Теневой кофе

Кофе (особенно Coffea arabica) — небольшое дерево или кустарник, который в дикой природе растёт в лесах. Традиционно его выращивали в коммерческих целях под другими деревьями, создающими тень. С середины 1970-х годов^[1] были выведены новые солнцевыносливые деревья и кустарники. Это было ответом на грибковые заболевания, особенно кофейную ржавчину (Hemileia vastatrix), и направлено на повышение урожайности.

В результате модернизации и стремления к более высоким урожаям были созданы солнцевыносливые кофейные растения. Они позволяют получать большие объёмы продукции за счёт более плотной открытой посадки. Однако такие методы культивации могут быть неустойчивыми и часто негативно влияют на окружающую среду. Это привело к новой тенденции в поддержку теневого кофе^[2][3].

Теневой кофе считается экологически устойчивой системой производства. Он способствует сохранению биоразнообразия, улучшает борьбу с вредителями с помощью птиц и помогает в адаптации к изменению климата. Однако существует важный компромисс — более низкая урожайность. Лишь немногие исследования рассматривали этот компромисс и экономические стимулы, необходимые мелким фермерам для внедрения теневых методов. Исследование 2014 года показало, что доля земель, используемых для выращивания теневого кофе, по отношению к общей площади кофейных плантаций, сократилась почти на 20 % с 1996 года^[4].

Недавние исследования показали прямую корреляцию между структурной сложностью кофейной плантации и количеством обитающих там видов. Лесоподобная структура теневых кофейных ферм обеспечивает среду обитания для большого количества перелётных и оседлых птиц, рептилий, муравьёв, бабочек, летучих мышей, растений и других организмов. Из всех видов сельскохозяйственного землепользования теневой кофе, вероятно, поддерживает самое высокое разнообразие перелётных птиц, местной флоры и фауны. Во всех исследованиях прослеживался чёткий спектр видового богатства: от высокого разнообразия в «деревенских» (rustic) затенённых поликультурах до крайне низкого разнообразия в незатенённых монокультурах.

Биологическое разнообразие на традиционных «деревенских» плантациях может быть чрезвычайно высоким, варьируясь от 90 до 120 видов растений на одном участке. Видовое богатство деревьев на участках теневого кофе составляет от 13 до 58 видов. Разнообразие трав на любом участке было в 2-4 раза выше разнообразия деревьев, а разнообразие кустарников оставалось довольно низким. Эпифиты также чрезвычайно разнообразны в затенённых поликультурах; на 10 участках теневого кофе было обнаружено 90 видов эпифитов.

Сообщества насекомых на затенённых кофейных плантациях могут быть довольно сложными. В образцах, взятых от уровня земли до 2 метров на плантации затенённой поликультуры кофе недалеко от Тапачулы (Чьяпас), было обнаружено 609 видов насекомых из 258 семейств. 37 % особей были травоядными, которые могли бы стать потенциальными вредителями урожая, если бы их не сдерживали хищники и паразиты, составлявшие 42 % от общего числа видов^[5].

Теневой кофе обеспечивает важную среду обитания как для местных, так и для перелётных видов птиц. К наиболее заметным перелётным видам, которые размножаются в Северной Америке и зимуют в тропиках, относятся славковые, тиранновые, виреоновые и горихвостки^[6]. На традиционных кофейных плантациях недалеко от Соконуско (Чьяпас) было зарегистрировано 184 вида птиц (из них 46 перелётных), тогда как в незатенённой монокультуре — всего от 6 до 12 видов^[5].

В исследовании, сравнивающем теневой и солнечный кофе в Гватемале, общая численность и разнообразие птиц на затенённых фермах были на 30 % и 15 % выше соответственно, чем на солнечных. Деревья, создающие тень, служат домом для двух третей видов птиц, обитающих в естественных лесах тех же географических зон. Плотность перелётных птиц на участках теневого кофе была значительно выше, чем в местных естественных средах обитания. Это связано с большим изобилием фруктовых деревьев, цветущих растений и насекомых, распространяемых птицами. Сообщества птиц в традиционных поликультурах состоят в основном из видов, обитающих в пологе и среднем ярусе, которые питаются фруктами, насекомыми и нектаром.

Исследование в Западных Гатах (Индия) показало, что на плантациях теневого кофе обитает 28 видов млекопитающих. Это исследование также продемонстрировало, что удалённость от охраняемых заповедников дикой природы негативно влияет на видовое богатство млекопитающих.

Высокое видовое разнообразие в затенённых поликультурах позволяет формировать относительно сложные пищевые сети. Птицы и млекопитающие играют большую роль в борьбе с вредителями, поедая многих травоядных насекомых. В исследовании на Ямайке птицы были исключены из одной кофейной плантации, что привело к увеличению доли кофейных плодов, заражённых кофейным жуком-бурильщиком (Hypothenemus hampei), на 70 %. Биологический контроль со стороны птиц, охотящихся на этого вредителя на Ямайке, в 2005 году оценивался в 75 долларов на гектар, что в среднем составляло 1004 доллара на изученную ферму. Это равнялось примерно 30 % валового национального дохода на душу населения в то время. Другое исследование в Пуэрто-Рико использовало огороженные участки для исключения ящериц, которых в теневом кофе больше, чем в солнечном. Исключение ящериц привело к увеличению количества минирующих молей — насекомых, являющихся серьёзными вредителями кофейных растений.

Многие виды пчёл привлекаются в затенённые поликультуры, где помимо кофе есть разнообразные цветущие растения. Увеличение численности пчёл приводит к прямому росту опыления как теневых деревьев, так и самих кофейных растений. Исследование в Индонезии показало, что разнообразие видов пчёл увеличивает завязываемость плодов кофе. Растения, посещаемые 3 видами пчёл, имели 60 % завязываемости, тогда как растения, посещаемые 20 и более видами, — 90 %.

Наличие растительности в пологе и среднем ярусе затенённых поликультур помогает уменьшить эрозию почвы и стабилизировать крутые горные склоны. Дополнительный листовой опад и другой растительный материал от теневых деревьев также способствуют увеличению содержания питательных веществ в почве, таких как углерод и азот. Сравнение в Венесуэле показало, что незатенённые кофейные плантации теряют в два раза больше почвы из-за эрозии, чем затенённые. Кроме того, влажность почвы на незатенённых плантациях может быть на 42 % ниже, что влияет на биотические и абиотические процессы в окружающей среде.

На затенённых плантациях поверхностный сток воды значительно меньше, чем на незатенённых. Это приводит к большему удержанию воды и меньшему вымыванию питательных веществ. Удержание воды также важно для пополнения местных водосборов. Выращивание кофе на солнце требует внесения многочисленных химических удобрений, инсектицидов, гербицидов, фунгицидов и пестицидов для стимулирования роста. Это способствует токсичному стоку воды и отсутствию среды обитания для многих видов. В отличие от данных по теневому кофе, солнечный кофе обеспечивает укрытие менее чем для одной десятой видов птиц.

Как и в естественных лесах, углерод, поглощённый теневыми деревьями на кофейной ферме, сохраняется в стволах, ветвях, листьях и корнях, а не попадает в атмосферу, усиливая глобальное потепление. Почва также действует как поглотитель; почва в теневом кофе удерживает углерод из органического вещества, которое накапливается на земле и со временем разлагается. Исследование систем теневого кофе в Индонезии показало, что запасы почвенного углерода в верхнем слое почвы составляли 60 % от запасов в первичном лесу. Общий запас углерода в почве и биомассе был на 58 % больше, чем при выращивании кофе на солнце.

Кофейные деревья, выращенные в тени, требуют меньше удобрений, чем деревья на открытом солнце. Поэтому теневой кофе выгоден производителям, которые не могут позволить себе затраты на удобрения, необходимые для интенсивных систем земледелия на солнце.

Теневые деревья защищают кофе от сильного ветра, дождя и солнечного излучения. Эти преимущества особенно полезны в условиях, менее благоприятных для устойчивого производства. Например, правильные теневые деревья могут смягчить воздействие длительных засух и экстремальных температур.

Если опад от теневых деревьев (упавшие листья и ветки) оставлять гнить на земле, питательные вещества, поглощённые деревом, возвращаются в систему.

Условия тени могут снизить заболеваемость некоторыми вредителями, такими как азиатский усач (Xylotrechus quadripes).

Теневые деревья конкурируют с кофейными за воду и питательные вещества. В регионах, где эти ресурсы ограничены, конкуренция обостряется.

Снижение доступности питательных веществ, особенно азота, уменьшает урожайность кофейных деревьев по сравнению с интенсивными системами на открытом солнце.

Теневые деревья требуют ухода (регулярная обрезка, прополка, удобрение), что увеличивает расходы производителя. Для реализации преимуществ теневого кофе необходимы тщательная оценка и управление деревьями-спутниками.

Теневые деревья способствуют повышению влажности и накоплению опада. Эти условия благоприятны для размножения некоторых вредителей и болезней кофе, таких как кофейный жук-бурильщик (Hypothenemus hampei) и американская пятнистость листьев.

Потенциал дохода для систем теневого выращивания ниже, чем для систем полного солнца.

Существует сложное взаимодействие между тенью, метеорологическими эффектами (осадки, засушливые периоды) и распространением спор кофейной ржавчины (Hemileia vastatrix) по воздуху. Исследователи обнаружили, что тень может подавлять распространение спор в сухих условиях, но способствовать ему во влажных. Учёные признают необходимость дальнейших исследований в этой области.

«Деревенский» метод — наименее интенсивная и самая редкая практика. Кофейные кусты высаживаются в существующем лесу, где удаляется только самый нижний ярус, который заменяется кофейной культурой. Таким образом, местные растения практически не изменяются. Эта система выращивания требует минимального управления и не использует пестициды или гербициды. Благодаря этому затенённая кофейная плантация может пережить экономические трудности фермера, которые погубили бы незатенённую плантацию. Будучи наименее капиталоёмким методом, традиционная деревенская система характеризуется низкой урожайностью. Значительная часть кофе в Индии выращивается именно этим способом^[7].

Традиционная поликультура предполагает интеграцию полезных растений наряду с кофейными культурами, что приводит к большему видовому разнообразию, чем в коммерческой поликультуре. Как и в деревенском методе, кофейные растения вводятся под покров исходного полога. Сопутствующие растения могут использоваться в быту и на рынке, давать пищу, топливо и лекарственное сырьё. Это создаёт самый высокий уровень «полезного разнообразия», достижимый в кофейном фермерстве. Кроме того, такая диверсификация культур помогает фермерам в периоды падения цен на кофе.

Коммерческая поликультура похожа на традиционную, но часть листвы удаляется, чтобы освободить место для большего количества кофейных кустов или деревьев, более выгодных фермеру. Деревья полога иногда обрезают, а эпифиты обычно удаляют. В этой системе всего два яруса: полог и кофе. Здесь могут потребоваться удобрения и пестициды. В этой системе урожайность кофе выше, а производство определяется исключительно рынком.

Система теневой монокультуры использует один, обычно обрезаемый вид деревьев для создания тени. Кофейные кусты высаживаются плотнее, а ферма выглядит очень организованной и ориентированной исключительно на рыночные продукты.

В Мексике, например, фермеры используют почти исключительно бобовые деревья (виды рода Inga) для затенения кофейных кустов. В Юго-Восточной Азии подходящими деревьями являются Erythrina subumbrans, Gliricidia sepium, Cassia siamea, Melia azedarach и Paulownia tomentosa (ценное древесное дерево)^[8].

Полное солнце или незатенённая монокультура представляет собой «современную» систему без полога. Кофейные кусты подвергаются воздействию прямых солнечных лучей и требуют большого количества химических удобрений и пестицидов, а также интенсивного ежегодного труда. Эта система даёт самый высокий выход продукции, но имеет большие экологические издержки.

Программа сертификации «Bird Friendly» («Дружественный птицам»), управляемая Смитсоновским центром перелётных птиц (SMBC), стала пионером многих исследований связи между птицами, кофе и фермерскими сообществами для понимания важности стандартов создания здоровых лесов^[2].

SMBC считается золотым стандартом сертификации теневого кофе. Хотя сертификация органического кофе не предусматривает требований к затенению, фермеры, выращивающие органический кофе, часто используют тень, так как листовой опад с верхнего полога служит естественным удобрением. Сертификация Rainforest Alliance требует определённого уровня затенения, но он может составлять всего 15 % площади земли^[9]. Исследование с участием любителей птиц и потребителей кофе в США предполагает, что потребление кофе «Bird Friendly» можно увеличить за счёт лучшего информирования о влиянии производства кофе на среду обитания птиц, уникальных свойствах такого кофе (включая высокое качество вкуса), различиях в стандартах сертификации и простых способах его покупки.