Op plaatsen waar energie en hulpbronnen schaars zijn, moeten organismen manieren vinden om te concurreren of energie te besparen om te kunnen overleven. Energie in een ecosysteem bestaat in verschillende vormen, waaronder warmte- en lichtenergie van de zon; chemische energie in moleculen, zoals suikers, vetten, eiwitten en koolhydraten; warmte afgegeven door organismen tijdens het metabolisme en verloren aan het milieu; en kinetische of bewegingsenergie. Energie besparen in een ecosysteem kan verschillende strategieën van organismen met zich meebrengen, waaronder: het verlies van warmte minimaliseren, chemische energie opslaan, het verzamelen van zonne-energie maximaliseren en het beperken van beweging.
Toendra Geografie
De arctische toendra ligt in regio's net ten zuiden van de noordpool en ten noorden van de taiga of boreale bossen, meestal tussen de breedtegraden van 55 en 70 graden noorderbreedte. Er zijn ook toendra-achtige plaatsen in de buurt van Antarctica, hoewel ze altijd bedekt zijn met sneeuw of ijs en geen echte toendra zijn. Vanwege de kanteling van de aarde staat de zon laag aan de horizon en moeten haar stralen door meer atmosfeer reizen voordat ze de toendra bereiken, waardoor de totale zonne-energie afneemt. De zomers in de Arctische toendra zijn kort - slechts 50 tot 60 dagen - maar rond de zonnewende schijnt de zon 24 uur of bijna 24 uur per dag. Op dat moment kan de toendra evenveel zonne-energie ontvangen als sommige tropische gebieden. De winter duurt echter lang en donker en er gaan dagen voorbij zonder zon, of de zon komt een paar uur net boven de horizon op.
Toendra Klimaat
Vanwege de lage zonnestraling en de geografie is de toendra in de winter extreem koud (gemiddeld -30 graden F) en in de zomer relatief koel (37 tot 54 graden F). Neerslag is laag - slechts 4 tot 10 inch per jaar - en valt meestal als sneeuw of ijs. Een permanent bevroren onderlaag van grond, permafrost genaamd, maakt de drainage slecht en koude temperaturen vertragen verdamping en ontbinding, zoveel van de beschikbare energie en voedingsstoffen in de toendra bestaan in dood organisch er toe doen. Tijdens de zomerdooien verschijnen moerassen en een overvloed aan bloeiende planten, zwermen insecten en miljoenen vogels profiteren van de vluchtige periode van warmte om voedsel in te slaan. Voordat de winter terugkeert, trekken sommige vogels en zoogdieren naar het zuiden, maar anderen blijven om de duisternis en ijskoude temperaturen te doorstaan.
Behoud van energie in toendravegetatie
Toendraplanten en andere vegetatie hebben een aantal aanpassingen aan de kou, wind en lage zonne-energie. Ze zijn meestal klein en groeien laag om warmte van de grond te krijgen, zoals korstmossen en mossen; ze zijn donker van kleur - soms rood - om zonlicht beter te absorberen; ze concentreren een groot deel van hun biomassa en voedselopslag in ondergrondse wortels, waar het warmer is; ze kunnen fotosynthetiseren of de energie van de zon benutten bij lage temperaturen en weinig licht; sommige, waaronder arctische wilg, hebben met "haar" bedekte bladeren om de warmte vast te houden; en ze kunnen groeien in bosjes of matten om zichzelf te beschermen tegen wind en kou, zoals getufte steenbreek. De meeste toendraplanten zijn vaste planten in plaats van eenjarige planten, die hun bladeren in de winter behouden om energie te besparen; en sommige hebben schotelvormige bloemen die het pad van de zon volgen en de zonne-energie concentreren. Toendraplanten versnellen ook het reproductieproces door te ontluiken of te delen in plaats van zich seksueel voort te planten, wat meer tijd en energieverslindende zaadproductie met zich mee zou brengen. Bovendien helpt toendra-sneeuw planten tegen kou en wind te isoleren.
Behoud van energie in toendradieren
Veel toendradieren behouden warmte-energie door hun lichaamsvorm. Lemmingen en beren zijn bijvoorbeeld kort en gedrongen met korte staarten, oren en ledematen; een lage oppervlakte-tot-volume verhouding betekent dat er minder warmte aan het lichaam ontsnapt. Toendra-zoogdieren en sommige vogels hebben ook een dikke vacht of veren, meerdere lagen vacht, waterdichte jassen of veren en/of veren of vacht aan de onderkant van hun voeten om warm te blijven. De poolvos wikkelt zijn pluimstaart als een deken om zich heen als hij slaapt, en grizzlyberen en ijsberen hebben een dikke laag vet of blubber onder hun huid, waar ze hard aan werken om zich op te hopen door tijdens de korte zomers. Veel toendradieren zijn donker van kleur om de energie van de zon te absorberen, hoewel sommige in de winter wit worden om roofdieren beter te kunnen ontwijken. Interessant is dat de vacht en huid van ijsberen niet echt wit zijn. De vacht - die hol is en goed isoleert - is helder, reflecteert wit licht maar laat het meeste zonlicht door, dat wordt geabsorbeerd door de zwarte huid. In de winter besparen grizzlyberen en arctische grondeekhoorns energie door zes tot acht maanden in holen te slapen. stofwisseling, muskusossen beperken hun activiteit en muggen vervangen de vloeistoffen in hun lichaam door een natuurlijk soort antivries, glycerol genaamd, om bevriezen.
