تمامی اکوسیستمهای کره زمین روی هم زیست کره را تشکیل می‌دهند و بخش فیزیکی این بزرگترین واحد اکولوژیک ، محیط زیست کره زمین است. این بخش فیزیکی خود از سه قسمت به هم پیوسته تشکیل شده است: قسمت آب یا آب کره ، قسمت خشکی یا سنگ کره و قسمت گازی یا هوا کره. از آنجا که تعداد اندکی از گونه‌ها می‌توانند بطور همیشگی در هوا بمانند، دو دسته زیستگاهها را زیستگاههای آبی و زیستگاههای خشکی تشکیل می‌دهند. این دو زیستگاه از استوا تا قطب و از چند هزار متر زیر سطح اقیانوس تا چند هزار متر بالای آن ادامه دارد.
محیطهای آبی به دو بخش اکوسیستم آب شیرین و اکوسیستم دریایی تقسیم می‌شوند. اکوسیستمهای خشکی عموما بر پایه نوع و رستنی غالب در منطقه ، یعنی علف ، بوته و درخت از هم متمایز می‌شوند. اکوسیستمهای اصلی خشکی ، بیوم نامیده می‌شوند. تمامی اکوسیستمها چه خشکی و چه آبی از اجتماعات زیستی ، تشکیل شده اند که در مراحل گوناگونی از رشد قرار دارند و هر یک فرایندی کم و بیش منظم را به سوی یک مرحله نهایی خود دوام که اوج اجتماع زیستی (Climax Community) است، می‌پیمایند. مراحل این گونه رشد پیشرونده ، توالی اکولوژیک (ecoligical succession) را شکل می‌دهد. توالی اکولوژیک در خشکیها تا حد زیادی زیر تاثیر اقلیم است.
مشخصات بیابان از نظر آب و هوا
بیابانها ، بیومهای خشکی هستند که بارندگی سالانه آنها از 250 میلیمتر کمتر است. بسیاری از بیابانها در مجاورت رشته کوههایی قرار دارند که هوا را روبه بالا می‌راند و در آنجا ، هوای سردتر ، بخار آب را سرد کرده و باران ایجاد می‌شود. سپس هوا رطوبت از دست داده به سوی منطقه مجاور حرکت کند و اقلیم بیابانها را بوجود می‌آْورد. مثلا توده‌های هوا که از اقیانوس اطلس به سواحل غربی ایالات متحده می‌رسد، غالبا مقدار زیادی بخار آب در خود دارد. همچنان که این توده هوا از رشته کوه سیراکازاکاد بالا می‌رود. بیشتر رطوبت آن به صورت باران فرو می‌ریزد.
بسیاری از مناطق غربی این رشته کوهها سالانه 200-150 میلیمتر ، باران دریافت می‌کنند، اما مناطق بیابانی از شرق این دو رشته کوه گسترش می‌یابد و بیشتر ایالات ایداهو ویتا را در برمی‌گیرد. گاهی هوای مرطوب بطور غیر معمول به این مناطق خشک می‌رسد، اما معمولا این هوا فقط می‌تواند رگباری ایجاد کند. نظیر همین وضعیت را رشته کوههای البرز در قسمت شمال ایران بوجود آورده‌اند، که در نتیجه گیلان و مازندران مرطوب و بخش جنوبی البرز خشک مانده است.
جانوران و سازگاری آنها به خشکی
موجودات زنده بیابانی سازگاری زیادی نسبت به کمبود آب ، نشان می‌دهند. مثلا بسیاری از جانوران تنها در شبها به جستجوی غذا می‌روند و روزها را در سوراخهای زیرزمینی دور از نور مستقیم خورشید به استراحت می‌پردازند. روده و کلیه بسیاری حیوانات بیابانی مقدار زیادی آب را دوباره جذب می‌کند و در نتیجه مدفوع آنها کاملا بدون آب دفع می‌شود. جانوری مانند موش ، کانگورو که جونده‌ای در بیابانهای غربی ایالات متحده است. می‌تواند بطور نامعین بدون عرضه آشکار آب ، زندگی کند. توان جذب و نگهداری آب این جانور به حدی بالاست که می‌توانند آب مورد نیاز خود را از دانه‌هایی که غذای اصلیش را تشکیل می‌دهند، دریافت کند. گربه وحشی ، جانداری است که ویژه بسیاری از بیابانهاست.
گیاهان و سازگاری آنها به خشکی
سازگاری به خشکی در بین گیاهان بیابانی هم دیده می‌شود. بسیاری از گیاهان مانند کاکتوس مقدار زیادی آب را در هنگام بارندگی پراکنده می‌گیرند و در خود ذخیره می‌کنند. دیگر گیاهان ریشه‌هایی دارند که آب را از اعماق زیرزمین می‌گیرند. بعضی از آنها برگهای کوچک دارند، یا بوسیله کوتیکول مومی از هدر رفتن آب جلوگیری می‌کنند. برخی دیگر از گیاهان نیز بعد از بارندگی رشد و نمو سریع حاصل می‌کنند و دوره زندگیشان در چند روز کامل می‌شود. اگر چه چنین گیاهانی پس از پایان دوره باران به سرعت می‌میرند، اما دانه‌هایشان در حالت زندگی نهفته می‌مانند و همین که شرایط دوباره برای رشد سریع مناسب شد، جوانه می‌زنند.
خاک بیابان
خاکهای بیابان غالبا دارای مقدار زیادی مواد معدنی و نمک است، اما مواد آلی آن ناچیز است. بنابراین اگر برای تبدیل بیابان به زمینهای کشاورزی فقط آب به خاک اضافه شود، تلاشها با شکست روبرو می‌شود. مثلا در دهه 1950 میلیونها دلار برای افزایش محصولات غذایی، در آبیاری بیابانهای افغانستان ، خرج شد. بیابان برای یک دوره 2 ساله شکوفا شد. اما مواد غذایی اندک خاک را گیاهان رو به پایان رساندند و به سبب شوره گرفتن سطح خاک گیاهان از بین رفتند و دیگر هم گیاهی سبز نشد.
همچنان که در غرب ایالات متحده به اثبات رسیده می‌توان در آنجا که اتکا یکسره بر روشهای تخصصی نگهداری خاک و انتقال آب با لوله از چاهها و رودهای دور دست است، بیابانها را بارور ساخت. با این همه ، هزینه تغییر اکوسیستمها زیاد است، این کار خطرهای بالقوه‌ای دارد و نیازمند بررسی دقیق علمی است.