Het gros van Duin speelt zich af op Arrakis (het gelijknamige “Duin”), een kurkdroge planeet waarvan het oppervlak vooral bestaat uit zeeën van zand, slechts hier en daar onderbroken door rotsachtige kliffen, zoutpannen en grotten. Het is zo goed als onbewoonbaar - als je niet geperforeerd wordt door de verpletterende zandstormen, word je wel opgegeten door een van de gigantische zandwormen die door de woestijn zwemmen. Alleen een kleine groep mensen kan op de planeet leven: de Vrijmans, die hebben geleerd zich aan te passen aan de ruwe omgeving door extreem zorgvuldige conservatie van water: ze gaan zo ver om hun eigen zweet te recyclen. Ondanks dat het haast onbewoonbaar is, is Arrakis een belangrijke planeet. Het zand huist “specie”, een substantie die interstellaire ruimtevaart mogelijk maakt en de eigenaar enorme onderhandelingskracht geeft.

Nadat het verhaal van het eerste deel van Duin afgelopen is, schreef Herbert een aantal aanhangsels, waarvan de eerste over de ecologie van Duin gaat. Een belangrijke personage in het hoofdverhaal is Liet-Kynes, een keizerlijke planetoloog (lees: ecoloog) gone native bij de Vrijmans en de interne werking van de planeet beter kent dan wie dan ook. Het eerste aanhangsel is een flashback vanuit het perspectief van Liet-Kynes’ vader, Pardot Kynes, die als eerste planetoloog naar Arrakis werd gestuurd. Hij zette een plan op om de woestijnplaneet te terraformen naar een weelderig, groen Eden. Kynes wordt neergezet als een obsessief maar sympathiek personage, die met de lokale bevolking samenwerkt om een gemeenschappelijke welvaart te bewerkstelligen - een voorbeeldwetenschapper.

“‘Een kwestie die de ecologisch ongeletterden niet beseffen met betrekking tot een ecosysteem,’ zei Kynes, ‘is dat het een systeem is. Een stelsel! (...) De voornaamste functie van de ecologie ligt in het begrijpen van de gevolgen.’”

Op veel manieren lijkt Arrakis op onze Aarde. De lucht kan geademd worden (onze personages lopen niet rond in ruimtepakken), met een atmosfeer die lijkt op die van ons. DIt betekent ook dat de belangrijkste bouwblokken voor het leven vergelijkbaar op koolstof gebaseerd zijn. Planten en dieren gebruiken mineralen om te overleven, maar de meest beperkende factor is er, natuurlijk, water. Herbert bedacht een kleine voedingscyclus, waarin “zandplankton” een vergelijkbare rol speelt als planten of algen op Aarde, door zuurstof en voeding te leveren aan de zandwormen. De zandwormen produceren de specie, en het zandplankton eet de specie, wat de cyclus rond maakt. Gebaseerd op huidige ecologische kennis is de ongelijkheid van het aantal van de plankton, specie en wormen vrij onwaarschijnlijk kloppend. Als Herbert nu had geleefd had hij er wellicht voor gekozen om een ander soort systeem, zoals de diepzee ecosystemen waarin zuurstof überhaupt geen rol speelt.

Het wordt ook genoemd dat Arrakis in het verleden water heeft gehad, met de zoutpannen als belangrijkste aanwijzing, en nog steeds (kleine) poolkappen heeft. De minieme hoeveelheid luchtvochtigheid wordt opgebruikt door taaie planten en dieren die in de eindeloze woestijn kunnen leven. Kynes bedacht een plan: eerst zouden ze grassen gebruiken om de zandkorrels te binden en de bewegende duinen te stabiliseren. Daarna zou het mogelijk worden om bepaalde plantensoorten, die in de botanie bekend staan als pioniersoorten (omdat ze goed gedijen op slechte ondergrond), om de bodem te verrijken. Vetplanten en cactussen konden daarna gebruikt worden om water op te slaan in hun stengels. Ten slotte konden dieren worden geïntroduceerd, zoals regenwormen en kangoeroemuizen, om de bodem verder te bewerken. Herbivoren zoals landschildpadden kunnen de plantenpopulatie controleren, terwijl vleeseters zoals woestijnvossen en uilen weer de populatie herbivoren in toom houden. Na al die stappen kan het veranderde ecosysteem de planeet voorzien met gewassen als dadelpalmen en koffieplanten, de planeet afkoelen en over het algemeen levensvatbaarder maken.

Is dat realistisch? In het aanhangsel van Duin vraagt een Vrijmans aan Kynes “‘Hoe lang zal dat duren?’. ‘Oh, dat: ongeveer driehonderdvijftig jaar.’ zei Kynes”. Gedurende die jaren zouden Kynes en zijn kinderen en iedereen die achter hen aan zou komen de plannen van terraforming voortdurend testen en herzien. Dit is niet nieuw: mensen zijn al sinds de uitvinding van de landbouw de Aarde aan het terraformen, om de planeet te zodanig te veranderen dat je de veranderingen vanuit de ruimte kan zien. We hebben bossen geplant, steppes omgebouwd tot landbouwgrond en woestijnen geïrrigeerd. Hoewel terraforming klinkt als hypothetische science fiction, is het zo goed als prehistorisch.

Of Kynes’ plannen in de lange termijn werken in Duin is een beetje een spoiler. Er is wel een ander aspect dat geïntroduceerd wordt in Herbert’s boek en nog meer wordt gearticuleerd in de recente verfilming: “Dit zou een paradijs kunnen zijn - ware het niet voor de uitbuiting van de grondstoffen.” zegt Liet-Kynes in een verlaten ecologisch onderzoeksstation terwijl Arrakis gevuld is met specie-oogstmachines. De invasie van plekken die rijk zijn aan grondstoffen, de verdrijving van inheemse volkeren en de baldadige vernietiging van het ecosysteem van een planeet is natuurlijk geen science-fiction.