Запазване на енергията в биома на тундрата

На места, където енергията и ресурсите са оскъдни, организмите трябва да намерят начини да се състезават или да пестят енергия, за да оцелеят. Енергията в една екосистема съществува в няколко форми, включително топлинна и светлинна енергия от слънцето; химическа енергия в молекули, като захари, мазнини, протеини и въглехидрати; топлина, отделяна от организмите по време на метаболизма и загубена за околната среда; и кинетична или енергия на движение. Пестенето на енергия в една екосистема може да включва различни стратегии от страна на организмите, включително минимизиране на загубите на топлина, съхраняване на химическа енергия, максимизиране на събирането на слънчева енергия и ограничаване движение.

Арктическата тундра се намира в региони точно на юг от северния полюс и на север от тайгата или бореалните гори, най-вече между географските ширини от 55 и 70 градуса на север. Някои места, подобни на тундра, съществуват и близо до Антарктида, въпреки че те винаги са покрити със сняг или лед и не са истински тундри. Поради наклона на Земята, слънцето лежи ниско на хоризонта и неговите лъчи трябва да пътуват през повече атмосфера, преди да достигнат тундрата, намалявайки общата слънчева енергия. Лятото в арктическата тундра е кратко - само от 50 до 60 дни - но около слънцестоенето слънцето грее 24 часа или почти 24 часа на ден. По това време тундрата може да получи толкова слънчева енергия, колкото някои тропически райони. Зимата обаче се влачи дълго и тъмно и дните минават почти без слънце или слънцето се издига точно над хоризонта за няколко часа.

Поради ниската слънчева радиация и географията, тундрата е изключително студена през зимата (средно -30 градуса F) и има тенденция да бъде относително хладна (37 до 54 градуса F) през лятото. Валежите са ниски - само 4 до 10 инча годишно - и обикновено падат като сняг или лед. Трайно замръзнал подслой от почвата, наречен вечна слана, прави дренажа лош и ниските температури бавни изпаряване и разлагане, толкова голяма част от наличната енергия и хранителни вещества в тундрата съществуват в мъртвите органични вещества материя. По време на летните размразявания се появяват блата и изобилие от цъфтящи растения, рояци насекоми и милиони птици се възползват от мимолетния период на топлина, за да се запасят с храна. Преди да се върне зимата, някои птици и бозайници мигрират на юг, но други остават да издържат на тъмнината и хладните температури.

Тундровите растения и друга растителност притежават редица адаптации към студа, вятъра и ниската слънчева енергия. Те са склонни да бъдат малки и да растат ниско, за да получат топлина от земята, като лишеи и мъхове; те са тъмни на цвят - понякога червени - за по-добро абсорбиране на слънчевата светлина; те концентрират голяма част от своята биомаса и хранилището на храни в корените под земята, където е по-топло; те могат да фотосинтезират или да използват слънчевата енергия при ниски температури и слаба светлина; някои, включително арктическата върба, имат покрити с "коса" листа, които да хванат в топлина; и те могат да растат на буци или изтривалки, за да се предпазят от вятър и студ, като кичурник. Повечето тундрови растения са трайни насаждения, вместо едногодишни, запазвайки листата си през зимата, за да пестят енергия; а някои имат цветя с форма на ястие, които следват пътя на слънцето, концентрирайки слънчевата енергия. Растенията на тундрата също ускоряват процеса на размножаване чрез пъпкуване или разделяне, вместо да се възпроизвеждат по полов път, което би отнело повече време и енергия, отнемащо производството на семена. В допълнение, тундровият сняг помага да се изолират растенията от студа и вятъра.

Много животни от тундра запазват топлинната енергия чрез формата на тялото си. Лемингите и мечките например са къси и набити с къси опашки, уши и крайници; ниското съотношение на повърхността към обема означава, че по-малко топлина излиза от тялото. Бозайниците от тундра и някои птици също имат гъста козина или пера, множество слоеве козина, водоустойчиви палта или пера и / или пера или козина от долната страна на краката си, за да се затоплят. Арктическата лисица обвива храсталата си опашка около себе си като одеяло, когато спи, а гризли и полярни мечки имат дебел слой мазнини или мазнини под кожата им, които те работят усилено, за да се натрупват, като се появяват по време на късото лято. Много животни от тундра са с тъмен цвят, за да поемат слънчевата енергия, въпреки че някои побеляват през зимата, за да избегнат по-добре хищниците. Интересното е, че козината и кожата на бялата мечка всъщност не са бели. Козината - която е куха и изолира добре - е бистра, отразяваща бяла светлина, но позволяваща по-голямата част от слънчевата светлина, която се абсорбира от черната кожа. През зимата мечките гризли и арктическите земни катерици пестят енергия, като спят в бърлоги до шест до осем месеца, карибу понижават метаболизма, мускусните волове ограничават активността си и комарите заместват течностите в телата си с естествен вид антифриз, наречен глицерол, за да предпазят от замръзване.