La luce è la fonte primaria di energia degli ecosistemi, in quanto essa è indispensabile per la fotosintesi e quindi per la vita stessa di tutti gli organismi presenti.
Il quantitativo di luce ricevuta varia a seconda della latitudine, dell'esposizione e di altri fattori;
ad esempio, in una grotta penetrerà pochissima luce, per cui molti animali che vivono in questo ambiente sono ciechi e depigmentati;
la luce ricevuta dallee piante del sottobosco è meno intensa di quella ricevuta dalla vegetazione più alta, e alcune piante, come l'edera, hanno assunto un portamento lianoso, che consente loro di arrampicarsi fino a raggiungere zone meglio illuminate, e solo lì fioriranno;
alcune orchidee delle foreste pluviali sono epifite, cioè vivono sui rami degli alberi, sempre per ricevere più luce.
Le piante recepiscono e rispondono allo stimolo luminoso, ad esempio crescendo maggiormente nella direzione da cui proviene la luce (fototropismo positivo).
Quasi tutti gli animali sono dotati di macchie oculari o di occhi veri e propri che permettono la formazione di immagini in bianco e nero o a colori, utilizzando la gamma del visibile.
Molti insetti sono sensibili agli utravioletti; altri animali, come alcuni serpenti, sono sensibili agli infrarossi, per esempio al calore emesso da una potenziale preda.
La percezione della luce è importantissima quindi per acquisire informazioni dall'ambiente circostante.
L'alternarsi del dì e della notte scandice i ritmi circadiani (cioè di 24 ore circa, come il ritmo sonno-veglia); è inoltre è molto importante la durata del fotoperiodo, ovvero il numero di ore di luce in una giornata , in quanto influenza alcune attività come la ripoduzione degli animali, la fioritura…(esistono piante longidiurne e brevidiurne).
Negli ambienti acquatici possiamo distinguere una zona superficiale eufotica (=bene illuminata), e una zona profonda afotica (=senza luce); naturalmente gli organismi fotosimtetici (alghe macroscopiche, fitoplancton…) si trovano solo nella zona eufotica, ma da essi dipende la vita nell'intero ecosistema. Le alghe che vivono a maggiore profondità sono quelle rosse, in quanto hanno uno speciale pigmento che permette la fotosintesi sfruttando la lunghezza d'onda della luce verde che viene assorbita in misura minore. Gli abissi oceanici sono completamente bui, e in essi vivono pesci spesso dotati di occhi telescopici o di organi luminosi (fotofori), utili per scambiare messaggi e per attirare prede.
Un' eccessiva esposizione alla luce può comunque risultare dannosa, tanto è vero che la produzione della melanina in risposta all'esposizione al sole (l'abbronzatura) altro non è se non un meccanismo di difesa del nostro corpo in risposta all'esposizine ai raggi solari (UV in particolare), che penetrando nei tessuti potrebbero favorire l'insorgenza di melanomi. Per lo stesso motivo le popolazioni originarie di regioni geografiche situate a basse latitudini hanno occhi e pelle scura.
La temperatura pone dei limiti alla presenza della vita, in quanto questa è possibile solo quando l'acqua si trova allo stato liquido. Infatti il citoplasma ha una matrice fluida, in cui l'acqua è presente allo stato liquido, e anche i fluidi intercellulari sono costituiti in buona parte da acqua; l'acqua congela a 0°C, e la formazione di cristalli di ghiaccio danneggerebbe in modo irreparabile le strutture viventi. Dunque la vita non è compatibile con temperature molto basse; tuttavia alcune alghe sono in grado di colonizzare la superficie dei ghiacciai e molti animali vivono nei mari artici, grazie alla presenza nel loro sangue di una sostanza che agisce da "anticongelante"
A 100°C l'acqua bolle, e d'altra parte molti composti composti organici vengono alterati dalle alte temperature: le proteine, ad esempio, vengono denaturate perdendo così la loro funzionalità; alcuni solfobatteri sono tuttavia riusciti a colonizzare le acque termali a temperature anche superiori a 90°C.
La temperatura media e anche le escursioni termiche sono fattori molto importanti nel determinare quali specie sono presenti in un ecosistema, e dipendono dalla latitudine, dall'altitudine, dalla distanza dal mare, dalla presenza di venti e correnti e da altri fattori ancora.
E' da ricordare che tra i Vertebrati alcuni sono in grado di regolare la temperatura interna del corpo in modo autonomo (Uccelli e Mammiferi, che vengono pertanto definiti omeotermi), attraverso meccanismi quali la sudorazione, la vasocostrizione e la vasodilatazione, il brivido…, mentre in altri la temperatura corporea dipende dalla temperatura esterna (Pesci, Anfibi, Rettili, che vengono chiamati animali a sangue freddo o più propriamente eterotermi.); tra questi ultimi comunque alcuni sono in grado di effettuare la termoregolazione con meccanismi di tipo etologico (es: la Lucertola che si espone el sole), ma comunque nei periodi in cui la temperatura è molto bassa cadono in letargo, come d'altra parte anche alcuni omeoterni (Orso)
Per gli organismi che vivono in climi asciutti la disidratazione rappresenta un grosso rischio, per cui molti sono gli accorgimenti messi in atto per difendersi dall'eccessiva perdita di acqua.
Ad esempio, le piante della macchia mediterranea hanno ricoperto le loro foglie di una cuticola cerosa che evita l'eccessiva traspirazione attraverso la lamina foliare, mentre i cactus le hanno addirittura trasformate in spine; gli apparati radicali possono essere molto estesi per facilitare l'assorbimento dell'acqua. Le Gimosperme (es: Abeti, Pini, Cipressi…) si sono evolute in un periodo della storia della Terra caratterizzato da siccità, mentre le Felci, che evolutivamente le precedono, dipendono strettamente dalla presenza di almeno un sottile velo di acqua liquida al momento della riproduzione sessuata.
Tra i Vertebrati, i Rettili hanno per primi colonizzato la terraferma grazie alla pelle impermabilizzata dalle squame, e all' uovo "amniotico", che, racchiuso in un guscio calcareo, consente che al suo interno possa svilupparsi l'embrione come in una specie di "piscina privata".
Gli Anfibi, invece, "animali dalla doppia vita", devono mantenere sempre umida la loro pelle, in quanto attraverso essa effettuano parte degli scambi respiratori; inoltre le loro uove devono essere deposte in acqua, e la loro larva, il girino, vive in aqua e prima della metamorfosi somiglia ad un pesce; è evidente quindi la dipendenza di questi animali dall' acqua .
Per gli organismi che vivono a diretto contatto con l'aria, non c'è il problema della scarsità di tali gas, mentre ci può essere per quelli che vivono ad esempio nel suolo o negli ambienti acquatici. Naturalmente gli organismi acquatici necessitano di ossigeno e di anidride carbonica esattamente come quelli terrestri, ma devono assumerli dall'acqua, in cui i gas si trovano disciolti; l'anidride carbonica è solubilissima in acqua, l'ossigeno meno, per cui può essere addirittura assente ad esempio sul fondo di una palude. La solubilità di un gas in acqua è influenzata dalla temperatura e dalla pressione, e i gas entrano in soluzione più facilmente se la superficie dell'acqua è mossa, ad esempio come in un torrente di montagna o durante una mareggiata.