Di tempat-tempat di mana energi dan sumber daya langka, organisme harus mencari cara untuk bersaing atau menghemat energi untuk bertahan hidup. Energi dalam suatu ekosistem ada dalam beberapa bentuk, termasuk panas dan energi cahaya dari matahari; energi kimia dalam molekul, seperti gula, lemak, protein dan karbohidrat; panas yang dilepaskan oleh organisme selama metabolisme dan hilang ke lingkungan; dan energi kinetik atau gerak. Menghemat energi dalam suatu ekosistem dapat melibatkan berbagai strategi di pihak organisme, termasuk meminimalkan hilangnya panas, menyimpan energi kimia, memaksimalkan pengumpulan energi matahari, dan membatasi pergerakan.
Geografi Tundra
Tundra Arktik terletak di daerah tepat di selatan kutub utara dan di utara hutan taiga atau boreal, kebanyakan antara garis lintang 55 dan 70 derajat utara. Beberapa tempat mirip tundra juga ada di dekat Antartika, meskipun selalu tertutup salju atau es dan bukan tundra sejati. Karena kemiringan Bumi, matahari terletak rendah di cakrawala, dan sinarnya harus melewati lebih banyak atmosfer sebelum mencapai tundra, sehingga mengurangi total energi matahari. Musim panas di tundra Arktik berlangsung singkat — hanya 50 hingga 60 hari — tetapi di sekitar titik balik matahari, matahari bersinar 24 jam atau hampir 24 jam sehari. Saat itu, tundra dapat menerima energi matahari sebanyak beberapa daerah tropis. Namun, musim dingin berlangsung lama dan gelap, dan hari-hari berlalu tanpa matahari, atau matahari terbit tepat di atas cakrawala selama beberapa jam.
Iklim Tundra
Karena radiasi matahari dan geografi yang rendah, tundra sangat dingin di musim dingin (rata-rata -30 derajat F) dan cenderung relatif sejuk (37 hingga 54 derajat F) di musim panas. Curah hujan rendah – hanya 4 hingga 10 inci per tahun – dan biasanya turun sebagai salju atau es. Sublapisan tanah yang membeku secara permanen yang disebut permafrost membuat drainase menjadi buruk, dan suhu dingin memperlambat penguapan dan dekomposisi, sehingga banyak energi dan nutrisi yang tersedia di tundra ada dalam bahan organik mati. Selama pencairan musim panas, rawa-rawa muncul, dan banyak tanaman berbunga, kawanan serangga, dan jutaan burung memanfaatkan periode panas yang singkat untuk menimbun makanan. Sebelum musim dingin kembali, beberapa burung dan mamalia bermigrasi ke selatan, tetapi yang lain bertahan untuk bertahan dalam kegelapan dan suhu yang sangat dingin.
Konservasi Energi di Vegetasi Tundra
Tumbuhan tundra dan tumbuh-tumbuhan lainnya memiliki sejumlah adaptasi terhadap dingin, angin, dan energi matahari yang rendah. Mereka cenderung kecil dan tumbuh rendah untuk mendapatkan kehangatan dari tanah, seperti lumut dan lumut; warnanya gelap – terkadang merah – untuk menyerap sinar matahari dengan lebih baik; mereka memusatkan sebagian besar biomassa dan penyimpanan makanan mereka di akar bawah tanah, yang lebih hangat; mereka dapat berfotosintesis, atau memanfaatkan energi matahari, pada suhu rendah dan cahaya redup; beberapa, termasuk willow Arktik, memiliki daun yang tertutup “rambut” untuk menahan panas; dan mereka dapat tumbuh dalam rumpun atau tikar untuk melindungi diri dari angin dan dingin, seperti saxifrage berumbai. Sebagian besar tanaman tundra adalah tanaman keras, bukan tanaman tahunan, menyimpan daunnya selama musim dingin untuk menghemat energi; dan beberapa memiliki bunga berbentuk piring yang mengikuti jalur matahari, memusatkan energi matahari. Tumbuhan tundra juga mempercepat proses reproduksi dengan bertunas atau membelah alih-alih bereproduksi secara seksual, yang akan melibatkan produksi benih yang memakan lebih banyak waktu dan energi. Selain itu, salju tundra membantu melindungi tanaman dari dingin dan angin.
Konservasi Energi pada Hewan Tundra
Banyak hewan tundra menghemat energi panas melalui bentuk tubuhnya. Lemming dan beruang, misalnya, bertubuh pendek dan kekar dengan ekor, telinga, dan anggota tubuh yang pendek; rasio luas permukaan-ke-volume yang rendah berarti lebih sedikit panas yang keluar dari tubuh. Mamalia tundra dan beberapa burung juga memiliki bulu atau bulu yang tebal, lapisan bulu yang berlapis-lapis, mantel atau bulu tahan air dan/atau bulu atau bulu di bagian bawah kaki mereka agar tetap hangat. Rubah Arktik membungkus dirinya dengan ekornya yang lebat seperti selimut saat tidur, dan beruang grizzly dan beruang kutub memiliki lapisan lemak atau lemak yang tebal di bawah kulitnya, yang mereka kumpulkan dengan susah payah dengan cara makan selama musim panas yang singkat. Banyak hewan tundra berwarna gelap untuk menyerap energi matahari, meskipun beberapa berubah menjadi putih di musim dingin untuk menghindari pemangsa dengan lebih baik. Menariknya, bulu dan kulit beruang kutub sebenarnya tidak berwarna putih. Bulunya – yang berongga dan berinsulasi dengan baik – bening, memantulkan cahaya putih tetapi memungkinkan masuknya sebagian besar sinar matahari, yang diserap oleh kulit hitam. Di musim dingin, beruang grizzly dan tupai tanah Arktik menghemat energi dengan tidak aktif di sarang hingga enam hingga delapan bulan, karibu menurunkan metabolisme mereka, musk oxen membatasi aktivitas mereka dan nyamuk mengganti cairan dalam tubuh mereka dengan antibeku alami yang disebut gliserol agar tidak beku.
Hemera Technologies/Photos.com/Getty Images
