Обширные пространства на севере Евразии и Северной Америки занимают тайга, тундра и арктические пустыни. Эти холодные полярные зоны получают мало тепла даже летом. Здесь резко выражены сезонные колебания климата и биологических процессов, а характерным признаком является малое число родов и низкая численность отдельных видов, а также общая неустойчивость экологических систем. В Евразии, Северной Америке и на арктических островах зона тундры и ледяных пустынь простирается к северу от границы леса. Здесь долгая зима и короткое лето, самые низкие в северном полушарии суммарные положительные температуры и самый короткий вегетационный период. И хотя зимой температура воздуха не часто опускается до — 30-40°С, из-за постоянных сильных ветров и метелей немногие животные могут существовать в открытом ландшафте в это суровое время года. К этому следует добавить длинную полярную ночь. Снег лежит с сентября-октября по май-июнь; снежный покров не очень глубокий, но чрезвычайно плотный и неравномерный. Весной проталины появляются еще при отрицательных температурах, на них опускаются пролетные птицы. Пробудившиеся от зимнего сна пауки и насекомые выползают на снежные пятна, сверкающие под лучами теперь уже не заходящего с мая по июль солнца. Короткое лето-холодное и сырое, с частыми дождями и туманами. Температура обычно держится не выше 10°С, в полярных пустынях-в пределах 2-4°С; северная граница тундры в общем совпадает с июльской изотермой 10°С.
Из-за недостатка тепла здесь уже не могут расти даже выносливые северные древесные породы. Растительный покров состоит из мхов, лишайников, мелких вечнозеленых кустарничков и многолетних трав-осок, пушицы, дриады (Dryas) камнеломок (Saxifraga), остролодочника (Oxitropis), морошки, копеечника (Hedysarum), астрагала (Astragalus) и др. На юге этой зоны встречаются кустарниковые формы ивы, березы и ольхи, а дальше к северу-лишь немногие виды ив, ветви которых прижимаются к земле и растут среди травы и мха. Большие пространства заняты озерами и болотами, поросшими торфяным мхом сфагнумом, зелеными мхами, осоками и пушицей. Восемь-девять месяцев в году озера находятся подо льдом. Весной все понижения рельефа заполняются талой водой, образуется множество временных озер и болот, позднее высыхающих. По их берегам гнездятся кулики (песочники и плавунчики), чайки, утки и другие перелетные птицы. Почвы здесь чрезвычайно бедные, к тому же со слоем вечной мерзлоты. Корни растений и мхи образуют толстый растительный войлок, плохо проводящий тепло; даже в конце лета почва под этим теплоизолирующим слоем оттаивает не глубже чем на 30-50 см. Самое неподходящее место для жизни наземных растений и животных - ледяные пустыни на большинстве арктических островов, где лето продолжается всего около месяца, причем даже в июле столбик термометра почти никогда не поднимается выше 5°С. Значительная часть суши покрыта ледниками и фирновыми полями, в некоторых местах преобладает каменистый ландшафт, где могут расти только лишайники. Между камнями разбросаны пятна растительности из мхов и лишайников, немногих цветковых растений и стелющихся полярных ив. Так как летом солнце не заходит, прогреваются и почва, и слой наземных растений, так что температура в нем на 5-8°С выше, чем температура воздуха на уровне человеческого роста. Поэтому климатические условия для обитателей почвы здесь лучше, чем обычно думают.