Самые жаркие пустыни Земли, лежащие вдоль тропиков, возникают вследствие особенностей циркуляции земной атмосферы. Холодные пустыни Северного полушария появились потому, что находились в центре больших массивов суши.

Основные территории пустынь мира располагаются между широтами 10° и 35° к северу и югу от экватора. В Южном полушарии между этими широтами находится совсем небольшая часть суши; за исключением самой южной оконечности Африканского субконтинента, аридным районом является узкая южная оконечность Южноамериканского островного континента, поэтому крупнейшие пустыни мира лежат в Северном полушарии. Природные условия пустынь характеризуются крайней сухостью. Годовое количество осадков здесь менее 25 см, а солнце испаряет всю воду, выпадающую в виде дождя.

То, что пустынных районов достигает мало влаги, связано с целым рядом факторов. Главным из них является нисходящий ток сухих воздушных масс из верхних слоев атмосферы – особенность глобального характера циркуляции воздуха, которая типична для этих широт. Воздух стягивается в зоны низкого давления в экваториальных областях, где нагревается и поднимается вверх. В верхних слоях атмосферы воздух уходит с экватора, постепенно охлаждается и опускается вниз, достигая земли в пустынных районах, где содержание влаги в нем очень низкое. В некоторых случаях пустыни обязаны своим существованием расположению в сердце континента, вдалеке от каких-либо морских источников влажного ветра. С этим тесно связано явление дождевой тени, наблюдаемое в регионах, где воздушные потоки с моря пересекают высокие горы, проливаясь дождем на обращенных к морю склонах во время подъема по ним. На другой стороне гор вниз опускается совершенно сухой воздух, что дает начало пустынной местности.

По сравнению с иными районами интенсивность солнечного излучения в пустыне велика. На влажных территориях до 60 % его может быть отражено облаками, атмосферной пылью, водой и поверхностью растений, но в пустыне таким способом отражается лишь около 10 % общего излучения. С другой стороны, из-за отсутствия изолирующего слоя облаков до 90 % накопленного днем тепла пропадает ночью из-за его излучения. Результат этого – необычно большая разница между дневной и ночной температурами, достигающая 40 °C.

В настоящее время распространение пустынь по Земле намного меньше, чем было в эпоху человека. Главная причина этого в том, что сейчас в области поясов пустынь находятся меньшие площади суши – в основном из-за движения Австралийского континента на север из пояса пустынь. Также в эпоху человека нерациональные технологии сельского хозяйства и широко распространенная практика выпаса животных на бедных землях искусственно расширили пустынные области и были одним из факторов, который вел к полной гибели человечества; когда пустыни год от года расширялись, площадь пригодной для сельского хозяйства земной поверхности сокращалась. После исчезновения человека природные сообщества Земли восстановились, а пустыни вернулись в свои естественные границы.

Жизнь в пустыне подразумевает необходимость справляться с трудными проблемами (нехватка воды, экстремальные температуры и т. д.), но в процессе эволюции все равно возникло множество видов животных и растений, успешно делающих это. Схожие компенсационные приспособления, например очень эффективно работающие почки, выделяющие особо концентрированную мочу, крупные уши для рассеивания тепла и способность закапываться в толщу грунта независимо развились у многих групп животных, разделенных огромными расстояниями, в разных пустынных районах.

Физиология животных пустынь должна балансировать на очень тонкой грани между сохранением воды и терморегуляцией. Исчезновение потовых желез – мера по сохранению воды – означает, что для охлаждения организма в жаркий день можно использовать гораздо меньше привычных способов. Обычно эта цель достигается с помощью крупных ушей или похожих на них выростов, которые пронизаны кровеносными сосудами и работают как радиаторы, выводя тепло из тела животного.

Особенность строения такого рода можно обнаружить в хвосте песчаного плоскохвоста (Platycaudatus structor) – довольно крупного грызуна, обитающего в песках. Избыточное тепло его тела кровь выводит в хвост, откуда оно рассеивается в воздухе. Преследуемый плоскохвост может двигаться с большой скоростью; во время бега он держит хвост вытянутым назад для равновесия, на манер своего предка тушканчика.

Чтобы сохранять воду, плоскохвост даже строит ловушки для конденсата. В качестве элемента брачного ритуала каждая пара плоскохвостов складывает над местом семейной норы кучу камней. Эти камни не только защищают жилище от прямого солнечного света днем, но и дают достаточно много холодных поверхностей, на которых по ночам конденсируется влага.

Слюнявая перистолапка (Pennapus saltans) – грызун такого типа, который всегда существовал в подобных местообитаниях с тех пор, как млекопитающие впервые заселили жаркие и сухие территории земной поверхности. У нее маленькие передние и длинные задние лапы, приспособленные для прыжков. Пальцы на задних лапах окаймлены короткими жесткими волосками. Почки перистолапки работают чрезвычайно эффективно и вторично используют метаболическую воду столь успешно, что ее моча более чем вдвое концентрированна по сравнению с мочой грызунов схожего размера, живущих во влажных местообитаниях.

Слюнявая перистолапка никогда не пьет воду, но получает всю необходимую ей влагу из растений. Она даже может поедать растения, ядовитые для других животных, и обладает способностью выделять токсичные вещества таким образом, что они не включаются ни в один обменный процесс. Это ночное существо, но, если какой-либо хищник выгонит перистолапку из глубокой норы в дневную жару, она может охлаждать себя, обильно выделяя слюну и покрывая пеной переднюю часть своего тела. А еще она плюется в своего врага со смертоносной точностью. В слюне перистолапки содержится значительная часть выведенных из организма растительных ядов, что становится эффективным оружием. Нет необходимости говорить, что такой защитный механизм очень быстро обезвоживает животное, а значит, используется лишь при крайней необходимости и только на короткое время.

Прыгающий чертик (Daemonops rotundus), насекомоядное с повадками хищника, является одним из главных врагов перистолапок. По своей морфологии и физиологии чертик сходен с перистолапкой и другими мелкими пустынными животными, на которых охотится.

Хищник совершенно иного рода, но также ведущий свою родословную из числа насекомоядных – песчаная акула (Psammonarus spp.), животное, формой тела похожее на сосиску, с притупленной крепкой головой и мощными лопатообразными ступнями. Оно скорее плывет в песке, нежели роет тоннель, когда врывается в гнездовые камеры грызунов, обнаруживая их с помощью чувствительных ямок на кончике носа. Песчаная акула почти полностью безволоса и избегает температурных крайностей, проводя бóльшую часть времени под землей. Отдыхая, она лежит прямо под поверхностью песка – снаружи находятся лишь глаза и ноздри.

Вымирание верблюдов примерно в то же время, когда исчез человек, оставило свободной нишу, которая была явно непривлекательной для любого другого животного. Чтобы крупное животное могло существовать в условиях пустыни, оно должно обладать довольно неординарной физиологией. Верблюд, например, был способен потерять из-за обезвоживания до 30 % собственного веса без ущерба для здоровья и накапливал весь подкожный жир в горбу – остальная поверхность тела была свободной для теплоотдачи. Он мог выдерживать, в некоторых пределах, колебания температуры своего тела, и у него были толстые клапаны ноздрей и веки, успешно оберегавшие нос и глаза от попадания пыли и песка.

Примерно через 50 млн лет эволюции эти признаки вновь развились у одного животного – пустынного прыгуна (Aquator adepsicautus). Произошел он от грызунов (возможно, от одного из видов тушканчиков или песчаных крыс) и вырос очень крупным – взрослые самцы достигают в длину от носа до кончика хвоста более 3 м. Хвост – самая необычная черта этого животного: именно здесь накапливается весь его подкожный жир. Жир – это запас не только воды, но и пищи, который позволяет пустынному прыгуну переживать долгие периоды без еды, когда корм недоступен. Если накоплен полный запас жира, тело прыгуна хорошо уравновешено и он может быстро скакать на задних ногах. В таком состоянии пустынный прыгун способен преодолеть 100 км и более между местами водопоя и оазисами. На пальцах задних лап у него есть широкие ороговевшие подушечки, которые помогают не увязнуть в песке и обеспечивают хорошее сцепление на голых камнях.

Каменистые участки пустынь – место обитания, которое предпочитает гроббит (Ungulamys cerviforme). Этот грызун длиной около 60 см, не считая хвоста, обладает копытцами, развитыми на третьем и четвертом пальцах и дающими ему возможность бегать по каменистым пустынным участкам. На втором и пятом пальцах передних ног у гроббита есть небольшие когти, почти касающиеся копыт, когда нога согнута, позволяя ему захватывать и подтягивать вниз ветви и кормиться ими. Гроббиты живут стадами в области каменистых пустынь Африканского и Азиатского субконтинентов.

В пустынях крупные хищники не столь обычны, и там встречается не так много плотоядных животных. Одним из таких видов является кхилла (Carnosuncus pilopodus), потомок насекомоядных. Это животное, достигающее в холке около 60 см, ведет преимущественно ночной образ жизни, а днем скрывается в системе нор, выкопанных в мягком песке. Ночью кхилла охотится на мелких млекопитающих и получает бóльшую часть нужной ей воды из влаги, содержащейся в их плоти.

Многие обитатели пустыни имеют песчано-желтую окраску, чтобы сливаться с окружающей местностью, а нижняя часть тела у них белая – это создает эффект противотени и делает силуэт животных двухмерным. То, что такая цветовая схема является результатом давления отбора, – это мнение, в пользу которого говорит следующий факт: у представителей фауны, обитающих на серо-черных лавовых участках, более темная окраска, а в соляных котловинах встречаются почти белые их формы.

Животные, не имеющие камуфляжа, окрашены главным образом в черный цвет. В эту категорию попадают хищные птицы, рептилии и самые ядовитые и несъедобные членистоногие. Сходство в окраске может возникать как результат одной из форм мимикрии, при которой по каким-то причинам черный цвет приносит преимущество некоторым хищникам, а все остальные виды вырабатывают его, чтобы получать выгоды такого же рода.

Пустыни Северной Америки – это пустыни дождевой тени. Влажные западные ветры, которые дуют в сторону материка через Тихий океан, первыми встречают великий горный барьер и вынуждены подниматься по нему, проливая дождь на обращенную к морю сторону гор. Миновав горные пики, ветры становятся сухими, и на обширных равнинах за горами преобладают пустыни.

Пустыни лишены растительности не полностью: местами там встречаются кактусы и другие суккуленты, обычно растущие отдельно, один вдали от другого. Оголенная почва между растениями пронизана густой сетью корней, разрастающихся для сбора воды в достаточном для выживания каждого экземпляра количестве.

Среди корней живет корнесос (Palatops spp.) – животное, покрытое тяжелым панцирем, спасающим скорее от иссушения, чем от нападения. Его голова защищена широкой лопатообразной пластиной, а спину закрывает поблескивающий панцирь из слившихся вместе волос, похожий по форме на скорлупу ореха. Хвост и лапы корнесоса тоже защищены «броней», только состоящей из сочлененных пластинок, обеспечивающих их полную подвижность. Животное двигается в толще песка, используя широкие лапы как весла, а головной щиток – как лопату, чтобы добраться до корней суккулентов, которыми питается, разгрызая их при помощи края головного щита и нижних резцов.

Среди колючек, растущих на вертикальных ребрах стеблей кактусов, живет крошечный пустынный щетинник (Fistulostium setosum). Его тонкое тело покрыто колючками, которые отчасти служат для защиты, а отчасти для маскировки на столь же колючем кактусе. Зубов у щетинника нет, и он питается исключительно нектаром цветков кактусов: пить, имея такую длинную мордочку, удобно. Собирая нектар, щетинник часто пачкает голову в пыльце, а потом она попадает на рыльца других цветков, тем самым помогая перекрестному опылению кактусов. Поскольку пустынный щетинник кормится нектаром, который легко переваривается, его пищеварительный тракт устроен очень примитивно.

У ящериц и других рептилий нет таких хитроумных приспособлений, какие имеются у млекопитающих и птиц для регулирования температуры тела. Их температура полностью зависит от окружающей среды. Однако у некоторых пустынных рептилий развились зачаточные аппараты для охлаждения своего тела. В частности, у парусной ящерицы (Velusarus bipod), мелкой двуногой рептилии, есть система расправляющихся парусов и складок кожи на шее и хвосте, которые она раскрывает по ветру, когда становится слишком жарко. Тепло отводится в воздух через кровеносную систему. Охлаждаясь, ящерица обычно балансирует на одной лапе, подняв другую над нагретой поверхностью пустыни, чтобы получить от этой системы максимальную выгоду.

Мелкие млекопитающие вроде пустынного щетинника и парусные ящерицы становятся добычей наземных птиц, таких как длинноногий перепел (Deserta catholica). Яйца этой птицы, отложенные в ямку в песке в укромных местах под кустами или нависающими камнями, высиживаются непрерывно, поэтому защищены от термокрайностей – жары и холода, которые характерны для суточной смены температур в условиях пустынного климата.

Цикл гнездования этой и многих других птиц пустынь зависит от сезона дождей – пернатые начинают гнездиться, как только проливаются первые весенние дожди, и продолжается это столько времени, сколько длится влажный сезон. В особенно сухие годы гнездования не происходит.