Sa mạc là cảnh quan cằn cỗi và thường là hoang vắng, đặc trưng bởi điều kiện khí hậu khắc nghiệt, thảm thực vật rất ít và lượng mưa rất thấp.

Chiếm khoảng một phần ba bề mặt đất của Trái Đất, sa mạc là môi trường đa dạng được tìm thấy ở nhiều khu vực khác nhau trên thế giới, từ những bãi cát nóng như thiêu đốt của sa mạc Sahara đến những vùng đất băng giá của Nam Cực.

Mặc dù mọi người thường liên tưởng sa mạc với cái nóng thiêu đốt và những cồn cát bất tận, nhưng chúng có thể tồn tại ở cả khí hậu nóng và lạnh, và đặc điểm xác định của chúng là điều kiện khô cằn chứ không phải nhiệt độ.

Đặc điểm chính của sa mạc là thiếu nước. Sa mạc nhận được lượng mưa dưới 250 mm mỗi năm, khiến chúng trở thành một trong những nơi khô hạn nhất trên Trái Đất. Trong một số trường hợp cực đoan, như sa mạc Atacama ở Chile, có thể có nhiều năm không có bất kỳ lượng mưa đáng kể nào.

Sự thiếu hụt nước này là yếu tố quan trọng nhất hình thành nên hệ sinh thái sa mạc, từ các loại thực vật và động vật có thể sống sót cho đến các đặc điểm cảnh quan tổng thể.

Sa mạc có thể được phân loại thành bốn loại chính: nóng và khô, bán khô hạn, ven biển và lạnh. Sa mạc Sahara ở Châu Phi là một ví dụ về sa mạc nóng và khô, đặc trưng bởi những cồn cát trải dài và nhiệt độ cực cao vào ban ngày, có thể tăng vọt lên trên 50°C.

Tuy nhiên, bất chấp cái nóng ban ngày này, nhiệt độ có thể giảm xuống mức đóng băng vào ban đêm do thiếu độ ẩm trong không khí, thường đóng vai trò là bộ điều chỉnh nhiệt ở những vùng có khí hậu ẩm ướt hơn.

Các sa mạc bán khô hạn, như sa mạc Great Basin ở Mỹ, có nhiệt độ ôn hòa hơn nhưng vẫn duy trì tình trạng khô hạn. Các sa mạc ven biển, như Namib ở châu Phi, chịu ảnh hưởng của các dòng hải lưu mang theo không khí lạnh, dẫn đến sương mù nhưng lượng mưa thực tế rất ít.

Sa mạc lạnh, chẳng hạn như ở Nam Cực và Greenland, được xác định bởi nhiệt độ đóng băng và cảnh quan băng giá, với rất ít tuyết rơi hoặc lượng mưa.

Cảnh quan sa mạc thường được coi là khắc nghiệt và không dễ để sinh tồn, nhưng chúng là nơi sinh sống của nhiều loài sinh vật, mỗi loài đều thích nghi độc đáo để tồn tại trong điều kiện như vậy. Ví dụ, thực vật ở sa mạc đã tiến hóa để bảo tồn nước.

Xương rồng, một loài thực vật tinh túy ở sa mạc, dự trữ nước trong thân thịt của chúng và có gai thay vì lá để giảm mất nước qua quá trình thoát hơi nước. Rễ của chúng thường nông nhưng lan rộng, cho phép chúng hấp thụ càng nhiều nước càng tốt trong những trận mưa hiếm hoi.

Các loài thực vật khác, như một số loại cây bụi, có rễ cọc sâu, vươn xa dưới bề mặt để tìm nguồn nước ngầm. Một số loài thực vật, được gọi là thực vật phù du, hoàn thành toàn bộ vòng đời của chúng chỉ trong vài tuần, chỉ nở hoa khi mưa đến và nhanh chóng tạo ra hạt trước khi khô héo.

Tương tự như vậy, các loài động vật sa mạc đã phát triển theo nhiều cách khác nhau để tồn tại trong môi trường của chúng. Nhiều loài sống về đêm, tránh cái nóng khắc nghiệt của ban ngày và hoạt động vào ban đêm khi nhiệt độ mát hơn.

Các loài bò sát như thằn lằn và rắn, phổ biến ở các sa mạc nóng, là loài máu lạnh và điều chỉnh nhiệt độ cơ thể bằng cách phơi nắng vào ban ngày và tìm nơi trú ẩn trong những giờ nóng nhất.

Một số loài động vật có vú, như chuột túi, có thận chuyên biệt giúp bảo tồn nước, cho phép chúng sống sót mà không cần uống nước. Thay vào đó, chúng lấy độ ẩm từ hạt và thực vật mà chúng ăn. Côn trùng, như bọ cánh cứng và kiến, thường đào hang dưới lòng đất để thoát khỏi cái nóng và xuất hiện vào ban đêm để kiếm thức ăn.

Khí hậu độc đáo của sa mạc cũng định hình nên vị trí địa lý của chúng. Gió là một lực tác động mạnh ở sa mạc, liên tục thay đổi và định hình cảnh quan. Cồn cát, một trong những đặc điểm dễ nhận biết nhất của sa mạc, được hình thành khi gió thổi các hạt cát rời rạc, khiến chúng tích tụ thành gò.

Cồn cát có thể thay đổi đáng kể về kích thước và hình dạng, từ những gợn sóng nhỏ đến những ngọn núi cát khổng lồ cao hàng trăm mét. Ở các vùng sa mạc khác, cao nguyên đá và núi chiếm ưu thế trong cảnh quan, bề mặt của chúng bị xói mòn theo thời gian bởi lực của gió và nước.

Sa mạc cũng có lòng sông khô cạn, được gọi là wadi, chỉ chứa đầy nước trong những trận lũ quét thỉnh thoảng xảy ra sau những cơn bão hiếm hoi nhưng dữ dội.

Sa mạc cũng có tầm quan trọng lớn về mặt kinh tế. Chúng giàu tài nguyên thiên nhiên, bao gồm các khoáng sản có giá trị như đồng, vàng và quặng sắt. Ở Trung Đông, trữ lượng dầu mỏ khổng lồ nằm bên dưới bề mặt cát, khiến khu vực này trở thành một trong những nơi giàu có nhất về tài nguyên năng lượng.

Năng lượng Mặt Trời là một tài sản có giá trị khác của sa mạc. Do lượng ánh sáng Mặt Trời cao mà chúng nhận được trong suốt cả năm, sa mạc là địa điểm lý tưởng cho các nhà máy điện Mặt Trời.

Trong những năm gần đây, ngày càng có nhiều sự quan tâm đến việc khai thác nguồn năng lượng tái tạo này, với các trang trại năng lượng Mặt Trời quy mô lớn đang được xây dựng tại các sa mạc trên khắp thế giới.

Sa mạc là hệ sinh thái phức tạp và đa dạng, không chỉ là những vùng cát mênh mông. Chúng là nơi sinh sống của nhiều dạng sống, mỗi dạng đều thích nghi độc đáo để tồn tại trong điều kiện khắc nghiệt. Tuy nhiên, những môi trường này rất mong manh và phải được bảo vệ để đảm bảo sự tồn tại của chúng cho các thế hệ tương lai.