Dans les endroits où l'énergie et les ressources sont rares, les organismes doivent trouver des moyens de rivaliser ou de conserver l'énergie pour survivre. L'énergie dans un écosystème existe sous plusieurs formes, y compris l'énergie thermique et lumineuse du soleil; l'énergie chimique dans les molécules, telles que les sucres, les graisses, les protéines et les glucides; chaleur dégagée par les organismes au cours du métabolisme et perdue dans l'environnement; et l'énergie cinétique ou de mouvement. La conservation de l'énergie dans un écosystème peut impliquer une variété de stratégies de la part des organismes, y compris minimiser la perte de chaleur, stocker l'énergie chimique, maximiser la collecte de l'énergie solaire et restreindre mouvement.
Géographie de la toundra
La toundra arctique se situe dans des régions juste au sud du pôle nord et au nord de la taïga ou des forêts boréales, principalement entre les latitudes 55 et 70 degrés nord. Certains endroits semblables à la toundra existent également près de l'Antarctique, bien qu'ils soient toujours recouverts de neige ou de glace et qu'ils ne soient pas une vraie toundra. En raison de l'inclinaison de la Terre, le soleil se trouve bas sur l'horizon et ses rayons doivent traverser plus d'atmosphère avant d'atteindre la toundra, réduisant ainsi l'énergie solaire totale. Les étés dans la toundra arctique sont courts - seulement 50 à 60 jours - mais autour du solstice, le soleil brille 24 heures ou presque 24 heures par jour. A cette époque, la toundra peut recevoir autant d'énergie solaire que certaines zones tropicales. Cependant, l'hiver s'éternise et s'éternise et les jours passent presque sans soleil, ou le soleil se lève juste au-dessus de l'horizon pendant quelques heures.
Climat de la toundra
En raison du faible rayonnement solaire et de la géographie, la toundra est extrêmement froide en hiver (en moyenne -30 degrés F) et a tendance à être relativement fraîche (37 à 54 degrés F) en été. Les précipitations sont faibles - seulement 4 à 10 pouces par an - et tombent généralement sous forme de neige ou de glace. Une sous-couche de sol gelée en permanence appelée pergélisol rend le drainage médiocre et ralentit les températures froides l'évaporation et la décomposition, une grande partie de l'énergie et des nutriments disponibles dans la toundra existent dans les matières organiques mortes. matière. Lors des dégels d'été, des tourbières apparaissent et une profusion de plantes fleuries, des essaims d'insectes et des millions d'oiseaux profitent de la période de chaleur passagère pour faire le plein de nourriture. Avant le retour de l'hiver, certains oiseaux et mammifères migrent vers le sud, mais d'autres restent pour supporter l'obscurité et les températures glaciales.
Conservation de l'énergie dans la végétation de la toundra
Les plantes de la toundra et d'autres végétaux possèdent un certain nombre d'adaptations au froid, au vent et à la faible énergie solaire. Ils ont tendance à être petits et à pousser bas pour obtenir de la chaleur du sol, comme le lichen et les mousses; ils sont de couleur sombre -- parfois rouge -- pour mieux absorber la lumière du soleil; ils concentrent une grande partie de leur biomasse et de leur stockage de nourriture dans les racines souterraines, où il fait plus chaud; ils peuvent effectuer la photosynthèse, ou exploiter l'énergie du soleil, à basse température et à faible luminosité; certains, y compris le saule arctique, ont des feuilles couvertes de « poils » pour piéger la chaleur; et ils peuvent pousser en touffes ou en nattes pour se protéger du vent et du froid, comme la saxifrage en touffe. La plupart des plantes de la toundra sont vivaces au lieu d'annuelles, gardant leurs feuilles pendant l'hiver pour économiser de l'énergie; et certains ont des fleurs en forme de plat qui suivent la trajectoire du soleil, concentrant l'énergie solaire. Les plantes de la toundra accélèrent également le processus de reproduction en bourgeonnant ou en se divisant au lieu de se reproduire par voie sexuée, ce qui impliquerait une production de graines plus longue et consommatrice d'énergie. De plus, la neige de la toundra aide à isoler les plantes du froid et du vent.
Conservation de l'énergie chez les animaux de la toundra
De nombreux animaux de la toundra conservent l'énergie thermique grâce à la forme de leur corps. Les lemmings et les ours, par exemple, sont petits et trapus avec une queue, des oreilles et des membres courts; un faible rapport surface/volume signifie que moins de chaleur s'échappe du corps. Les mammifères de la toundra et certains oiseaux ont également une fourrure ou des plumes épaisses, plusieurs couches de fourrure, des manteaux ou des plumes imperméables et/ou des plumes ou de la fourrure sur le dessous de leurs pieds pour rester au chaud. Le renard arctique enroule sa queue touffue autour de lui comme une couverture quand il dort, et les grizzlis et les ours polaires ont un épaisse couche de graisse ou de graisse sous la peau, qu'ils s'efforcent d'accumuler en se gorgeant pendant la courte étés. De nombreux animaux de la toundra sont de couleur sombre pour absorber l'énergie du soleil, bien que certains deviennent blancs en hiver pour mieux échapper aux prédateurs. Fait intéressant, la fourrure et la peau de l'ours polaire ne sont pas réellement blanches. La fourrure - qui est creuse et isole bien - est claire, réfléchissant la lumière blanche mais laissant passer la plupart des rayons du soleil, qui sont absorbés par la peau noire. En hiver, les grizzlis et les spermophiles arctiques conservent leur énergie en dormant dans des tanières jusqu'à six à huit mois, les caribous baissent leur métabolisme, les bœufs musqués limitent leur activité et les moustiques remplacent les fluides de leur corps par un antigel naturel appelé glycérol pour éviter gelé.