Lecologia polare studia le relazioni tra piante, animali e ambiente nelle regioni polari.
Questi ambienti comprendono l'Artico e l'Antartide. Le regioni artiche si trovano nell'emisfero boreale e includono terre emerse, isole e mari circostanti; l'Antartide, invece, si trova nell'emisfero australe e comprende il continente antartico, le isole vicine e l'oceano che lo circonda. Le regioni polari includono anche le fasce subartiche e subantartiche, che segnano la transizione verso le regioni temperate. L'Artico e l'Antartide si trovano in prossimità dei circoli polari, linee immaginarie tracciate sulle carte geografiche che delimitano le aree caratterizzate da forti variazioni stagionali della luce solare. A causa dell'inclinazione dell'asse terrestre, queste zone possono sperimentare periodi in cui il Sole rimane visibile per 24 ore, il cosiddetto sole di mezzanotte, oppure periodi di oscurità continua, noti come notte polare. Le piante e gli animali delle regioni polari sono adattati a vivere in condizioni climatiche estreme, ma oggi devono affrontare minacce ambientali che possono limitarne la sopravvivenza.
Clima I climi polari sono freddi, ventosi e secchi. A causa delle scarse precipitazioni e delle basse temperature, l'Artico e l'Antartide sono considerati i più vasti deserti del mondo, o deserti polari. Gran parte della radiazione solare ricevuta viene riflessa dalla neve, contribuendo a mantenere fredde le regioni polari.. Quando la radiazione viene riflessa, anche il calore viene disperso. Le regioni polari riflettono infatti l'89-90% della radiazione solare che raggiunge la Terra.. Inoltre, poiché l'Antartide si trova più vicino al Sole durante il perielio, riceve circa il 7% di radiazione in più rispetto all'Artico. Nelle regioni polari l'atmosfera è anche più sottile: per questo motivo, la radiazione ultravioletta che la attraversa può causare rapidamente scottature e cecità da neve.
Le regioni polari sono aree aride, con precipitazioni molto scarse a causa dell'aria fredda. Talvolta l'umidità relativa può essere elevata, ma la quantità effettiva di vapore acqueo presente nell'aria rimane bassa. Anche il vento è particolarmente intenso. Può trasportare la neve e creare condizioni simili a una bufera; inoltre, può spostare piccoli organismi o frammenti di vegetazione, quando presenti.. Soffiando sulla neve, il vento forma accumuli e dune nevose che possono persistere anche in primavera, durante il disgelo. Per i meteorologi è difficile misurare con precisione le precipitazioni: mantenere le stazioni di rilevamento in queste aree è costoso e, inoltre, il vento ridistribuisce continuamente la neve, rendendo complicato calcolarne l'esatto accumulo.
Le temperature sono per certi aspetti simili tra Artico e Antartide, ma nell'Artico variano maggiormente a seconda della località. L'escursione termica artica è più ampia di quella antartica e può raggiungere anche i 100 °C. Lungo le coste artiche, in dicembre, gennaio e febbraio, le temperature medie si aggirano tra −30 e −40 °C.. Durante i mesi estivi, intorno a giugno, luglio e agosto, il ghiaccio costiero si scioglie e la temperatura può salire di qualche grado sopra lo zero, consentendo lo sviluppo di una certa vegetazione. Nello stesso periodo, nelle regioni più settentrionali si verificano 24 ore di luce. Le regioni artiche ricevono inoltre abbondanti nevicate: il bacino artico è coperto di neve per circa 320 giorni all'anno, mentre i mari artici lo sono per circa 260 giorni. Lo spessore medio del manto nevoso è di 30-40 cm.. In Groenlandia, la temperatura media invernale è di circa −40 °C, mentre in estate può raggiungere −12 °C. L'Islanda, invece, si trova in una regione subartica, prossima alla zona temperata; per questo motivo, le temperature restano sopra lo zero per buona parte dell'anno. In Russia, invece, si registrano condizioni estremamente rigide: a Verchojansk, in Siberia, è stata rilevata una delle temperature più basse dell'emisfero boreale, −68,8 °C.. In estate, tuttavia, in Siberia le temperature possono raggiungere i 36 °C.
In Antartide le variazioni di temperatura sono più contenute, con escursioni di circa 30 °C. I mesi invernali vanno da maggio a settembre, mentre l'estate si estende da ottobre ad aprile. Il Sole ricompare in settembre, inaugurando il periodo di luce continua. Le temperature differiscono tra gli altopiani interni e le coste: gli altopiani sono le regioni più fredde dell'Antartide.. Durante i mesi estivi vi si registrano scarse precipitazioni e venti deboli. A Vostok è stata misurata una delle temperature più basse mai registrate sulla Terra, pari a −88,3 °C nel 1960. L'altopiano dell'Antartide occidentale presenta accumuli nevosi di circa 30 cm. Quest'area è relativamente più calda, ma riceve le nevicate più abbondanti ed è più ventosa. A causa delle condizioni fredde e desertiche degli altopiani, piante e animali sono molto scarsi; sono state tuttavia osservate alcune specie di uccelli.
Sulle coste antartiche, in estate, il vento è più intenso e il cielo più nuvoloso. Le coste situate a latitudini più elevate hanno temperature di circa −24 °C nei mesi invernali, mentre quelle a latitudini più basse scendono fino a circa −20 °C. Le aree costiere possono ricevere 40 cm o più di neve.
Acqua L'acqua è una componente fondamentale per la sopravvivenza umana. A causa delle basse temperature, gran parte delle riserve idriche terrestri si trova nelle regioni polari. Circa il 90% dell'acqua dolce del pianeta è immagazzinato nella calotta glaciale antartica, anche se gran parte di essa non viene utilizzata.. Gli ambienti acquatici polari sono importanti per numerose specie viventi e ospitano anche una notevole varietà di batteri, alghe e altre forme di flora.
Molti stagni e laghi delle regioni polari restano ghiacciati o coperti di neve per gran parte dell'anno. I laghi più grandi si scongelano lungo le rive durante i mesi più caldi, mentre quelli più piccoli possono disgelarsi completamente. I fiumi sono relativamente pochi nelle regioni polari, anche se l'Artico ne possiede un numero maggiore rispetto all'Antartide. In queste aree sono presenti anche numerosi stagni, spesso ricchi di nutrienti quando frequentati dagli uccelli, grazie agli escrementi e alle piume che vi si accumulano.. Nelle regioni polari si distinguono due principali categorie di laghi: i laghi artici e quelli antartici. Tra i laghi artici si trovano i laghi glaciali e quelli associati al permafrost.
Le regioni polari comprendono inoltre l'Oceano Artico e l'Oceano Meridionale. L'Oceano Artico copre una superficie di circa 14 milioni di km².. In primavera, la banchisa occupa un'area compresa tra 5 e 8 milioni di km², mentre in inverno tale estensione raddoppia. Nonostante ciò, il mare non è mai completamente ricoperto di ghiaccio, poiché i venti spezzano continuamente la banchisa. Le fratture e le aperture nel ghiaccio favoriscono una maggiore produttività biologica nell'oceano.
L'Oceano Meridionale si estende invece per circa 28 milioni di km² e comprende il Mare di Weddell e il Mare di Ross. Questo oceano è caratterizzato da vasti campi di ghiaccio galleggiante che circondano il continente antartico.
Suolo A causa del clima freddo, la crescita delle piante nelle regioni polari è difficile. Il terreno gelato ricopre gran parte di queste aree per la maggior parte dell'anno. Il permafrost può raggiungere spessori compresi tra 600 e 1.000 m. La presenza di ampie masse di permafrost ostacola il drenaggio dell'acqua: poiché l'acqua contenuta nel suolo rimane congelata per gran parte dell'anno, durante l'estate lo strato superficiale può coprirsi d'acqua a causa del disgelo locale.. Nelle regioni polari sono frequenti anche i processi di alterazione meteorica. Il paesaggio può essere cosparso di detriti rocciosi trasportati e abbandonati dal movimento dei ghiacciai; inoltre, i rapidi sbalzi di temperatura contribuiscono alla fratturazione e alla degradazione delle rocce.
Il principale tipo di suolo delle regioni polari è il suolo privo di humus o suolo ahumico. Rientrano in questa categoria i suoli dei deserti freddi, costituiti soprattutto da sabbia congelata. Questi suoli tendono a sostenere una vegetazione molto scarsa, anche se vi sono stati rinvenuti batteri.
Un altro tipo di suolo è il suolo organico, presente nelle aree relativamente più calde e umide. Qui possono crescere organismi come alghe, funghi e muschi. Tra i suoli organici rientrano anche i suoli bruni, caratterizzati da un certo grado di drenaggio.
Fauna A causa delle condizioni climatiche estreme, le regioni polari ospitano relativamente poche specie animali. La fauna dell'Artico e quella dell'Antartide presentano alcune somiglianze, anche se differiscono in funzione delle diverse temperature e caratteristiche ambientali. Nell'Artico, tra gli invertebrati si trovano ragni, acari, zanzare e mosche. Nelle aree relativamente più miti delle regioni polari possono vivere anche falene, farfalle e coleotteri. Tra gli animali di maggiori dimensioni figurano volpi, lupi, conigli, lepri, orsi polari e renne/caribù. Numerose specie di uccelli sono state osservate nell'Artico: otto specie abitano la tundra polare tutto l'anno, mentre circa 150 vi si riproducono stagionalmente.. Gli uccelli migratori raggiungono l'Artico tra maggio e luglio. Una delle specie più note è il gufo delle nevi, dotato di uno spesso strato di grasso che gli consente di sopravvivere alle rigide temperature.
In Antartide, gli invertebrati comprendono acari, pulci e zecche. L'Antartide è inoltre l'unico continente privo di mammiferi terrestri.. Non vi sono neppure specie di uccelli residenti permanenti, anche se vari uccelli provenienti dal Sud America sono stati osservati occasionalmente sul continente. Alcuni studi hanno evidenziato l'importanza degli invertebrati del suolo negli ecosistemi antartici, suggerendo che le interazioni biologiche svolgano un ruolo fondamentale anche in ambienti apparentemente molto semplici.
Per sopravvivere nelle regioni polari, gli animali devono possedere adattamenti specifici che consentano loro di resistere al freddo e ai forti venti. Alcune specie si sono evolute direttamente in questi ambienti, mentre altre hanno sviluppato progressivamente caratteristiche adatte alla vita polare. Tra gli adattamenti più comuni vi sono grandi dimensioni corporee, un forte isolamento termico, una folta pelliccia e, in alcuni casi, una colorazione più scura. Molti animali vivono inoltre in gruppi per proteggersi meglio dal freddo. Numerose specie sono omeoterme, cioè capaci di mantenere costante la temperatura corporea.. Smaller invertebrates also tend to be smaller in polar regions which helps them conserve energy.
Le acque marine delle regioni polari ospitano anch'esse una fauna ricca e specializzata. I calamari vivono sia nell'Artico sia nell'Antartide e costituiscono una fonte di cibo per grandi predatori, come il capodoglio maschio.. Vi è inoltre una notevole varietà di pesci. Nell'Artico, il merluzzo artico rappresenta una specie fondamentale dell'ecosistema; altre specie includono halibut, merluzzi, aringhe e il merluzzo dell'Alaska. In Antartide, invece, la diversità ittica è minore e molte specie appartengono agli stessi gruppi adattati al freddo estremo; tra queste vi sono il pesce argentato antartico e i pesci lanterna..
Anche le foche sono molto diffuse nelle regioni polari, con una popolazione stimata di circa 2,5 milioni di individui.. Molte specie si riproducono sulle terre emerse o sui ghiacci costieri. Le balene frequentano anch'esse le acque polari e possono essere osservate in superficie durante l'alimentazione.