Збереження енергії в біомі тундри

У місцях, де енергії та ресурсів недостатньо, організми повинні знайти способи конкурувати чи зберігати енергію, щоб вижити. Енергія в екосистемі існує у декількох формах, включаючи теплову та світлову енергію від сонця; хімічна енергія в молекулах, таких як цукри, жири, білки та вуглеводи; тепло, що виділяється організмами під час обміну речовин і втрачається в навколишнє середовище; і кінетична або енергія руху. Збереження енергії в екосистемі може включати різні стратегії з боку організмів, зокрема мінімізація втрат тепла, накопичення хімічної енергії, максимізація збору сонячної енергії та обмеження рух.

Арктична тундра лежить в регіонах на південь від північного полюса і на північ від тайгових або бореальних лісів, переважно між широтами 55 і 70 градусів північного напрямку. Деякі місця, схожі на тундру, існують також поблизу Антарктиди, хоча вони завжди вкриті снігом або льодом і не є справжньою тундрою. Через нахил Землі Сонце лежить низько на горизонті, і його промені повинні пройти більше атмосфери, перш ніж дійти до тундри, зменшуючи загальну сонячну енергію. Літо в арктичній тундрі коротке - лише від 50 до 60 днів - але навколо сонцестояння сонце світить 24 години або майже 24 години на добу. На той час тундра може отримувати стільки сонячної енергії, скільки деякі тропічні райони. Однак зима затягується довго і темно, і дні йдуть майже без сонця, або сонце піднімається просто над горизонтом на кілька годин.

Через низьку сонячну радіацію та географічне положення взимку тундра надзвичайно холодна (в середньому -30 градусів за Фаренгейтом), а влітку, як правило, є відносно прохолодною (від 37 до 54 градусів за Фаренгейтом). Опадів мало - лише 4-10 дюймів на рік - і зазвичай випадає у вигляді снігу або льоду. Постійно замерзлий підшар ґрунту, званий вічною мерзлотою, робить дренаж поганим, а холодні температури повільними випаровування та розкладання, стільки доступної енергії та поживних речовин у тундрі існує у мертвих органіках матерія. Під час літніх відлиг з’являються болота, і рясні квітучі рослини, зграї комах та мільйони птахів користуються швидкоплинним теплом, щоб запастися їжею. Перш ніж повернутися зима, деякі птахи та ссавці мігрують на південь, але інші залишаються, щоб витримати темряву та холодну температуру.

Рослини тундри та інша рослинність мають ряд пристосувань до холоду, вітру та низької сонячної енергії. Вони, як правило, маленькі і ростуть низько, щоб отримати тепло від землі, наприклад лишайників та мохів; вони темного кольору - іноді червоного - для кращого поглинання сонячного світла; вони концентрують значну частину своєї біомаси та запасів їжі в коренях під землею, де тепліше; вони можуть фотосинтезувати або використовувати сонячну енергію при низьких температурах та слабкому освітленні; деякі, в тому числі арктична верба, мають покриті «волоссям» листя, щоб затримати їх у спеку; і вони можуть рости грудочками або циновками, щоб захистити себе від вітру та холоду, таких як хохлатий рум'янець. Більшість рослин тундри є багаторічними рослинами замість однорічних, зберігаючи листя протягом зими для економії енергії; а деякі мають квіти у формі посуду, які йдуть по шляху сонця, концентруючи сонячну енергію. Рослини тундри також пришвидшують процес розмноження шляхом окулірування або ділення замість розмноження статевим шляхом, що залучає більше часу та енергоємних продуктів насіння. Крім того, сніг тундри допомагає ізолювати рослини від холоду та вітру.

Багато тварин тундри зберігають теплову енергію завдяки своїй формі тіла. Наприклад, лемінги та ведмеді короткі та кремезні з короткими хвостами, вухами та кінцівками; низьке відношення площі поверхні до об’єму означає, що менше тіла відходить від тіла. Ссавці тундри та деякі птахи також мають густе хутро або пір’я, багатошаровий шар хутра, водонепроникні пальто або пір’я та / або пір’я або хутро на нижній стороні ніг, щоб зберегти тепло. Песець обвиває кущастий хвіст навколо себе, як ковдру, коли спить, а грізлі та білі ведмеді мають товстий шар жиру або жиру під шкірою, який вони наполегливо накопичують, накопичуючи їх за короткий час літа. Багато тварин тундри мають темний колір, щоб поглинати енергію сонця, хоча деякі взимку біліють, щоб краще уникати хижаків. Цікаво, що хутро та шкіра білого ведмедя насправді не білі. Шерсть - порожниста і добре ізолює - прозора, відбиває біле світло, але пропускає більшу частину сонячного світла, яке поглинається чорною шкірою. Взимку ведмеді-грізлі та арктичні ховрах зберігають енергію, перебуваючи в бездіяльності в лігвах до шести-восьми місяців, карібу опускають їх метаболізму, мускусні воли обмежують свою активність, а комари замінюють рідини в організмі природним антифризом, що називається гліцерином, щоб уникнути замороження.