В местах, где энергия и ресурсы ограничены, организмы должны найти способы конкурировать или сохранять энергию, чтобы выжить. Энергия в экосистеме существует в нескольких формах, включая тепловую и световую энергию солнца; химическая энергия в молекулах, таких как сахара, жиры, белки и углеводы; тепло, выделяемое организмами в процессе обмена веществ и теряемое в окружающую среду; и кинетическая энергия или энергия движения. Сохранение энергии в экосистеме может включать в себя множество стратегий со стороны организмов, в том числе: минимизация потерь тепла, накопление химической энергии, максимизация сбора солнечной энергии и ограничение движение.
География тундры
Арктическая тундра расположена к югу от северного полюса и к северу от тайги или бореальных лесов, в основном между 55 и 70 градусами северной широты. Некоторые места, похожие на тундру, также существуют недалеко от Антарктиды, хотя они всегда покрыты снегом или льдом, а не настоящей тундрой. Из-за наклона Земли солнце находится низко над горизонтом, и его лучи должны пройти через большую часть атмосферы, прежде чем достичь тундры, что снижает общую солнечную энергию. Лето в арктической тундре короткое - всего от 50 до 60 дней, но в период солнцестояния солнце светит 24 часа или почти 24 часа в сутки. В то время тундра может получать столько же солнечной энергии, сколько некоторые тропические районы. Однако зима затягивается и темнеет, дни проходят без солнца или солнце встает над горизонтом на несколько часов.
Климат тундры
Из-за низкой солнечной радиации и географического положения в тундре очень холодно зимой (в среднем -30 градусов по Фаренгейту) и, как правило, относительно прохладно (от 37 до 54 градусов по Фаренгейту) летом. Количество осадков невелико - всего от 4 до 10 дюймов в год - и обычно выпадает в виде снега или льда. Постоянно мерзлый подслой почвы, называемый вечной мерзлотой, ухудшает дренаж, и низкие температуры замедляются. испарение и разложение, поэтому большая часть доступной энергии и питательных веществ в тундре существует в мертвых органических иметь значение. Во время летних оттепелей появляются болота, и множество цветущих растений, стаи насекомых и миллионы птиц пользуются быстротечным периодом тепла, чтобы запастись пищей. Перед возвращением зимы некоторые птицы и млекопитающие мигрируют на юг, а другие остаются, чтобы выдержать темноту и низкие температуры.
Сохранение энергии в тундровой растительности
Растения тундры и другая растительность обладают рядом приспособлений к холоду, ветру и низкой солнечной энергии. Они, как правило, маленькие и растут низко, чтобы согреться от земли, например лишайник и мох; они темного цвета, иногда красного цвета, чтобы лучше поглощать солнечный свет; они концентрируют большую часть своей биомассы и запасов пищи в корнях под землей, где теплее; они могут фотосинтезировать или использовать солнечную энергию при низких температурах и слабом освещении; у некоторых, включая арктическую иву, есть листья, покрытые «волосами», чтобы удерживать тепло; и они могут расти группами или циновками, чтобы защитить себя от ветра и холода, например, камнеломка хохлатая. Большинство тундровых растений - это многолетние, а не однолетние растения, которые оставляют листья на зиму для экономии энергии; а у некоторых есть цветы в форме тарелок, которые следуют по пути солнца, концентрируя солнечную энергию. Растения тундры также ускоряют процесс размножения за счет бутонизации или деления вместо размножения половым путем, что потребует больших затрат времени и энергии на производство семян. Кроме того, тундровый снег помогает защитить растения от холода и ветра.
Сохранение энергии у тундровых животных
Многие тундровые животные сохраняют тепловую энергию благодаря своей форме тела. Лемминги и медведи, например, короткие и коренастые, с короткими хвостами, ушами и конечностями; низкое отношение площади поверхности к объему означает, что тело теряет меньше тепла. У тундровых млекопитающих и некоторых птиц также густой мех или перья, несколько слоев меха, водонепроницаемые пальто или перья и / или перья или мех на нижней стороне ног, чтобы согреться. Песец во сне обвивает себя пушистым хвостом, как одеялом, а у гризли и белых медведей есть толстый слой жира или сала под кожей, который они изо всех сил стараются накопить, объедаясь во время коротких лето. Многие тундровые животные имеют темный цвет, чтобы поглощать солнечную энергию, хотя некоторые становятся белыми зимой, чтобы лучше избегать хищников. Интересно, что мех и кожа белого медведя на самом деле не белые. Мех, который полый и хорошо изолирует, чистый, отражает белый свет, но пропускает большую часть солнечного света, который поглощается черной кожей. Зимой медведи гризли и арктические суслики экономят энергию, бездействуя в берлогах на срок до шести-восьми месяцев, карибу опускают свои метаболизм, овцебыки ограничивают свою активность, а комары заменяют жидкости в своем организме естественным антифризом, называемым глицерином, чтобы избежать замораживание.
