Tundra

Tundra on kylmyyden takia puuton ja kitukasvuinen kasvillisuusvyöhyke. Siellä kasvaa lähinnä sammalta, jäkälää, ruohoa, kukkia, pensaita ja muuta matalaa kasvillisuutta. Alhainen lämpötila ja lyhyt kesä estävät yleensä puiden kasvun. Mahdolliset puut kasvavat harvassa tai kitukasvuisesti. Usein tundra määritellään puurajaa kylmemmäksi alueeksi, jossa heinäkuun keskilämpötila on alle 10 °C. Tundraa on muun muassa Kanadan ja Siperian pohjoisosissa, Huippuvuorilla ja Grönlannissa. Tundralla on ympärivuotinen ikirouta. Haihtumisen vähäisyys aiheuttaa laajaa soistumista, vaikka tundralla sataa yleensä vähän.
Tundralla on pitkä, kylmä ja myrskyinen talvi sekä lyhyt, hyvin viileä kesä. Tundralla on yleensä tuuliset ilmasto-olosuhteet, eivätkä puut hidasta siellä tuulennopeutta. Ikirouta muokkaa maaperää muun muassa nostamalla kiviä pintaan. Tundran eläimiä ovat esimerkiksi myskihärkä, naali, peura, sääsket ja sopuli. Tundran ankarasta ilmastosta johtuen ihmisasutus on siellä hyvin harvaa.
Tundra on kasvillisuudeltaan vaihtelevaa. Tundran hyvin kylmää pohjoisosaa sanotaan polaariaavikoksi. Tundraa lämpimämpää puurajan eteläpuolista aluetta sanotaan Arktiksessa monesti subarktiseksi alueeksi.
Tundran nimitys tulee venäjän kautta saamelaiskielten tunturia merkitsevästä sanasta (esimerkiksi pohjoissaamessa duottar ja kiltinänsaamessa tūndar). Venäjästä sana tundra on levinnyt nykymerkityksessään sekä suomeen että moniin maailman kieliin.

Arktisen tundran raja ja alue

Arktisen tundran raja on havumetsävyöhykkeen pohjoispuolella oleva arktinen metsänraja, jonka pohjoispuolelle metsä ei kasva kylmyyden takia. Monesti metsäksi katsotaan alue, jossa puiden peittävyys on alle 30 prosenttia, ja puun ja pensaan korkeusrajaksi 2 metriä. Metsänraja on suunnilleen sama kuin heinäkuun keskilämpötilan 10 °C raja. Toki puita saattaa kasvaa ainakin yksittäin ainakin heinäkuun 8 °C isotermin kohdallakin. Yleensä 10 asteen isotermi ja metsän raja käyvät melko hyvin yksiin. Eniten metsää kasvaa heinäkuun 10. päivän isotermin pohjoispuolella aivan itäisimmässä Siperiassa Tyynenmeren rannoilla ja myös Atlantillakin, jossa matalaa metsää kasvaa Grönlannissakin.
Puurajaksi on myös ehdotettu seutua jossa kasvukausi on alle 60 päivää. Joissain laskelmissa puurajaa laskeskellaan neljän kesäkuukauden keskilämpötilan mukaan. Laskuperusteena voi olla myös tehoisan kasvukauden lämpösumma, esim. männyn pohjoisraja on suomen Pohjois-Lapissa suunnilleen sama kuin 600 astepäivää. Muita rajoja ovat hallattoman kauden pituus, talven alin lämpötila. Kosteuden puolelta vaikuttavat kasvukauden sademäärä, mereisyys ja mantereisuus.
Tundravyöhyke on maksimissaan 300 km leveä Siperiassa. Havumetsä vaihtuu vyöhykkeeksi jossa on tundrasaarekkeita havumetsässä, ja tundraksi jossa on havumetsäsaarekkeita, ja lopulta tundraksi melko kapealla, noin 30–150 km:n levyisellä metsätundraksi sanotulla vyöhykkeellä. Tätä sanotaan myös tundran ja taigan rajaksi. Tällä rajavyöhykkeellä maa voi olla kokonaan pensaiden peitossa ja puita siellä täällä. Myös korkeusvyöhyke vaikuttaa kasvillisuuteen. Siperiassa on tundravuoristoja ja taiga-alankoja.
Suomea lähimmät tundra-alueet ovat Kuolan niemimaan pohjoisrannikolla. Fennoskandiassa ei katsota olevan aitoa tundraa vaikka Lapissa esiintyykin ikiroutaa palsakummuissa ja korkeiden tuntureiden lakiosissa. Mantereisen ilmaston alueella ikiroutaa voi esiintyä kaukana metsänrajan eteläpuolellakin. Arktinen tundra sijaitsee Jäämerta reunustavilla alueilla metsänrajan ja napaseutujen kylmyysaavikoiden välissä leveyksillä 60–75. Arktista tundraa on noin 25 miljoonan neliökilometrin alalla.
Merillä tundran rajaa vastaa suunnilleen ajojään laajin levinneisyys ja polaariaavikkoa alue joka on jään peitossa suurimman osan vuotta. Kanadassa ja Brooksin vuorilla Alaskassa ikiroudan ja puuttoman alueen raja kulkee suunnilleen samassa. Siperiassa taas ikirouta ulottuu puurajasta huomattavasti etelään. Itäisimmässä Siperiassa ja Labradorin niemimaallakin puita kasvaa selvästi heinäkuun 10 asteen isotermin pohjoispuolella.
Tundra jaetaan joskus puuttomaan tundraan ja subarktiseen metsätundraan. Pohjois-Suomen hemiarktiset vaivaiskoivumetsät ovat eräänlaista tundran vaihettumisvyöhykettä, joskaan ei varsinaista tundraa. Hemiarktisella vyöhykkeellä viihtyvät vain koivu ja haapa, eivät havupuut.
Jääkaudella Eurooppaa peitti oma, nykyisin kadonnut tundralajinsa, jääkauden tundra. Jääkausiajan tundralla kasvoi marunoiden (esimerkiksi pujo) tyyppistä kasvillisuutta.

Antarktinen tundra

Antarktinen tundra sijaitsee Etelämantereen elämälle suotuisimmilla paikoilla, erityisesti Antarktiksen niemimaalla, sekä Etelä-Georgiassa ja Sandwichsaarilla ja Kerguelensaarella välillä 45–61° eteläistä leveyttä.

Ilmasto

Melko kylmää ja myrskyistä tundrailmastoa merkitään Köppenin ilmastoluokituksessa lyhenteellä ET ja Trewarthan luokituksessa FT. Korkean vuoriston kasvillisuus muistuttaa tundraa, mutta on osin erilaista.
Napaseudun tundra on kesäyön auringon ja talven kaamoksen maa, vaikka Siperiassa tundra ulottuu osittain napapiirin eteläpuolellekin. Niinpä yleensä tundralla on kesäyön aurinko (aurinko ei laske) ja talven kaamosyö, jolloin aurinko ei nouse.
Tundralla ei ole käytännössä kesää lainkaan, lämpötila on aina alle +10 astetta, usein alle +6 °C. Talvella on monesti –22...–34 °C pakkanen. Vuoden keskilämpötila on monesti vain -9 °C, aina kylmempi kuin - 5 °C. Kesän lämpimin lämpötila vaihtelee välillä 1,5-10/12 °C ja kesän pituus 1,5-3,5 kk.  Kasvukausi voi koska tahansa pysähtyä pakkaseen. Yleensä tundralla lumettomien kuukausien keskilämpötilat ovat alle 5 °C, joskin yli 0 °C.
Lyhyt kesä kestää esimerkiksi 6—10 viikkoa ja sulattaa ohuen joskus noin 10 sentin paksuisen kerroksen ikiroudasta. Puurajan lähellä sulavan ikiroudan paksuus on 80 cm, mutta polaariaavikoilla 40 cm.
Kesälläkin sataa joskus lunta, mutta yleensä vettä. Sademäärä on pieni, monesti 160-250 millimetriä vuodessa mikä on yhtä vähän kuin monilla aavikoilla. Puolet sateesta tulee kahden kesäkuukauden, heinä- ja elokuun aikana. Lumi peittää tundralla maan lähes 9 kk.

Kasvillisuus

Tundran kasvillisuus on kuivaa tai kosteaa niittyä tai nummimaista ja toisin paikoin suota. Hallitsevana kasvillisuutena ovat ainavihannat kukkakasvit, varvut, heinäkasvit, sienet, sammalet, jäkälät, levät ja kitukasvuiset puut ja pensaat. Heinät, sarat ja vihvilät ovat tundralle ominaisia, samoin patjamaiset kasvit.
Tunnettuja tundrakasveja ovat todella kitukasvuinen vaivaispaju (Salix herbacea), tunturipaju (Salix glauca) ja lapinvuokko (Dryas octopetala) kalkkipitoisilla mailla ja uuvana (Diapensia lapponica), joka kasvaa patjamaisina mattoina. Tundralla voi kasvaa myös pensaita, kuten vaivaiskoivua (Betula nana).
Tundran kasvillisuuteen vaikuttavat muun muassa lämpötila, ilmaston kosteus ja maaperä.
Lämpötilan mukaan tundra jakautuu karkeasti ottaen kolmeen vyöhykkeeseen. Tundran kylmintä osaa sanotaan polaariaavikoksi ja siellä kasvaa lähinnä sammalta ja jäkälää. "Tyypillinen tundra" eli tundran keskiosa kasvaa varpuja ja heinää ja myös sammalta ja jäkälää. Eteläisimmässä osassa kasvaa runsaasti vaivaiskoivua ja vaivaispajua.
Pensaikkoista tundraa kasvaa tundran paksulumisissa notkoissa, joissa lumi suojaa pensaita paleltumasta talvella. Siellä kasvaa mm. vaivaiskoivua, erilaisia arktisia pajuja ja kitukasvuista katajaa. Kivennäismailla ja myös suovillojen seassa kasvaa variksenmarjaa. Varsinkin soilla kasvaa saraa, mm. suovilloja Eriophorum. Kiinteillä alustoilla kasvaa mm. kurjenkanervaa ja sielikköä aivan maan pinnassa. Ruohoa kasvaa eniten kalkkipitoisella maalla. Tundran pohjoisosassa missä kasvukausi on korkeintaan kuukauden verran, kasvaa kivennäismaalla tai soistumattomalla alueella lähinnä jäkälää tai yleisemmin sammalta, mm. karhunsammalta ja kynsisammalta sekä laajoilla soilla rahkasammalta.
Tundran kasvillisuus vaihtelee mm. sen mukaan, onko kyse tuulen lakaisema harjanne, suojainen rinne vai painuma. Arktiset keitaat ovat kosteita alueita, joissa kesällä kasvit kasvavat nopeasti tavallista lämpimämmässä ympäristössä, normaalia paksummassa maannoksessa. Nämä eivät ole varsinaisia soita.

Kasvien sopeutuminen tundralle

Tundralla sataa vähän, mutta myös haihtuminen on vähäistä, ja maa on sen takia monesti märkää. Tämä luo laajoja soita, varsinkaan kun ikirouta ei päästä vettä imeytymään maahan. Myrskyt ovat tavallisia, ne muokkaavat kasvillisuutta. Tuuli ja kasvinsyöjät tasoittavat tundrakasvillisuuden monestikin vain muutaman sentin paksuiseksi. Jäkälä ja sammal sietävät kuivuutta ja kylmyyttä ilman erityisiä suojakeinoja. Monet tundran kasvit ovat patjamaisia tai mätästäviä, varsinkin alueilla jossa lumikerros ei suojaa. Mättääseen varastoituu lämmintä ilmaa. Lämpötila saattaa siellä nousta jopa 20 astetta koholle ympäristöön verrattuna ja ilma olla melko kosteaa. Samoin mättään hajoavassa osassa on ravinteita. Mättäissä kasvavat uuvana, sinirikko ja tunturikohokki. Kasveilla saattaa olla kylmältä suojaava karvapeite.
Usein kasvit käyttävät lumipeitteen tarjoamaa suojaa hyväkseen talvella ja kasvavat matalana sen takia. laaja maanalainen juuristo saattaa varastoida ravinteita.
Monet tundran kukkakasvit, sammalet ja jäkälät ovat ainavihantia, sillä silloin ne pystyvät yhteyttämään varhain keväällä ja myöhään syksyllä. Ainavihannat kasvit hyödyntävät auringon valoa jo lumen alla, minne syntyy kasvihuoneita lumen alaisiin taskuihin kertyneestä hiilidioksidista. Kasvu alkaa jo lumen alla. Vaikka kasvien katsotaan yleensä kasvavan voimakkaasti 5 °C yläpuolella, jotkut tundralajit yhteyttävät jo nollassa tai jopa lumen alla -5 °C:ssä. Jotkut kasvit kehittävät nuppua jo syksyllä. Sulavassa lumessa on kosteaa ja tasalämpöistä. Puhkeavat kukat ovat hallalle alttiita. Lapinvuokko ja tunturiunikko suuntaavat lehtensä kohti aurinkoa. Tumma kasvin varsi voi kerätä lämpösäteilyä, karvainen suojalta kylmältä. Paksu päällysketto suojaa kylmältä. Pienet kasvit ovat paremmin suojassa tuulelta ja lumi suojaa niitä paremmin.
Tundran ankarien osien kasvit lisääntyvät monesti kasvullisesti juuriversojen, itusolmujen tai siementen avulla suvuttomasti.
Yksivuotiset kasvit ovat harvinaisia, koska ovat hallalle alttiita. Verkkolehtipaju ja lapinvuokko sekä uuvana, karvakuusio ja tunturiunikko ovat tyypillisiä tundrakasveja. Kasvillisuus madaltuu ja muuttuu laikukkaaksi hyvin kylmillä ja kuivilla alueilla. Pohjoisessa tundrassa on harvalajista matalaa kasvillisuutta, jota luonnehtivat sammal ja jäkälä. Korkeilla leveysasteilla pajusta tulee maassa kiemurtelevaa suikeroa matalien ruohokasvien ja sammalien ympäröiminä. Mutta eteläisellä tundralla kosteilla alueilla kasvaa korkeita pensaita ja saroja. Nummella voi kasvaa vaivaiskoivua, riekonmarjaa, variksenmarjaa ja jäkälää. Erityisen hyvät kasvien kasvualueet ovat aurinkoisilla etelärinteillä, mistä lumi sulaa keväällä nopeasti pois. Näillä alueilla kasvaa paikasta riippuen jopa matalia pajuja, koivuja ja leppiä tai sitten tundraniittyjä joissa kasvaa heiniä, sammalia ja jäkäliä.
Arktisella tundralla on laajoja soita. Ne peittyvät talvisin suojaavan lumikerroksen alle ja selviävät siten seuraavaan kesään. Tundrakasvillisuuteen vaikuttaa maaperän tyypin (kalliota, suota) ja kosteuden sekä lämpötilan lisäksi myös maaperän mineraalikoostumus. Aivan tundran ja taigan rajalla kasvaa niin sanottuja kylmiä ruohomaita.

Kasvilajimääriä

Kukkakasvilajeja tundralla tavataan yhteensä noin 900, esimerkiksi Grönlannissa noin 400 ja Huippuvuorilla 150. Etelämantereella esiintyy vain kahta siemenkasvilajia, mutta sammalia esiintyy noin 100 lajia, jäkäliä noin 250 lajia, maksasammalia noin 30 lajia ja leviä noin 700 lajia.

Eläimistö

Tundran eläinlajien määrä on pieni, mutta saman lajin yksilöitä on joskus suuria määriä, varsinkin pienten eläinten edustajia. Tundran eläimillä on paksu turkki ja lyhyet ruumiinosat. Kaikkein kylmimmän tundran eläimistöä ovat jääkarhu, myskihärkä, ohutsarvilammas, piiskujänikset ja napajänis sekä linnuista rannoilla lokit ja kihut. Hieman tai melko lämpimämmässä viihtyvät riekko, kojootti, sopulit, naali, karibu, tunturikihu, myyrät, sorsat, hanhet ja kodiakinkarhu. Lämpimimmän tundran lajeja ovat susi, karibu, jänikset, kuikka, joutsenet ja kahlaajat.
Tundran tyypillisiä nisäkkäitä ovat myyrät, sopulit, myskihärkä, naali, metsäjänis, napajänis, ahma, kärppä ja peura. Jääkarhua tavataan vain hyvin pohjoisessa. Peurat joita mm. karibut ja porot ovat, vaeltavat yleensä talvella metsän suojiin, mutta niitäkin elää ympäri vuoden jopa tundran kylmimmillä alueilla, tosin normaalia pienempinä. Paremmin tundralle ovat sopeutuneita myskihärkä ja naali. Monilla tundralajeilla on valkea talviturkki. Useimmat tundran nisäkkäät sietävät hyvin -40 °C pakkasta. Naali sietää jopa -70 °C, mutta kaivautuu silloin mieluiten lumeen.
Jääkarhu on tundralla nykyään niin harvinainen, että monet Kanadan pohjoisosien alkuasukkaat, inuitit, eivät ole koskaan nähneet sitä. Isokokoisten maaeläinten on liikuttava ruoan perässä laajoilla alueilla, koska ravinto on harvassa. Maan rajassa lumen suojissa asuvat sopulit ja punamyyrä sekä harmaakuvemyyrä. Päästäiset voivat olla yleisiä. Sopulit syövät sammalia, jäkälää ja sieniä sekä raatoja. Muut jyrsijät käyttävät ravinnokseen juuria, varpujen ja puiden kuorta ja hyönteisiä.
Harva lintu viihtyy tundralla talven yli kuten tunturipöllö. Kesäaikaan tundralle muuttaa runsaasti muuttolintuja, jotka ovat suurimmaksi osaksi soilla ja järvillä viihtyviä kahlaajia ja vesilintuja. Soilla viihtyvät esimerkiksi jänkäkurppa, suokukko, suosirri, rantasipi ja lapinsirri. Muuallakin asuvia muuttolintuja tundralla on, esimerkiksi sinirinta, tundraurpiainen sekä törmäpääsky. Linnut syövät monesti hyönteisiä, esimerkiksi sääskiä. Tundran talvilintuja ovat esimerkiksi kiiruna ja korppi. Kiiruna kestää jopa 40 asteen pakkasta. Tunturipöllö on tyypillinen tundran petolintu.
Hyttysten ja punkkien lisäksi muun muassa kimalaiset ja hämähäkit ovat yleisiä. Kovakuoriaiset ja muurahaiset ovat harvinaisuus. Vaihtolämpöinen eläimistö, esimerkiksi sammakot ja matelijat, eivät juurikaan viihdy tundralla. Antarktisella tundralla ei esiinny suurta maanisäkäslajistoa, päinvastoin kuin arktisella tundralla, johtuen sen eristäytyneestä sijainnista. Merinisäkkäitä ja -lintuja esiintyy rannikoilla.

Maaperä

Tundran maaperä maannostuu humukseksi erityisen hitaasti, koska lämpötila on alhainen, mikä hidastaa kasvien kasvua ja maaperän kemiallisia reaktioita.Kaiken lisäksi routiminen myllää maaperää estäen sen kerrostumisen. Bakteereja on maaperässä vähän, typpibakteeri kuitenkin on, lintujen ulosteet tuottavat muun muassa typpeä. Tundran maaperä on monesti soista ja märkää, koska ikirouta estää laajalti sadeveden painumisen pohjavedeksi. Tundran maaperää muokkaa routa siirtämällä kiviä ja estäen myös maakerrostumien synnyn. Kuviomaa tai ruutumaa koostuu linssimäisistä jääkimpaleista maan sisässä. Näiden maanalaisten jäälinssien reunoilla on kiviä. Tundran maaperä on eroosioaltis. Ikiroutainen tundramaannos on tieteelliseltä nimeltään kryosoli. Tundralla on paljon palsasoita, ikijäässä olevia mineraalimaakumpuja, pingoja ja kuviomaita. Ikiroudan jäätä on runsaasti alavilla, märillä ja savisilla mailla, mutta vähän ylämailla, joiden kosteus voi vaihdella kosteasta kuivaan. Tundran maannos on tundramaannos joka on ravinteikas vähäisen huuhtoutumisen vuoksi. Kesällä tundran ikiroudan pintakerros sulaa laajalla alueella ja muuttaa sen mutaiseksi ja vetiseksi. Tundran maaperän laji vaihtelee suuresti mm. happamuudeltaan. Esimerkiksi myskihärän suosima tundraniitty kasvaa parhaiten happamessa ja neutraalissa maassa, nimenomaan hiekkakivialueella ja lähinnä etelään päin olevilla rinteillä. Soraiset alueet kuivuvat kesällä nopeasti, kun vesi imeytyy maan sisään. Tällöin soran päällä kasvaa heinän sijasta mieluummin saraa, vaivaispajua siellä täällä sekä poronjäkälää. Runsaskalkkinen alue suosii ruohokasveja, niin kuin Alaskan Cape Thompsonissa. Lämmin tundra vettä läpäisevällä maalla synnyttää rikkaan, ruskean maaperän, jossa kasvaa monenlaisia kasveja, joita syövät eläimet kierrättävät ulosteissaan ja kuollessaan ravinteita maahan. Näitä arktisia ruskomaita on lähellä puurajaa.

Tundra ekosysteeminä

Tundra tuottaa vain vähän biologista ainetta eli kasviainetta, koska se on niin kylmä. Tundra tuottaa ekosysteeminä suunnilleen yhtä paljon kuin piikkipensaikko tai aavikko. Kosteat alavat niityt tuottavat enemmän kuin kuivat niityt ja kiviset alueet riippuen paikallisesti muun muassa lumen syvyydestä ja veden imeytymisestä. Niinpä tundraniitty on tuottavin tundran yhdyskunta, karuilla alueilla kasvaa vain sammalta ja jäkälää. Kasvien yhteyttämiseen käyttämä energia on pieni. Tundra on altis kaikenlaisille vaihteluille, muun muassa lämpötilan vaihteluille.
Koko maapallon tundra tuottaa 1 100 miljoonaa tonnia vuotta kohden. Tämä on keskimäärin noin kuudesosa havumetsän vastaavasta. Tästä eläimet kuluttavat kuivapainona 33 miljoonaa tonnia tuottaen jatkoon 3 miljoonaa tonnia biomassaa. Tundran eläinten kuivapaino on 4 miljoonaa tonnia, mikä on pinta-alayksikköä kohden noin 1/10 havumetsän vastaavasta. Näin ollen suurin osa tundran vähäisestä tuotannosta jää käyttämättä.
Tuotannon kuivapaino on keskimäärin 10–400 g/m²/v mikä on sama kuin 100 kiloa – 4 tn/ha. Tyypillinen tundra tuottaa 100–200 g/m²/v. Tundran pohjoisosa kylmyysaavikko voi tuottaa vain 50 kg/ha. Tundra tuottaa kasviaineista keskimäärin erittäin niukasti, vain 1 tonnin hehtaaria kohden. Suurempi tuotantoon pensastundralla, kääpiöpensastundralla ja sammal/jäkälätundralla noin 1–2,5 tonnia hehtaaria kohden.