Úspora energie v biomu Tundra

Na místech, kde je energie a zdrojů nedostatek, musí organismy najít způsob, jak konkurovat nebo šetřit energii, aby přežily. Energie v ekosystému existuje v několika formách, včetně tepelné a světelné energie ze slunce; chemická energie v molekulách, jako jsou cukry, tuky, bílkoviny a sacharidy; teplo vydávané organismy během metabolismu a ztracené do životního prostředí; a kinetická nebo pohybová energie. Úspora energie v ekosystému může zahrnovat různé strategie ze strany organismů, včetně minimalizace ztrát tepla, akumulace chemické energie, maximalizace sběru sluneční energie a omezení hnutí.

Arktická tundra leží v oblastech jižně od severního pólu a severně od tajgy nebo boreálních lesů, většinou mezi zeměpisnými šířkami 55 až 70 stupňů severně. Některá místa podobná tundře existují také poblíž Antarktidy, i když jsou vždy pokrytá sněhem nebo ledem a nejsou skutečnou tundrou. Kvůli naklonění Země leží slunce nízko na obzoru a jeho paprsky musí cestovat přes více atmosféry, než dosáhnou tundry, čímž se sníží celková sluneční energie. Léta v arktické tundře jsou krátká - pouze 50 až 60 dní - ale kolem slunovratu svítí slunce 24 hodin nebo téměř 24 hodin denně. V té době může tundra přijímat tolik sluneční energie jako některé tropické oblasti. Zima se však táhne dlouho a tma a dny ubíhají téměř bez slunce nebo slunce vychází na několik hodin těsně nad obzorem.

Kvůli nízkému slunečnímu záření a geografii je tundra v zimě extrémně chladná (průměrně -30 stupňů F) a v létě bývá relativně chladná (37 až 54 stupňů F). Srážky jsou nízké - pouze 4 až 10 palců za rok - a obvykle padají jako sníh nebo led. Trvale zmrzlá podvrstva půdy zvaná permafrost zhoršuje odvodnění a zpomaluje nízké teploty odpařování a rozklad, tolik dostupné energie a živin v tundře existuje v mrtvé organické hmota. Během letního tání se objevují bažiny a hojnost kvetoucích rostlin, roje hmyzu a miliony ptáků využívají prchavé období tepla k zásobování potravinami. Než se zima vrátí, někteří ptáci a savci migrují na jih, ale jiní zůstanou, aby vydrželi temnotu a chladné teploty.

Rostliny tundry a další vegetace se vyznačují řadou adaptací na chlad, vítr a nízkou sluneční energii. Mají tendenci být malé a rostou nízko, aby se jim ze země dostalo teplo, jako jsou lišejníky a mechy; jsou tmavé barvy - někdy červené - aby lépe absorbovaly sluneční světlo; koncentrují velkou část své biomasy a skladování potravin v kořenech pod zemí, kde je teplejší; mohou fotosyntetizovat nebo využívat sluneční energii při nízkých teplotách a slabém osvětlení; některé, včetně arktické vrby, mají listy „ochlupené“, aby se zachytily v horku; a mohou růst ve shlucích nebo rohožích, aby se chránily před větrem a chladem, jako je všívaný lomikámen. Většina rostlin v tundře jsou trvalky místo letniček, listy si nechávají přes zimu, aby šetřily energii; a některé mají květy ve tvaru misky, které sledují cestu slunce a koncentrují sluneční energii. Rostliny tundra také urychlují reprodukční proces pučíním nebo dělením namísto pohlavní reprodukce, což by vyžadovalo časově a energeticky náročnější produkci semen. Sníh tundry navíc pomáhá izolovat rostliny od chladu a větru.

Mnoho zvířat tundra šetří tepelnou energii prostřednictvím tvaru těla. Lemové a medvědi jsou například krátké a podsadité s krátkými ocasy, ušima a končetinami; nízký poměr povrchu k objemu znamená, že tělu uniká méně tepla. Savci tundry a někteří ptáci mají na spodní straně nohou také silnou srst nebo peří, více vrstev kožešiny, nepromokavé pláště nebo peří a / nebo peří nebo srst na spodní straně nohou. Polární liška omotává svůj hustý ocas kolem sebe jako přikrývku, když spí, a grizzly a lední medvědi mají tlustou vrstvu tuku nebo velrybí tuk pod kůží, který se během krátké doby tvrdě hromadí léta. Mnoho zvířat tundra má tmavou barvu, aby absorbovaly sluneční energii, i když některá v zimě zbělá, aby se lépe vyhnula predátorům. Je zajímavé, že srst a kůže ledního medvěda nejsou ve skutečnosti bílé. Srst - která je dutá a dobře izoluje - je čistá, odráží bílé světlo, ale umožňuje většinu slunečního záření, které je absorbováno černou kůží. V zimě medvědi grizzly a veverky polární šetří energii tím, že v doupatech spí až šest až osm měsíců, karibu snižují metabolismus, vousy pižma omezují jejich aktivitu a komáři nahrazují tekutiny v jejich tělech přírodním druhem nemrznoucí směsi zvané glycerol, aby zabránili zmrazení.