Ekologerna Ivette Perfecto och John Vandermeer från University of Michigan har studerat latinamerikanska kaffeodlingar i ett kvartssekel, och de spårade återhämtningen av tropiska skogar i Nicaragua efter 1988 års orkan Joan i nästan 20 år.

Så, när orkanen Maria drabbade Puerto Rico som en kategori 4-storm i september 2017, Perfecto och Vandermeer hade vissa förväntningar på typen och omfattningen av skador som stormen skulle tillfoga kaffeindustrin, länge en ryggrad i öns jordbrukssektor.

Men när de analyserade data som samlats in på 28 Puerto Rico kaffegårdar mindre än ett år efter Maria och jämförde det med 2013 data från samma gårdar, många av dessa förväntningar flög direkt ut genom fönstret.

En av de största överraskningarna:Det fanns ingen koppling mellan mängden skugga på en kaffefarm – ett nyckelmått på förvaltningens intensitet – och skador från orkanen.

Förväntningarna från Perfecto och Vandermeer som gick in i orkanen Maria-studien var att skuggträd skulle fungera som vindskydd och att skador på kaffeplantor skulle vara mindre allvarliga i dessa "agroforestry-system" än på gårdar utan träd.

Medan de flesta av de Puerto Ricanska kaffegårdarna förlorade en hel del skugga - i genomsnitt 37,5 % förlust av baldakin - fanns det "ingen relation" mellan mängden skugga på en gård och skador på dess kaffeplantor, forskarna rapporterar i en studie planerad till publicering 30 oktober in Vetenskapliga rapporter , en naturtidning.

Istället, forskarna observerade en enorm variation.

En möjlig förklaring:Ja, den vindskyddande effekten av skuggträd är verklig, men det har gränser. Maria var den starkaste orkanen som drabbat Puerto Rico sedan 1928, med ihållande vindar på 155 mph.

"Täckning av kapell med relativt stora skuggande träd kommer sannolikt att vara effektivt för att ge ett visst vindskydd av kaffeplantor, sa Perfecto, en professor vid U-M Skolan för miljö och hållbarhet och första författare till studien. "Men när vindarna är så starka, dessa träd är välta, och deras stammar och baldakiner kan göra avsevärd skada på kaffeträden nedanför."

Över hela Latinamerika under de senaste decennierna, många kaffebönder har övergett traditionella skuggodlingstekniker, där växterna odlas under ett mångsidigt tak av träd. I ett försök att öka produktionen, mycket av arealen har konverterats till "solkaffe, " vilket innebär att tunna taket eller ta bort det helt.

Det är också sant på kaffegårdar på Puerto Rico, som huvudsakligen är klustrade i öns centrala västra region. Dessa gårdar kan placeras längs en förvaltningsintensiveringsgradient som sträcker sig från mycket olika skuggade system med ett skogsliknande tak (minst intensifierat) till kaffemonokulturer utan skuggträd (mest intensifierade).

Med tanke på detta breda utbud av ledarstilar, Puerto Rico erbjöd U-M-forskarna ett utmärkt modellsystem för att studera kaffeodlingarnas förmåga att motstå orkanskador och återhämta sig efteråt. Det är en forskningsfråga som är särskilt viktig i samband med ett föränderligt klimat, med möjlighet till allt oftare intensiva orkaner.

Den U-M-ledda studien undersökte både motstånd, definieras som i vilken grad ett system tål skador, och motståndskraft, i vilken grad ett system återgår till sitt ursprungliga tillstånd efter att ha blivit stört.

Medan ledningsstil på en given kaffefarm visade sig vara en dålig förutsägelse av antingen motstånd eller motståndskraft, det socioekonomiska sammanhanget för enskilda gårdar verkar vara en bättre indikator, enligt forskarna.

Vikten av socioekonomiska sammanhang kan ses genom att undersöka en nyckelspelare på vilken gård eller trädgård som helst:ogräs.

Orkanen Maria minskade skuggan på Puerto Ricos kaffeodlingar, som stimulerade tillväxten av ogräs. Gräs, starr och bredbladiga ogräs bildade naturliga spaljéer som lät vinrankor spridas till kaffebuskar, där de snart slukade och kvävde växterna.

Bönder som hade resurser att anställa arbetare eller köpa ogräsmedel kunde snabbt rensa ogräs innan vinrankorna tog över.

Men fattiga eller handikappade bönder kunde inte ge ett snabbt svar efter stormen. När vinstockar klättrar upp på kaffebuskar, sprutning av herbicider är inte längre ett alternativ, och den erforderliga arbetskraften ökar dramatiskt.

"Dessa processer gör kaffeodlingarnas motståndskraft mot orkanstörningar i Puerto Rico delvis till en funktion av skugga ... men också, och kanske ännu viktigare, en funktion av jordbrukarens socioekonomiska ställning, " skrev författarna. "Med andra ord, systemets motståndskraft är en egenskap hos socioekologiska faktorer."

Dessutom, några bönder som hade tillräckligt med pengar för att gödsla sina kaffeplantor verkade ha klarat stormen bättre än de som inte gödslade, enligt forskarna. Gödselmedel (antingen organiskt eller konventionellt) kan främja tillväxten av ett välutvecklat rotsystem, som kan hjälpa växter att stå emot hårda vindar och kraftiga regn.

Det U-M-ledda forskarteamet genomförde en undersökning av 36 Puerto Ricanska kaffegårdar 2013. Studien inkluderade mätningar av skuggtäcke och andra variabler, samt intervjuer med jordbrukare för att få uppgifter om utgifter för bekämpningsmedel, herbicider och gödningsmedel.

Åtta av de 36 gårdarna övergavs efter orkanen Maria. De återstående 28 gårdar undersöktes på nytt mellan februari och juli 2018. En delmängd av 10 gårdar valdes ut för en detaljerad undersökning av viktiga skadedjur på fastigheten. Intervjuer med lantbrukare på de 10 intensivt provtagna gårdarna genomfördes i augusti 2018.

Den beräknade kaffeskörden 2018 för de 10 intensivt studerade gårdarna var i genomsnitt 219 kg gröna kaffebönor per hektar, jämfört med ett medeltal före orkanen på 1, 272 kilo per hektar för åren 2010 till 2012.