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.
اقلیمهای بیابانی
اقلیمهای بیابانی که دارای بارندگی نامنظم و احتمالا گاهی بدون باران سالیانه هستند، شامل تقسیمات زیر است:
•    اقلیم بیابانی استوایی: بطور کلی گرم و فاقد فصول حرارتی متمایز که در آن روزها و شبها در تمام ایام منظم و به توالی یکدیگر هستند.
•    اقلیم بیابانی حاره: عموما گرم و دارای فصول حرارتی مشخص ، دارای فتوپریودیسم نامنظم تر از اقلیم بیابانی استوایی می‌باشد.
•    اقلیم بیابانی معتدل: دارای فصول حرارتی متمایز و فتوپریودیسم روزانه نامساوی و کاملا متمایز است.
علل ایجاد بیابانها
بطور کلی عوامل مختلفی موجب پیدایش مناطق خشک و بیابانی می‌شود. سه عامل مهم در ایجاد بیابانها عبارتند از:
گرم شدن زیاد منطقه بر اثر تابش خورشید
در منطقه بین المدارین (مدار راس السرطان و راس الجدی) به علت تابش عمود آفتاب بیشترین گرما دریافت می‌شود و بیشتر بیابانها نیز در این عرضهای جغرافیایی قرار دارند.
فشار زیاد جنب حاره‌ای
فشار هوا در همه عرضهای جغرافیایی یکسان نیست. وقتی در جایی فشار هوا کم باشد، هوا به علت سبکی بالا رفته و پس از سرد شدن در صورت وجود رطوبت کافی و سایر شرایط لازم موجب بارندگی می‌شود. هوای گرم و مرطوب استوایی پس از ایجاد بارش به اطراف مدار راس السرطان و راس الجدی ، حرکت می‌کند. اما به علت سنگین شدن و تراکم در عرضهای جغرافیایی مذکور فرو می‌نشیند و یک منطقه پر فشار بوجود می‌آورد. این توده هوا با از دست دادن رطوبت خود فرو می‌نشیند (نشست هوا) ، نتیجه این امر ، خشکی و گرمی هوا و صاف بودن آسمان در این مناطق می‌باشد.
جریانهای آب سرد ساحلی اقیانوسها
جریانهای سرد اقیانوسی که از قطب جنوب به سمت استوا حرکت می‌کنند. در برخی نقاط ساحلی به علت ایجاد هوای سرد و نشست هوا ، مانع ایجاد بارش در این نواحی می‌شوند. مانند بیابان "آرتاکاما" و "اریکا" در آمریکای جنوبی و بیابان "نامیب" در آفریقا.
انسان چگونه موجب گسترش بیابانها می‌شود؟
هر سرزمین توازن و ظرفیت معینی دارد. حال اگر میزان بهره وری بیشتر از توازن آن سرزمین باشد تعادل طبیعی به هم می‌خورد و زندگی گیاهی ، جانوری و انسانی در معرض خطر قرار می‌گیرد. نواحی خشک و نیمه خشک از نظر توان طبیعی بسیار ضعیف و حساس هستند. فعالیتهای انسانی نابخردانه توان این نواحی را به سرعت کاهش می‌دهد و موجب گسترش بیابانها می‌شود. بنابراین بیابان زایی فرایند تخریب زمین با تغییر منابع گیاهی ، خاک و ... است که فعالیت‌های انسان عامل مهم این تخریب محسوب می‌شود.