In luoghi dove l'energia e le risorse sono scarse, gli organismi devono trovare il modo di competere o conservare energia per sopravvivere. L'energia in un ecosistema esiste in varie forme, tra cui calore e energia luminosa proveniente dal sole; energia chimica in molecole, come zuccheri, grassi, proteine e carboidrati; calore emesso dagli organismi durante il metabolismo e perso nell'ambiente; e energia cinetica o di movimento. La conservazione dell'energia in un ecosistema può comportare una varietà di strategie da parte degli organismi, tra cui la riduzione al minimo della perdita di calore, l'immagazzinamento dell'energia chimica, la massimizzazione della raccolta di energia solare e la limitazione dei movimenti.
Geografia della Tundra
La tundra artica si trova nelle regioni appena a sud del polo nord e a nord della taiga o foreste boreali, per lo più tra le latitudini di 55 e 70 gradi nord. Alcuni posti simili alla tundra esistono anche vicino all'Antartide, sebbene siano sempre coperti di neve o di ghiaccio e non siano la vera tundra. A causa dell'inclinazione della Terra, il sole si trova in basso sull'orizzonte, ei suoi raggi devono viaggiare attraverso più atmosfera prima di raggiungere la tundra, riducendo l'energia solare totale. Le estati nella tundra artica sono brevi - solo da 50 a 60 giorni - ma attorno al solstizio, il sole splende 24 ore o quasi 24 ore al giorno. A quel tempo, la tundra può ricevere tanta energia solare come alcune aree tropicali. L'inverno si trascina lungo e buio, tuttavia, e i giorni passano senza quasi il sole, o il sole sorge appena sopra l'orizzonte per alcune ore.
Clima della Tundra
A causa del basso solare radiazione e geografia, la tundra è estremamente fredda in inverno (media -30 gradi F) e tende ad essere relativamente fresca (da 37 a 54 gradi F) in estate. Le precipitazioni sono basse - solo da 4 a 10 pollici all'anno - e solitamente cadono come neve o ghiaccio. Un substrato di suolo permanentemente ghiacciato chiamato permafrost rende il drenaggio scarso, e le basse temperature rallentano l'evaporazione e la decomposizione, quindi gran parte dell'energia disponibile e dei nutrienti nella tundra esistono in materia organica morta. Durante l'estate si scioglie, appaiono paludi e una profusione di piante in fiore, sciami di insetti e milioni di uccelli approfittano del fugace periodo di calore per fare scorta di cibo. Prima dei ritorni invernali, alcuni uccelli e mammiferi migrano verso sud, ma altri restano per sopportare l'oscurità e le temperature gelide.
Conservazione dell'energia nella vegetazione della tundra
Le piante della tundra e altra vegetazione possiedono una serie di adattamenti al freddo, al vento e alla bassa energia solare. Tendono ad essere piccoli e si abbassano per ottenere calore dal suolo, come licheni e muschi; sono di colore scuro - a volte rosso - per assorbire meglio la luce solare; concentrano gran parte della loro biomassa e stoccaggio di cibo nelle radici sotterranee, dove è più caldo; possono fotosintetizzare o sfruttare l'energia del sole, a basse temperature e scarsa illuminazione; alcuni, compreso il salice artico, hanno foglie coperte di "capelli" da intrappolare in calore; e possono crescere in ciuffi o stuoie per proteggersi dal vento e dal freddo, come la sassifraga a ciuffi. La maggior parte delle piante della tundra sono perenni anziché annuali, mantenendo le foglie durante l'inverno per risparmiare energia; e alcuni hanno fiori a forma di piatto che seguono il percorso del sole, concentrando l'energia solare. Le piante della tundra accelerano anche il processo di riproduzione germogliare o dividere invece di riprodursi sessualmente, il che comporterebbe una produzione di semi più dispendiosa in termini di tempo e di energia. Inoltre, la neve della tundra aiuta a isolare le piante dal freddo e dal vento.
Conservazione dell'energia negli animali della tundra
Molti animali della tundra conservano l'energia termica attraverso la loro forma fisica. Lemmings e orsi, per esempio, sono corti e tozzi con code corte, orecchie e arti; un basso rapporto superficie-volume significa meno calore sfugge al corpo. I mammiferi della tundra e alcuni uccelli hanno anche una fitta pelliccia o piume, strati multipli di pelliccia, cappotti impermeabili o piume e /o piume o pellicce sul lato inferiore dei piedi per tenerli al caldo. La volpe artica avvolge la coda folta su se stesso come una coperta quando dorme e grigio e orsi polari hanno uno spesso strato di grasso o grasso sotto la pelle, che lavorano duramente per accumulare da rimpinzarsi durante le brevi estati. Molti animali della tundra sono di colore scuro per assorbire l'energia del sole, anche se alcuni diventano bianchi in inverno per sfuggire ai predatori. È interessante notare che la pelliccia e la pelle dell'orso polare non sono effettivamente bianche. La pelliccia - che è cava e isola bene - è limpida, riflettendo la luce bianca ma permettendo in più la luce del sole, che viene assorbita dalla pelle nera. In inverno, orsi grizzly e scoiattoli a terra artici risparmiare energia andando in letargo in tane per un massimo di sei-otto mesi, caribù abbassare il loro metabolismo, limitare buoi muschiati la loro attività e le zanzare sostituire i fluidi nei loro corpi con una specie naturale di antigelo chiamato glicerolo per evitare il congelamento.
