Gli Stati Uniti presentano una grande varietà di paesaggi e ambienti che sono all'origine di una flora e di una fauna notevolmente diversificate, approfondite nelle voci riguardanti i singoli stati.

Morfologia
La struttura geomorfologica degli Stati Uniti è caratterizzata dalla presenza di due sistemi montuosi (quello dei monti Appalachi a est e quello delle Montagne Rocciose a ovest) allineati da nord a sud, e di un vasto insieme di pianure nella parte centrale. Essa è il risultato di una lunga successione di collisioni e separazioni di grandi aree della parte superficiale della crosta terrestre, in base alla teoria geologica della tettonica a zolle. Il nucleo continentale più antico è lo Scudo Canadese, o Altopiano Laurenziano, costituito da una massa di graniti e di altre rocce cristalline che affiorano in tutto il Canada orientale e nella parte nordorientale degli Stati Uniti. Alla formazione dello Scudo seguì un lungo periodo di inattività della crosta terrestre durante il quale il continente, in seguito a continui fenomeni erosivi, assunse l'aspetto di un tavolato che i mari adiacenti ricoprirono con spessi strati di sedimenti. Verso la fine di questo periodo estese foreste coprivano le superfici emerse, e la combinazione di materiale organico e di sedimenti marini permise la formazione di vasti giacimenti di petrolio e di carbone.

Il periodo di calma geologica ebbe termine quando i continenti dell'America settentrionale e dell'Europa entrarono in collisione nel primo periodo della formazione dei fossili, il Carbonifero, in seguito al quale i continenti americani si scontrarono con quello africano. Il fenomeno provocò la formazione del sistema montuoso degli Appalachi, originariamente costituito da vette elevate. Questa collisione determinò la deriva della massa continentale verso ovest con una conseguente espansione dell'oceano Atlantico e un periodo di calma geologica che interessò nuovamente le aree orientali degli Stati Uniti. Il materiale prodotto dall'erosione dei monti Appalachi si depositò e si accumulò nella regione interna delle Grandi Pianure e nelle pianure costiere affacciate sull'Atlantico e sul golfo del Messico.

Nel frattempo, la compressione tra la zolla americana in spostamento verso ovest e la zolla pacifica determinò la formazione di nuovi sistemi montuosi nella sezione occidentale: le Montagne Rocciose con i loro altipiani (del Colorado e del Montana) e le loro catene montuose, come le Black Hills del South Dakota. Lo slittamento delle rocce lungo le faglie formate da ulteriori spinte determinò la formazione della Sierra Nevada in California, dei monti Wasatch nello Utah, delle catene montuose allineate del Nevada e della Teton Range nel Wyoming. Il suolo dell'Arizona e dello Utah meridionale si sollevò e i fiumi incisero profondi canyon.

Effetti dei mutamenti climatici
Nel Pleistocene grandi calotte di ghiaccio iniziarono a coprire la parte orientale del Canada e i rilievi dell'Ovest e da qui iniziarono un graduale spostamento verso sud trasportando materiale roccioso e detriti. Le erosioni glaciali hanno determinato l'attuale configurazione del paesaggio del New England e del Minnesota settentrionale, caratterizzato da accumuli morenici e da laghi allineati. Lo scioglimento dei ghiacci alimentò i fiumi Hudson, Illinois, Minnesota, Missouri e Columbia, che nel loro corso scavarono ampie valli; esso fu anche all'origine della formazione dei Grandi Laghi.

Morfologie glaciali si rintracciano in tutta la fascia settentrionale degli Stati Uniti, a partire dai bassi crinali sabbiosi che segnano i letti e le sponde di antichi laghi ai confini orientali e occidentali del Vermont e nell'Ohio nordoccidentale, attraverso le sabbiose province centrali del Wisconsin, nei pressi del Red River in Minnesota, nel South Dakota e nel North Dakota, intorno al Grande Lago Salato nello Utah, sino al bacino Missoula nel Montana e nella Central Valley in California.

I fenomeni di glaciazione hanno inoltre lasciato spessi depositi di loess sulle fertili pianure circostanti i fiumi Mississippi e Missouri, sui più scoscesi promontori del Wisconsin occidentale e del Tennessee occidentale, nelle regioni orientali dello stato di Washington. Episodi di innalzamento del livello dei mari hanno portato alla formazione di distese sabbiose all'interno della pianura costiera del golfo del Messico e sui pendii delle montagne che dominano l'oceano Pacifico; la baia di Chesapeake e molte altre valli di origine fluviale, situate lungo la costa atlantica dalla Georgia al Connecticut, si formarono invece in seguito a fasi di abbassamento del livello dei mari.

Clima
Negli Stati Uniti il clima è ovunque temperato, a esclusione dell'Alaska, situata nella fascia climatica subartica. Esso presenta tuttavia marcate variazioni regionali dovute alla disposizione dei rilievi, orientati in senso meridiano, e alla diversa influenza degli oceani. La vasta sezione interna del paese, priva di sbarramenti orografici, è particolarmente esposta alle masse d'aria fredda provenienti dal Polo Nord, che possono spesso raggiungere le aree più meridionali del paese, e, in senso opposto, alle masse d'aria calda e umida provenienti dai tropici, che possono spingersi sino alle regioni nordorientali.

La sezione orientale del paese, esposta all'Atlantico, è soggetta a sud agli influssi subtropicali, che rendono gradevole il clima della Florida, a nord agli influssi continentali, come dimostra il clima severo di New York. La sezione occidentale è invece condizionata climaticamente dalle correnti oceaniche occidentali, che rendono umidi e piovosi i versanti montuosi rivolti al Pacifico a nord, mentre a sud, nella California, prevalgono gli influssi subtropicali che apparentano il clima locale a quello mediterraneo. Tutta la parte interna, invece, dalle Grandi Pianure sino alle catene costiere, schermata dai rilievi, è poco piovosa e in certe aree addirittura desertica.

Due fenomeni, legati alla circolazione atmosferica, condizionano in modo determinante il clima degli Stati Uniti. Il primo, legato agli alisei, riguarda le correnti ascendenti di aria calda e umida provenienti dalla fascia equatoriale che, a 30° di latitudine nord, perduta l'umidità, iniziano a scendere, portando condizioni atmosferiche calde e asciutte nelle aree sudoccidentali del paese, soprattutto in estate. Un altro fenomeno significativo è la corrente a getto, cioè quel forte vento che soffia generalmente da ovest verso est negli strati alti dell'atmosfera, e che influenza in modo decisivo la circolazione negli strati più bassi dell'atmosfera stessa.

In estate la corrente a getto si trova generalmente vicino al confine con il Canada, ma può spostarsi a nord fino all'Alaska o a sud fino alla Louisiana. Nello stato di Washington e in Alaska essa porta l'aria umida del Pacifico verso le regioni interne, mentre negli altri stati occidentali hanno la prevalenza le masse di aria asciutta provenienti dal Messico e dal Canada. A est, al contrario, la corrente a getto può determinare lo spostamento di masse d'aria umida dal golfo del Messico al Canada. Durante l'inverno il sistema dei venti influenza le regioni meridionali del paese. Le masse d'aria provenienti dal Pacifico portano nuvole e pioggia sui rilievi della costa californiana e dell'Alaska meridionale.

I cataclismi meteorologici sono strettamente connessi alla direzione stagionale della corrente a getto e ai fronti a essa associati. Le piogge torrenziali sono più frequenti nelle vicinanze del golfo del Messico; i tornado si verificano nelle regioni centrali degli Stati Uniti, dove le masse d'aria provenienti dal Canada e dal golfo si scontrano violentemente; gli uragani si sviluppano nella tarda stagione estiva e, provocati dalle masse d'aria calda provenienti dall'Atlantico, si spostano verso gli stati sudorientali nella stagione autunnale. Le abbondanti nevicate invernali negli Stati Uniti orientali sono causate dal rapido raffreddamento dell'aria del golfo, fenomeno che, nella regione dei Grandi Laghi, risulta amplificato dai venti continentali freddi provenienti da nord.

Idrografia
Il territorio degli Stati Uniti è diviso in diversi sistemi idrografici. Anzitutto la sezione orientale del paese riversa le sue acque nell'oceano Atlantico attraverso la serie di fiumi che scendono dagli Appalachi: l'Hudson, il Delaware, il Susquehanna, il Potomac e il Savannah, tutti con una portata considerevole, dovuta alle frequenti precipitazioni; essi, grazie a ciò, costituiscono importanti vie di comunicazione utilizzate in prevalenza per il trasporto delle merci.

Tutta la grande regione interna convoglia le sue acque nel golfo del Messico, in massima parte attraverso il Mississippi. Dalla sinistra esso riceve affluenti importanti come l'Ohio, il Tennessee e l'Illinois, soggetti a piene frequenti nella stagione primaverile, con portate che diminuiscono nelle calde settimane della tarda estate e nei nevosi mesi invernali. La regolazione del flusso e il controllo delle piene di questi fiumi sono stati messi a punto attraverso un complesso sistema di dighe e argini.

Lo scioglimento delle nevi alimenta gli affluenti che scorrono da ovest, tra cui il Missouri, il Platte e l'Arkansas. Al golfo del Messico tributano direttamente altri fiumi, come il Rio Grande. Al Pacifico sono diretti i corsi d’acqua che drenano le regioni occidentali come il Colorado, il Sacramento, lo Snake e il Columbia, che scorrono verso ovest. Quasi tutti questi fiumi riducono la loro portata allontanandosi dalle sorgenti montane e alcuni, come il Colorado, sono regolati da dighe e deviati per un utilizzo urbano e agricolo così massiccio che non portano più acqua al mare. In Alaska tutta la rete idrografica è legata allo Yukon.

Dei numerosi laghi presenti sul territorio statunitense i principali sono i Grandi Laghi (Superiore, Michigan, Huron, Erie e Ontario), collegati tra loro da una serie di canali e corsi d'acqua; essi rappresentano il bacino lacustre più esteso del mondo, collegato a sua volta, attraverso il San Lorenzo, all'oceano Atlantico. Innumerevoli laghi minori sono disseminati nella zona nordorientale degli Stati Uniti, nel Midwest settentrionale e in gran parte dell'Alaska. Fra i principali vi sono il Champlain, il Winnipesaukee e il Cayuga a nord-est, e il Winnebago, il Red e i Mille Lacs nel Midwest. Il Grande Lago Salato dello Utah e molti altri bacini di estensione minore situati nello stato del Montana costituiscono i resti di laghi molto più estesi formatisi in epoca glaciale.

Flora
Quando iniziò la colonizzazione europea circa metà del territorio statunitense era ricoperto da foreste, l'estensione delle quali è stata negli anni notevolmente ridotta per lasciare il posto a coltivazioni e insediamenti abitati. Gli Stati Uniti conservano tuttavia una vegetazione molto ricca che varia in corrispondenza delle diverse fasce climatiche del paese.

La vegetazione dell'Alaska settentrionale è dominata da una tundra brulla, battuta dal vento, dove crescono in prevalenza muschi, licheni e bassi arbusti. Nelle regioni interne e meridionali la stagione favorevole alla crescita è più lunga e spiega la presenza di alcune specie di conifere, in particolare abeti. Qui si sviluppa la taiga che si estende fino al New England settentrionale e alla regione dei Grandi Laghi.

A sud della taiga crescono foreste di conifere e latifoglie quali pini, aceri, olmi, betulle, querce, noci americani, faggi e sicomori. Questo tipo di vegetazione caratterizza la regione dei Grandi Laghi e la maggior parte del New England e degli stati del Middle Atlantic. Le specie arboree si fanno più numerose procedendo verso sud: il Parco nazionale delle Great Smoky Mountains, che si trova tra il North Carolina e il Tennessee, ospita più specie di alberi dell'intero continente europeo.

Nelle regioni che si affacciano sul golfo del Messico crescono in prevalenza foreste di pini, oltre a magnolie e alberi della gomma (tupelo); lungo le coste paludose si incontrano cipressi e mangrovie che permettono alla costa di resistere all'erosione del vento e delle mareggiate.

A ovest degli Appalachi le fitte foreste di latifoglie si estendono sino alla valle del Mississippi, ma, procedendo verso il centro delle Grandi Pianure, diventano sempre più rade, per lasciare il posto a gruppi isolati di querce e praterie. Queste, prima che la terra fosse destinata alla coltivazione, occupavano l'attuale Corn Belt, dall'Indiana alle Grandi Pianure dell'est. Più a ovest, in corrispondenza di climi più aridi, la vegetazione delle praterie è dominata a nord da specie arbustive quali l'artemisia, e a sud dal mesquite e dal ginepro.

La graduale transizione verso la tipica vegetazione delle zone aride è interrotta dalle Montagne Rocciose e da contrafforti montuosi isolati, dove crescono alberi d'alto fusto. Qui pini e ginepri, sui bassi versanti, lasciano il posto, a quote più elevate, a pioppi tremuli, abeti e abeti rossi. In tutti gli stati del Mountain e in quelli affacciati sul Pacifico le zone aride, caratterizzate da una povera vegetazione arbustiva, si alternano a quelle montuose, ricche di foreste. Nelle aree desertiche crescono l'artemisia, il ginepro, il mesquite, cespugli di creosoto e yucca; le "foreste" di cactus, che nell'immaginazione popolare sono associate alle aree desertiche, si trovano in realtà sui versanti dei rilievi nel deserto del Mojave e nel deserto di Sonora. Sull'altopiano del Colorado, più alto e ancora piuttosto arido, si trovano pini ponderosa e piñon.

Le estati calde e secche e gli inverni miti e umidi delle coste della California meridionale permettono la crescita di una particolare vegetazione arbustiva xerofila, meglio conosciuta come chaparral. Più a nord, sulle pendici occidentali dei rilievi costieri e della Sierra Nevada, la stagione invernale più lunga e particolarmente piovosa favorisce la crescita di sequoie. Nell'Oregon occidentale e nello stato di Washington cresce una ricca foresta, alimentata dalle abbondanti precipitazioni, che ospita innumerevoli specie di abeti, cedri e pini (alcuni dei quali di statura gigante, come il pino Douglas), che costituiscono un'importante risorsa forestale. Lungo le coste dell'Alaska le specie arboree sono meno numerose, ma caratterizzate da una rapida crescita.

La vegetazione delle isole Hawaii, dove il clima è influenzato dalla presenza dei rilievi e dagli alisei carichi di umidità, presenta lungo la costa nordorientale foreste di alberi di guava che alle medie altitudini, dove si registra una media delle precipitazioni annuali particolarmente elevata, lasciano il posto a una ricca foresta tropicale (ohia). A quote elevate la vegetazione è di tipo arbustivo e sulle vette più alte, il Mauna Loa e il Mauna Kea, si trovano macchie di tundra. Le zone sottovento (sud-est) sono, di fatto, aride e ospitano cespugli spinosi di koa e kiave che crescono sui pendii leggermente più umidi.

Fauna
Nelle zone artiche e nella tundra montana vivono la marmotta, lo scoiattolo e, occasionalmente, l’orso. Numerosi grandi mammiferi, tra i quali il tricheco e la foca, trovano un habitat ideale nelle regioni costiere dell'Alaska. Caribù e alci trascorrono l'estate nella tundra, mentre d'inverno migrano verso sud nelle foreste di conifere. Le foreste di latifoglie delle montagne appalachiane ospitano l’alce, l’orso bruno, la volpe, il cervo, il procione, la moffetta e una grande varietà di piccoli uccelli. Lungo la costa del golfo del Messico vivono volatili quali il pellicano, il fenicottero e il martin pescatore, mentre le acque delle paludi costiere e della Florida sono abitate dall’alligatore. I bisonti vengono comunemente associati alle praterie, sebbene un tempo popolassero la maggior parte dell'America orientale, prima di essere quasi completamente sterminati dagli europei; oggi vivono solo in aree protette o in cattività. Tartarughe, conigli e cani della prateria vivono nelle regioni centrali.

Gli stati montuosi occidentali, in particolare l'Alaska, sono gli ultimi rifugi di animali di grossa taglia: l’alce, l’antilocapra, il cervo, la pecora bighorn (delle Montagne Rocciose), la capra delle nevi, il lupo e, in poche zone isolate, il grizzly. In Alaska vive inoltre l'orso kodiak, il più grande carnivoro del Nord America. Le zone desertiche dell'Ovest sono abitate da pochi animali di piccola taglia e, in alcuni casi, da serpenti velenosi; il ratto canguro, la lucertola e i rapaci sono animali tipici di queste inospitali regioni. La fauna delle Hawaii comprende molte specie autoctone, ma fra queste molte sono quasi estinte a causa delle modificazioni indotte nell'habitat naturale dall'uomo. L'unico mammifero indigeno presente nelle Hawaii è il pipistrello.

Problemi e tutela dell’ambiente
La pressione demografica e un tenore di vita fra i più alti del mondo stanno intaccando le risorse naturali del paese. L'acqua dolce scarseggia negli aridi stati dell'Ovest, dove le risorse idriche vengono impiegate per l’irrigazione dei campi coltivati. La maggior parte dei corsi d'acqua è inquinata da composti chimici impiegati in agricoltura (sebbene negli ultimi anni i pesticidi siano stati gradualmente sostituiti nel controllo dei parassiti dall’applicazione di sistemi biologici di lotta integrata), oppure dagli scarichi industriali e civili (per quanto gli Stati Uniti siano all'avanguardia nell'uso di tecnologie per la depurazione delle acque). L’assetto idrografico è stato in passato alterato dall’uomo con la creazione di numerosi bacini artificiali, la modifica dei corsi naturali dei fiumi principali o lo sbarramento degli stessi con la costruzione di dighe. La diffusa consapevolezza che tali interventi siano spesso causa di alterazioni degli equilibri ambientali ha frenato un approccio aggressivo sull’irreggimentazione delle acque.

I suoli sottoposti ad agricoltura intensiva sono soggetti a erosione e a un grave degrado. Lo sviluppo urbano continua a trasformare fertili campi e zone boschive in distese d'asfalto e il problema della deforestazione si fa sempre più pressante. Quasi tutte le foreste originarie sono state abbattute, tranne quelle situate nelle zone più remote e quelle incluse nelle aree protette. Il servizio forestale e alcune compagnie private gestiscono parte del patrimonio forestale e gli interventi relativi al taglio del legname. Le operazioni di trattamento dei minerali svolte nelle miniere di rame e carbone a cielo aperto hanno ricadute pesanti sull’ambiente.

Con un’estensione che abbraccia molte latitudini, gli Stati Uniti ospitano diversi tipi di biomi ed ecosistemi. Molti degli habitat naturali sono stati significativamente alterati e alcuni, come la prateria, sono quasi scomparsi. Sono habitat a rischio anche alcuni deserti e zone umide, come gli estuari della baia di Chesapeake e gli acquitrini delle foreste nordorientali.

Il territorio protetto copre il 13,1% della superficie del paese (2000). Nel 1872 venne fondato il Parco nazionale di Yellowstone, il primo al mondo concepito per la tutela dell’ambiente. Oggi il governo gestisce, oltre a numerosi parchi nazionali, un sistema di monumenti naturali, aree ricreative e rifugi per animali selvatici. Tuttavia, anche le organizzazioni non governative hanno un ruolo importante nella salvaguardia del patrimonio naturale. Mammoth Cave, Great Smoky Mountains, Death Valley, Sequoia e Dry Tortugas sono alcuni tra i principali parchi nazionali. Molti parchi sono iscritti nelle liste dei World Heritage Sites, ad esempio il Grand Canyon, l’Hawaii Volcanoes, l’Everglades, lo Yosemite e il Redwood. Negli Stati Uniti vi sono 47 riserve della biosfera nel quadro del programma MAB (Man and the Biosphere, L'uomo e la biosfera) dell’UNESCO. Il paese coopera con il Canada a numerosi progetti per la conservazione del suolo; inoltre, è prevista la realizzazione di un parco transnazionale fra Stati Uniti d'America e Messico.

Dalla metà degli anni Settanta il tema del risparmio energetico è particolarmente sentito sia dall’opinione pubblica sia dalle istituzioni governative. In quasi tutte le comunità sono stati adottati regolamenti edilizi particolarmente severi in tema energetico e la crescita della domanda di energia è calata significativamente. In California e nell’area sudorientale vengono sfruttate l’energia eolica e l’energia solare, anche se il loro contributo alla produzione totale di energia è minimo. Le centrali a carbone producono ancora più della metà dell'energia nel paese. Le centrali idroelettriche, situate in particolare nella zona del Pacific, e le centrali nucleari, dislocate soprattutto nell’area nordorientale, sono altre fonti energetiche importanti. Ma l'industria del nucleare, di cui gli Stati Uniti furono fra i pionieri negli anni Cinquanta, è stata fortemente rallentata dall'opposizione pubblica, dagli alti costi di costruzione degli impianti e da incidenti a cui è stata data grande risonanza.

In quanto maggiori consumatori mondiali di energia, gli Stati Uniti sono anche i principali responsabili delle emissioni gassose alla base dell'effetto serra. In ottemperanza al Protocollo di Montréal, il paese ha diminuito le proprie emissioni di CFC (clorofluorocarburi), che contribuiscono alla distruzione dello strato di ozono e al riscaldamento globale. Circa metà dell'inquinamento atmosferico proviene dall'industria e il resto dagli scarichi degli autoveicoli. L'inquinamento atmosferico urbano è regolato da un atto federale noto come Clean Air Act (Atto per l'aria pulita), tuttavia i singoli stati adottano spesso normative più severe, ma molte grandi città continuano a superare i livelli di guardia e nuove leggi sono state adottate per limitare i danni causati dalle piogge acide.

Gli Stati Uniti hanno ratificato il Trattato Antartico, i Trattati per il legname tropicale del 1983 e del 1994 e numerosi altri accordi internazionali sull'ambiente in tema di inquinamento atmosferico, cambiamento climatico, specie in via d'estinzione, modificazioni ambientali, scarico dei rifiuti in mare, conservazione della vita marina, eliminazione dei test nucleari, protezione dell’ozonosfera, inquinamento navale, tutela delle zone umide e caccia alle balene.