陆地荒漠化是我们最不愿意见到的情况。但目前全世界有1/3陆地处于干旱或半干旱地区，沙漠及沙漠化土地已占全球土地面积的35%。其中，非洲沙漠化土地约16.56亿公顷，（占世界沙漠化土地的36.6%），亚洲约有15.23亿公顷（约占33.4%），澳洲有5.74亿公顷（占12.6%），美洲有7.58亿公顷（占17.2%），欧洲最小（约占0.5%）。撒哈拉沙漠是世界上最大的沙漠，面积约为900万km2，占据了北非大部分地区，大约有400万人居住在这里。撒哈拉沙漠气候由信风带的南北转换所控制，常出现许多极端。它有世界上最高的蒸发率，并且有一连好几年没降雨的最大面积纪录。气温在海拔高的地方可达到霜冻和冰冻地步，而在海拔低处有着世界上最热的天气。
荒漠环境严酷、生物种类多样性低、群落结构简单、自动调节能力差，所以荒漠是个脆弱的生态系统。沙漠地区气候干燥，年降水量多在250mm以下，部分地区如中国新彊的塔克拉玛干沙漠的年降水量在10mm以下。沙漠地区气候变化颇大，平均年温差一般超过30℃；绝对温度的差异，更往往在50℃以上；日温差变化极为显著，夏秋午间近地表温度可达60℃至80℃，夜间却可降至10℃以下。沙漠地区经常晴空艳阳，万里无云，风力强劲，最大风力可达飓风程度。生活在荒漠中的生物既要适应缺水状况，又要适应温差大的恶劣条件。因此，仙人掌类的叶变成了刺，茎变得肥厚多汁；荒漠中的许多动物有昼伏夜出的习性。
湿地是人类最重要的环境资本之一，并与森林、海洋一起并称为全球三大生态系统。按《国际湿地公约》定义，湿地系指陆地、流水、静水、河口和海洋系统中各种沼生、湿生区域的总称。湿地是位于陆生生态系统和水生生态系统之间的过渡性地带，广泛分布于世界各地，拥有众多野生动植物资源，是重要的生态系统。湿地因具有强大的的生态净化作用，而又有“地球之肾”的美名。湿地，在蓄水、调节河川径流、补给地下水和维持区域水平衡中也发挥着重要作用，在时空上可分配不均的降水，通过湿地的吞吐调节避免水旱灾害。湿地通过水生植物净化水质、调节局部小气候，还具有强大的物质生产功能，为珍稀动物提供了栖息地，也是自然界富有生物多样性和较高生产力的生态系统。
据资料统计，全世界共有自然湿地8.558亿公顷（不包括滨海湿地），占陆地面积的6.4%，其中以热带比例最高，占湿地总面积的30.82%，寒带占29.89%，亚热带占25.06%，亚寒带占11.89%。潘塔纳尔沼泽地是世界上最大的湿地，它位于巴西马托格罗索州的南部地区，面积达2500万公顷。沼泽地内分布着大量河流、湖泊和平原。其中的湿地、草原、亚马孙和大西洋森林都是南美具有代表性的生态系统。除了丰富的植物资源外，沼泽地内还栖息着650种鸟类，230种鱼类，95种哺乳动物和167种爬行动物，以及35种两栖动物。由于潘塔纳尔沼泽地自然条件特殊、生物种类繁多，2000年11月，它被联合国教科文组织列为世界生物圈保护区，同年又被联合国教科文组织列入《人类自然遗产名录》。
所谓的人工干预农业生态系统，是人类将平原、盆地或山地丘陵岗地区原有的生态系统改造成以农牧业生产而建立的全新的生态系统。其主要特点是，人和人所种植的各种农作物、养殖的畜禽是这一生态系统的主要元素。由于生物群落的结构单一，人们必须不断地从事播种、施肥、灌溉、除草和治虫等活动，才能够使农田生态系统朝着对人有益的方向发展。一旦人的作用消失，农田生态系统就会很快退化。因此，可以说农田生态系统是在一定程度上受人工控制的生态系统。
在1870年前后世界耕地总面积大约在6亿公顷，到2005年，世界耕地总面积为14.2公顷，约占世界地表总面积的11%。世界上耕地面积比较丰富的国家主要有美国、俄罗斯、印度、中国、巴西、加拿大、澳大利亚、乌克兰、印度尼西亚和尼日利亚。但目前可耕地面积正以每年10万km2的速度流失。而耕地流失的主因是森林砍伐和过度游耕导致的荒漠化。
我国耕地面积排世界第4位，据2009年2月26日公布的全国土地利用变更调查结果全国耕地面积为18.2574亿亩，人均耕地不到世界平均水平的一半，有664个市县的人均耕地在联合国确定的人均耕地0.8亩的警戒线以下。随着我国城镇化、工业化进程的加速，耕地一再受到侵蚀，中国人均耕地面积由10多年前的1.58亩减少到1.38亩，18亿亩耕地红线岌岌可危。民以食为天，粮以土为本。为了维护国家的粮食安全，国土资源部提出“保18亿亩红线”的口号，出台了建设“基本农田保护区”和建设用地“占补平衡”的具体措施。
农业生态系统作为一种人工生态系统，同人类的社会经济领域关系密切，不可分割。大规模的土地开发整治改变了原始生态系统的物质、能量流转方式，农业生态系统的社会性，决定了它不仅受自然规律控制，而且受社会经济规律的支配。如曾经为“不毛之地”的黄泛区，原始的“季节性荒漠化农业生态系统”被彻底改变，3000万亩风沙盐碱地已经成为旱涝保收的良田。与同自然生态系统下生物种群的自然演化不同，大量的农用物资包括化肥、农药、农业机械等又作为辅助能量，源源不断地从社会经济领域投入农业系统，可以提供远远高于自然条件下的产量。如自然条件下绿色植物对太阳光能的利用率全球平均约仅0.1%，而在农田条件下，光能利用率平均约为0.4%，每公顷4500～6000kg的稻田或麦田光能利用率可达0.7%～0.8%。至于干物质产量，自然草地为5～15t/（ha·a），而人工草地（如禾本科牧草）为10～20t/（ha·a），麦类-水稻多熟制为18t/（ha·a），麦类-甘薯多熟制可达20.1t/（ha·a）。可见农业生态系统比自然生态系统具有较大的高产性能。
农业生态系统的这种特性，决定了物质和能量不断补充投入的需求。然而，近年来“农药残留”等带来的食品安全问题引起社会各界的高度关注，不少专家认为是人类投入过度造成的，尊重自然的话题又开始浮出水面。据国土资源部土地整理中心郧文聚博士介绍，目前在我国全面展开的“高标准基本农田建设工程”就是要在一定程度上恢复原始生态系统的物质、能量流转方式，在基本农田保护区外围留出足够的生态缓冲区和生态走廊，把断裂的生物链连接起来，让生物来帮助实现农业生态系统的生态平衡。
至此，饱受人工干预之苦的农业生态系统似乎已经开始迈出回归自然的第一步，但地球的资源和生态系统已经难以承受60亿人民的物质需求，这个问题在相当长的时期内很难得到根本的解决。虽然国际社会已经制定了《联合国气候变化框架公约》，达成了《京都议定书》，并于2005年2月16日正式生效。由于占发达国家温室气体排放约40%的美国和澳大利亚没有批准《京都议定书》，即使《京都议定书》所规定的各项目标能够实现，与稳定气候变化的最终目标仍相距甚远。减排效果还有很大的不确定性，国际社会实现稳定气候变化的目标仍然任重道远。
4.3地球生态平衡的印记——景观生态带
地球的生物圈（陆地）是一个巨大空间区域，由于所处的纬度不同，每个区域都显示出独特的气候形成、地貌动态、土壤发生进程、动植物生活习性，农业、林业作业系统等方面相应的区别十分突出。那么，景观生态是以天空为顶、地表为底，在一定空间范围内之所包含之有机无机、有形无形因子及其之间的互动关系所产生的自然效应组合。而景观生态学的定义可简单地表述为，以异质性景观为研究对象，探讨不同尺度上景观的空间格局、系统功能和动态变化及其相互作用的综合性交叉学科，同时强调空间格局、生态学过程与尺度之间的相互作用。景观生态学起源于欧洲，在理论上注重景观的多功能性、综合整体性、景观与文化的协同，在实践上关注土地利用规划和设计、资源开发与管理、生物多样性保护等领域。1988年，德国亚琛工业大学（地理研究所）尔根·舒尔茨教授首次采用“生态带”这一术语，并随后在他的《地球的生态带》一书中从自然和农业的角度出发，依据区域生态系统的研究方法和成果，划分出地球陆地主要景观生态空间结构的基础单位——生态环境带。
4.3.1极地、亚极地和北方生态带
极地、亚极地带分布在南北两极地区，总面积2200万km2（其中1400km2分布在南极地区），约占地球陆地面积的15%。此带除格陵兰岛和更广泛的近极地岛屿外，有3/4的面积被永久性冰雪所覆盖，因此属于极地冰盖荒漠。根据温度条件和与之相适应的植被，在无冰区能够细分出“极地风化碎石带”和“苔原带”。在极地冰盖气候区，水几乎完全是以固体形式出现，而在冰缘区附近地表的土壤中冰与土壤水之间存在年周期的变化或雪与降雨之间的变换。这里的永久性冻土具有较深的夏季解冻层，与冻融变化相联系的地貌学过程是塑造地形形态的主要地貌营力。由于地球自转轴倾斜的缘故，极地、亚极地带的逐日昼夜变换出现长达半年的从极昼到极夜的变化，漫长的白昼和高比例弥散于天空的漫射光照，不仅支配着热量，也支配着太阳的年周期气候。关于气候波动值方面，通常苔原带最温暖的月份可保持在3～4个月，平均温度在6～10℃，到达极地荒漠带气温可降至2℃以下。这里年降水量在200～300mm，冬季积雪一般不超过20～30cm。有限的积雪仍然可以保护覆盖其下的植物免受深冷的伤害，直到来年冰雪消融，阳光直接接触土壤表面使其解冻，冻僵了的生物才得到温度的推动而逐渐进入植被生长期。
在极地、亚极地带，因需要面对短促而又寒冷的植被期，过度潮湿和养分缺乏的土壤、冻裂变形和泥流破坏等恶劣环境，只有少数植被类群能够生存。在寒冷而又干旱的区域以地衣类、极端矮小的硬叶型和石楠类矮灌丛占优势，背风洼地（或叫积雪区域）可出现苔藓苔原、积雪小谷地群落，在潮湿环境可形成柳灌丛群落、低地泥潭草甸或称草甸苔原。但初级生产量极低，年每公顷只有1～2t，最高年每公顷4t，是地球上所有湿润地区初级生产量最低的地方。对于生产性能低下的解释是，苔原植物属于敏感类群，这些矮小的灌丛树龄可达100～200年，在一次损害干扰后完整地再恢复需要很长时间。而苔原区驯鹿、麝香牛、旅鼠、野兔、雪鸡、雁鸭等草食类动物的取食加快了有机物的分解，并由此产生一种肥料效应，如同这里的动物依赖于植物生存一样，植物反过来需要动物界维护土壤矿物质循环。
由于南极地区周边为广阔的海洋，北方生态带只发生在北半球的加拿大、美国阿拉斯加、斯堪的纳维亚、俄罗斯北部和西伯利亚等地区，总面积接近2000万km2，约占地球陆地面积的13%。该区域年平均温度≥5℃的植被期月数为4～5个月，平均温度≥10℃出现月数为1～3个月，年平均降水量为250～500mm，在植被生长期间，光照条件以昼长夜短至永昼无夜为主。上述的条件下，广泛保存了以常绿针叶林和森林苔原等地带性植物群系。北方带可细分出靠近亚极地的森林苔原、中部的开阔地衣森林和南部的郁闭针叶林，其中还分布有约占北方带面积10%的泥潭沼泽地。整个高纬度地区约占全球陆地面积的1/6，而固定在土壤有机质中碳储存量达445～750Gt，占全球现有储存量的1/3，考虑到全球的碳收支平衡，保护北方森林与保护热带森林是同样重要。
4.3.2湿润与干旱交织的中纬度生态带
中纬度带分成湿润的和干旱的两个生态带，大致处于西半球的纬度40°～60°，东半球的纬度50°～35°之间。其中，湿润中纬度带大范围分布在北半球的北美和欧亚大陆的东西两侧，在南半球的南美洲、澳大利亚、新西兰等以有小范围分布。总面积1450万km2，约占地球陆地面积的9.7%。湿润中纬度带的热量条件可看作属于温和的或温暖的类型，年降水量在500～1000mm，各地平均温度接近6～12℃，故以流行的气候名称可称之为凉温带气候或与植被相联系成为温带雨林。按照气候特征的湿润中纬度带总体应为自然森林地带，但由于人口密集，曾经存在的北半球自然森林遭受到过度砍伐、火烧式的开垦及畜牧业开发，几乎遭受到毁灭性的破坏，只有不具备农业及畜牧业价值的地方以经济林取代自然林。
