極地主要是指位于地球南北極極圈以內(nèi)的陸地和海域等，其主要特點(diǎn)為低溫、干燥和強(qiáng)輻射等。由于嚴(yán)酷的環(huán)境特征，極地特別是南極幾乎無(wú)植物生長(zhǎng)，而微生物因其強(qiáng)大的環(huán)境適應(yīng)能力而廣泛存在，是極地生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分之一。特殊的地理環(huán)境與氣候特征造就了極地獨(dú)特的微生物生態(tài)系統(tǒng)。在這個(gè)生態(tài)系統(tǒng)中，威脅微生物生存與繁殖的脅迫因素包括低溫、強(qiáng)紫外輻射、高鹽度和高氧、低鹽度（海冰融化）、極高的靜壓力（如深海）等，其中低溫是制約極地微生物生命活動(dòng)的一個(gè)主要因素。

南極地區(qū)一般是指南緯60°以南地區(qū)，包括南極洲和南大洋，總面積為5200萬(wàn) km2，其中南極洲又包括南極大陸、南極半島和周圍島嶼，其總面積為1400萬(wàn)km2。環(huán)繞南極洲的海洋有南太平洋、南大西洋和南印度洋，統(tǒng)稱為南大洋，面積約為3800萬(wàn)km2，也被稱為世界第五大洋。南極洲被人們稱為第七大陸，是地球上最后一個(gè)被發(fā)現(xiàn)、唯一沒有土著人居住的大陸，全洲年平均氣溫為－25℃，為世界最寒冷的陸地；全洲年平均降水量為55mm，空氣非常干燥，有“白色荒漠”之稱；全洲年平均風(fēng)速17.8m/s，是世界上風(fēng)力最強(qiáng)和最多的地區(qū)。因此，南極洲具有世界冰極、寒極、干極和風(fēng)極之稱。在南極綠洲區(qū)，由于氣溫相對(duì)較高和降水量也較多，才有地衣、苔蘚和藻類植物生長(zhǎng)，在整個(gè)南極洲也只有兩種顯花植物生存，即南極發(fā)草和南極石竹。但南極洲外圍的南大洋卻有著十分豐富的海洋生物群落。

北極是指北緯66°34′（北極圈）以北的廣大區(qū)域，也叫北極地區(qū)，包括極區(qū)北冰洋、邊緣陸地海岸帶及島嶼、北極苔原和最外側(cè)的泰加林帶。北冰洋是一片浩瀚的冰封海洋，周圍是眾多的島嶼以及北美洲和亞洲北部的沿海地區(qū)。北冰洋中有豐富的魚類和浮游生物，為夏季在這里筑巢的數(shù)百萬(wàn)只海鳥提供了豐富的食物來(lái)源，同時(shí)，也是海豹、鯨和其他海洋動(dòng)物的食物。北冰洋周圍的大部分地區(qū)都比較平坦，沒有樹木生長(zhǎng)。冬季大地封凍，地面上覆蓋著厚厚的積雪。夏天積雪融化，表層土解凍，植物生長(zhǎng)開花，為馴鹿和麝牛等動(dòng)物提供了食物。

海冰不僅是極區(qū)，也是白令海、黑海和鄂霍次克海等的普遍環(huán)境特征，其面積最大時(shí)可占地球表面積的13%，因而形成了地球上主要的生物群落棲息地之一。極區(qū)海洋的大量海冰從外表看來(lái)像是冰凍的白色荒漠，實(shí)際上在低溫和低光照條件下，在其海冰內(nèi)部的鹽囊或鹽通道中形成了某些細(xì)菌、微型植物和微型動(dòng)物獨(dú)一無(wú)二的生境。生存于海冰中的微生物不但要耐受常年的低溫（－1℃～－15℃，在冬季最低可達(dá)－50℃），而且海冰在季節(jié)性反復(fù)凍融的過程中，海冰微生物還要經(jīng)受鹽度的急劇變化。如在海冰融解的過程中，會(huì)形成局部鹽度急劇降低（＜10）；相反在海水結(jié)冰的過程中，鹽分被排斥在冰晶之外，形成了鹽囊和鹽通道，造成其中的鹽度急劇上升（＞150），胞外滲透壓的突然降低/升高必然會(huì)對(duì)海冰微生物的生長(zhǎng)和繁殖產(chǎn)生重大的影響。因此，海冰微生物不僅要經(jīng)受溫度的季節(jié)性變化，還要經(jīng)受鹽度的季節(jié)性變化，后者引起的滲透壓脅迫是影響其生長(zhǎng)的主要環(huán)境因子。生存于海冰中的微生物具有一系列適應(yīng)該生境所需的復(fù)雜的生理特征，表現(xiàn)了獨(dú)特的適應(yīng)機(jī)制，因而能夠在海冰中很好生長(zhǎng)和繁殖，在極地生態(tài)系統(tǒng)中起著關(guān)鍵作用。除了生態(tài)學(xué)上的重要意義外，在海冰中發(fā)現(xiàn)的細(xì)菌和藻類還可成為新型生物技術(shù)（開發(fā)如嗜冷酶、嗜鹽酶、多不飽和脂肪酸等）關(guān)注的焦點(diǎn)，同時(shí)也被認(rèn)為是宇宙中除地球外的冰覆蓋天體的可能生命形式的代表，因而受到越來(lái)越多的關(guān)注。