שימור אנרגיה בביומה הטונדרה

במקומות שבהם אנרגיה ומשאבים דלים, אורגניזמים חייבים למצוא דרכים להתחרות או לחסוך באנרגיה כדי לשרוד. אנרגיה במערכת אקולוגית קיימת בכמה צורות, כולל אנרגיית חום ואור מהשמש; אנרגיה כימית במולקולות, כגון סוכרים, שומנים, חלבונים ופחמימות; חום המופץ על ידי אורגניזמים במהלך חילוף החומרים ואובד לסביבה; ואנרגית קינטית או תנועה. חיסכון באנרגיה במערכת אקולוגית יכול לכלול מגוון אסטרטגיות מצד אורגניזמים, כולל למזער את אובדן החום, לאגור אנרגיה כימית, למקסם את אוסף האנרגיה הסולארית ולהגביל תְנוּעָה.

הטונדרה הארקטית שוכנת באזורים מדרום לקוטב הצפוני ומצפון ליערות הטייגה או ליערות הבוראליים, בעיקר בין קווי הרוחב 55-70 מעלות צפונה. כמה מקומות דמויי טונדרה קיימים גם ליד אנטארקטיקה, אם כי הם תמיד מכוסים שלג או קרח ולא טונדרה אמיתית. בגלל הטיה של כדור הארץ, השמש שוכבת נמוך באופק, וקרניה חייבות לנוע באטמוספירה נוספת לפני שמגיעה לטונדרה, ומפחיתה את סך האנרגיה הסולארית. הקיץ בטונדרה הארקטית הוא קצר - 50 עד 60 יום בלבד - אך סביב השמש, השמש זורחת 24 שעות או כמעט 24 שעות ביממה. באותה תקופה הטונדרה יכולה לקבל אנרגיה סולארית רבה כמו באזורים טרופיים מסוימים. החורף מתמשך זמן רב וחשוך, אולם הימים חולפים כמעט ללא שמש, או שהשמש זורחת ממש מעל האופק לכמה שעות.

בגלל קרינת השמש והגיאוגרפיה הנמוכה, הטונדרה קר מאוד בחורף (ממוצע של -30 מעלות צלזיוס) ונוטה להיות קריר יחסית (37 עד 54 מעלות צלזיוס) בקיץ. המשקעים נמוכים - רק 4 עד 10 אינץ 'בשנה - ובדרך כלל יורדים כשלג או כקרח. שכבת משנה קפואה לצמיתות של אדמה הנקראת permafrost הופכת את הניקוז לקוי וטמפרטורות קרות איטיות אידוי ופירוק, כל כך הרבה מהאנרגיה וחומרי המזון הזמינים בטונדרה קיימים באורגנים מתים חוֹמֶר. במהלך ההפשרות בקיץ מופיעים ביצות, ושפע של צמחים פורחים, נחילי חרקים ומיליוני ציפורים מנצלים את תקופת החום החולפת כדי להצטייד במזון. לפני שהחורף חוזר, כמה ציפורים ויונקים נודדים דרומה, אך אחרים נשארים כדי לסבול את החשיכה והטמפרטורות הקפואות.

צמחי טונדרה וצמחיה אחרת הם בעלי מספר התאמות לקור, לרוח ולאנרגיית השמש הנמוכה. הם נוטים להיות קטנים וגדלים כדי לקבל חום מהאדמה, כמו חזזיות וטחבים; הם בצבע כהה - לפעמים אדום - כדי לספוג טוב יותר את אור השמש; הם מרכזים חלק ניכר מהביומסה ואחסון המזון שלהם בשורשים מתחת לאדמה, שם הוא חם יותר; הם יכולים לעשות פוטוסינתזה, או לרתום את אנרגיית השמש, בטמפרטורות נמוכות ובאור נמוך; לחלקם, כולל ערבה ארקטית, עלים מכוסים "שיער" כדי להילכד בחום; והם עשויים לצמוח בגושים או מחצלות כדי להגן על עצמם מפני רוח וקור, כמו זפרפרג 'מצופה. רוב צמחי הטונדרה הם צמחים רב שנתיים במקום חד-שנתיים, ושומרים על העלים שלהם בחורף כדי לחסוך באנרגיה; ולחלקם פרחים בצורת צלחת העוקבים אחר נתיב השמש ומרכזים את אנרגיית השמש. צמחי טונדרה גם מזרזים את תהליך ההתרבות על ידי ניצני או חלוקה במקום רבייה מינית, מה שכרוך בייצור זרעים רב יותר וצורך זמן רב יותר. בנוסף, שלג הטונדרה מסייע בבידוד צמחים מפני הקור והרוח.

חיות טונדרה רבות שומרות על אנרגיית חום באמצעות צורת גופן. הלמים והדובים, למשל, הם קצרים וגמישים עם זנבות קצרים, אוזניים וגפיים; יחס שטח פנים ונפח נמוך פירושו שפחות חום בורח מהגוף. ליונקי טונדרה וכמה ציפורים יש גם פרווה או נוצות עבות, שכבות מרובות של פרווה, מעילים או נוצות אטומות למים ו / או נוצות או פרווה על החלק התחתון של כפות הרגליים כדי להתחמם. השועל הארקטי עוטף את זנבו השיחי סביב עצמו כמו שמיכה כשהוא ישן, ולדובי גריזלי וקוטב יש שכבה עבה של שומן או סומק מתחת לעור שלהם, שאותם הם עובדים קשה לצבור על ידי גרגור במהלך הקצר קיץ. חיות טונדרה רבות הן בצבע כהה כדי לספוג את אנרגיית השמש, אם כי חלקן הופכות לבנות בחורף כדי להתחמק טוב יותר מטורפים. מעניין שפרוות ועור דובי הקוטב אינם ממש לבנים. הפרווה - שהיא חלולה ומבודדת היטב - צלולה, מחזירה אור לבן אך מאפשרת במרבית אור השמש, הנספג בעור השחור. בחורף דובי גריז וסנאי קרקע ארקטייים חוסכים באנרגיה בכך שהם הולכים רדומים במאורות עד שישה עד שמונה חודשים. מטבוליזם, שוורי מושק מגבילים את פעילותם ויתושים מחליפים את הנוזלים בגופם בסוג טבעי של נוזל קירור הנקרא גליצרול שיש לשמור עליו קְפִיאָה.