой островной промышленности. сельскохозяйственный сектор.
Но когда они проанализировали данные, собранные на 28 кофейных фермах Пуэрто-Рико менее чем через год после Марии, и сравнили их с данными тех же ферм за 2013 год, многие из этих ожиданий развеялись.
Один из самых больших сюрпризов: не было никакой связи между количеством тени на кофейной ферме - ключевым показателем интенсивности управления - и ущербом от урагана.
Перфекто и Вандермеер, приступая к исследованию урагана «Мария», ожидали, что тенистые деревья будут действовать как ветрозащитные полосы и что ущерб кофейным растениям будет менее серьезным в этих «системах агролесоводства», чем на фермах без деревьев.
Хотя большинство пуэрториканских кофейных ферм действительно потеряли большую часть тени - в среднем 37,5% потери кроны - не было «никакой связи» между количеством тени на ферме и повреждением ее кофейных растений., сообщают исследователи в исследовании, опубликованном 30 октября в Scientific Reports, журнале Nature.
Вместо этого исследователи наблюдали огромную изменчивость.
Одно из возможных объяснений: Да, ветрозащитный эффект тенистых деревьев реален, но у него есть пределы. Мария была самым сильным ураганом, обрушившимся на Пуэрто-Рико с 1928 года, с устойчивыми ветрами со скоростью 155 миль в час.
«Навес с относительно большими тенистыми деревьями, вероятно, будет эффективным для обеспечения некоторой ветрозащиты кофейных растений», - сказал Перфекто, профессор Школы окружающей среды и устойчивого развития Университета штата Массачусетс и первый автор исследования. «Но когда ветер такой сильный, эти деревья падают, а их стволы и кроны могут нанести значительный ущерб кофейным деревьям внизу».
По всей Латинской Америке в последние десятилетия многие фермеры, выращивающие кофе, отказались от традиционных методов выращивания в тени, при которых растения выращивают под разнообразными кронами деревьев. В целях увеличения производства большая часть площадей была преобразована в «солнечный кофе», что включает в себя утончение или полное удаление кроны.
Это также относится к кофейным фермам в Пуэрто-Рико, которые в основном сосредоточены в центрально-западной части острова. Эти фермы могут быть размещены вдоль градиента интенсификации управления, который охватывает всю гамму от очень разнообразных затененных систем с лесоподобным пологом (наименее интенсивный) до монокультур кофе без тенистых деревьев (наиболее интенсивный)..
Учитывая широкий спектр стилей управления, Пуэрто-Рико предложил исследователям Университета Мексики превосходную модельную систему для изучения способности кофейных плантаций противостоять повреждениям, нанесенным ураганами, и восстанавливаться после них. Это исследовательский вопрос, который особенно важен в контексте меняющегося климата с возможностью все более частых сильных ураганов.
Исследование под руководством UM изучало как сопротивление, определяемое как степень, в которой система может противостоять повреждениям, так и устойчивость, степень, в которой система возвращается в исходное состояние после возмущения.
В то время как стиль управления на данной кофейной ферме оказался плохим предиктором либо сопротивления, либо устойчивости, по мнению исследователей, социально-экономический контекст отдельных ферм, по-видимому, является лучшим показателем.
Важность социально-экономического контекста можно увидеть, изучив одного ключевого игрока на любой ферме или заднем дворе: сорняки.
Ураган «Мария» уменьшил тень на кофейных плантациях Пуэрто-Рико, что стимулировало рост сорняков. Травы, осока и широколиственные сорняки образовали естественные решетки, которые позволили виноградным лозам распространиться на кофейные кусты, где они вскоре поглотили и задушили растения.
Фермеры, у которых были ресурсы, чтобы нанять рабочих или купить гербициды, смогли быстро избавиться от сорняков до того, как виноградники заняли свое место.
Но бедные или немощные фермеры не смогли быстро отреагировать после урагана. Как только виноградные лозы взбираются на кофейные кусты, опрыскивание гербицидами становится невозможным, а потребность в рабочей силе резко возрастает.
«Эти процессы делают устойчивость кофейных ферм к ураганам в Пуэрто-Рико отчасти функцией тени … но также, что, возможно, более важно, функцией социально-экономического положения фермера», - пишут авторы.«Другими словами, устойчивость системы - это свойство социоэкологических факторов».
Кроме того, по словам исследователей, некоторые фермеры, у которых было достаточно денег, чтобы удобрять свои кофейные плантации, пережили шторм лучше, чем те, кто не удобрял их. Удобрения (органические или обычные) могут способствовать росту хорошо развитой корневой системы, которая помогает растениям противостоять сильным ветрам и проливным дождям.
Исследовательская группа под руководством UM провела опрос 36 кофейных ферм Пуэрто-Рико в 2013 году. Исследование включало измерения затенения и других переменных, а также интервью с фермерами для получения данных о расходах на пестициды, гербициды и удобрения.
Восемь из 36 ферм были заброшены после урагана Мария. Остальные 28 ферм были обследованы повторно в период с февраля по июль 2018 г. Для детального изучения основных вредителей на участке была выбрана подгруппа из 10 ферм. В августе 2018 года были проведены интервью с фермерами на 10 фермах, в которых проводилась интенсивная выборка.
Прогнозируемый урожай кофе в 2018 году на 10 тщательно изученных фермах составил в среднем 219 кг с гектара зеленых кофейных зерен по сравнению со средним показателем 1 272 кг с гектара в период с 2010 по 2012 годы до урагана.