科学家已发现生态系统正在发生越来越多的变化。在气候变化影响下，生物与生态系统在发生着多方面的变化。
生物的发育节律与物候现象出现了明显的变化，如植物的展叶期提前、开花期提前和枯黄落叶期推迟，生长季节延长，以及迁徙动物的迁徙时间改变等。
全球性气候变暖并不是一个新现象。过去的200万年中，地球就经历了10个暖、冷交替的循环。在暖期，两极的冰帽融化，海平面比现今要高，物种分布向极地延伸，并迁移到高海拔地区。相反，在变化过程中，冰帽扩大，海平面下降，物种向着赤道的方向和低海拔地区移动。无疑，许多物种会在这个反复变化的过程中走向灭绝，现存物种即是这些变化过程后生存下来的产物。物种能够适应过去的变化，但它们能否适应由于人类活动而改变的未来气候呢？这是一个悬而未决的问题。但可以肯定的是，由于人为因素造成的全球变暖要比过去的自然波动要迅速得多，那么，这种变化对于生物多样性的影响将是巨大的。
由于气温持续升高，北温带和南温带气候区将向两极扩展。气候的变化必然导致物种迁移。然而依据自然扩散的速度计，许多物种似乎不能以高的迁移速度跟上现今气候的迅速变化。以北美东部落叶阔叶林的物种迁移率来比较即可了然。当最近的更新世的冰期过后，气温回升，树木以每世纪10～40千米的速度迁移回北美。而依照21世纪气温将升高1.5℃～4.5℃的估计，树木将向北迁移5000～10000千米。显然要以自然状态下数十倍的速度进行扩散是不可能的。况且，由于人类活动造成的生境片断人只能使物种迁移率降低。所以，许多分布局限或扩散能力差的物种在迁移过程中无疑会走向灭绝。只有分布范围广泛，容易扩散的种类才能在新的生境中建立自己的群落。
对热带雨林生物多样性的影响
热带雨林具有最大的物种多样性。虽然全球温度变化对热带的影响比对温带的影响要小得多。但是，气候变暖将导致热带降雨量及降雨时间的变化，此外森林大火、飓风也将会变得频繁。这些因素对物种组成、植物繁殖时间都将产生巨大影响，从而将改变热带雨林的结构组成。
雨林青蛙一位长年在波多黎各雨林从事生物学研究的科学家感到有些异常：自己长期以来一直在录音的潮水般的蛙鸣声，已变得稀稀拉拉。实际上，早在1981年，科学家就发现，雨林地区的青蛙和科奎鹧鸪等动物开始销声匿迹。对于这一问题，全球研究热带雨林青蛙等动物的专家也有同感，而南美和美洲中部地区热带雨林动物消亡的问题尤为突出。
热带雨林是地球上生物多样性最丰富的陆地生态系统，被誉为地球的基因库，地球上约1000万个物种中，有200~400万种都生存于热带、亚热带森林中。在亚马孙河流域的仅0.08平方千米左右的取样地块上，就可以得到4.2万个昆虫种类，亚马孙热带雨林中每平方千米不同种类的植物达1200多种，地球上动植物的1／5都生长在这里。然而由于热带雨林的砍伐，那里每天都至少消失一个物种。
一些生物如巨嘴鸟只能从记载中知道它们曾经存在过。现在，地球上动植物物种消失的速度比过去6500万年前的任何时期要快1000倍，大约每天100个物种灭绝，20世纪有120种哺乳动物消失了，9000多种鸟类中的139种难寻其踪，有600种动物和25000种植物濒临绝境。由于对热带雨林无节制地开发利用，生物与基因多样性在持续下降。
橡胶林
在前面提到的对青蛙的研究中，科学家发现，从1970年到2000年，波多黎各热带雨林最低温度的平均值上升了2℃，这对那些对气候敏感的两栖动物影响巨大。高温导致更多干旱气候，热带雨林高地的异常连锁反应也使破坏性很强的菌类植物加快繁殖，进而影响到青蛙等动物的生存。在波多黎各附近的岛屿上，17种细趾蟾科动物中的3种已经灭绝，另有7~8种的数量已经开始下降。
此前，全球科学家一直警告说，青蛙种类的消亡和数量的下降对热带雨林的影响后果严重，这不仅剥夺了那些以青蛙为食物的部分鸟类等动物的“口粮”，而且导致原本是青蛙美食的昆虫数量大增，扰乱了生态食物链秩序，也扰乱了热带雨林世界。
加上橡胶、咖啡等作物的适宜种植区正好是热带雨林气候区，为了牟取经济利益，人们大量砍伐森林种植橡胶、咖啡等经济作物，热带雨林特有的生态环境被人为改变，天然林难以恢复，生物多样性的丧失不可挽回。
以我国西双版纳雨林区种植的橡胶为例，橡胶林里没有灌木，林间几乎寸草不生，没有蝉鸣，也没有鸟叫。热带雨林特有的树木套叠，已不复存在，其生物多样性更是丧失殆尽。
天然林每减少一万亩，就使一个物种消失，并对另一个物种的生存环境构成威胁。与天然林相比，人工橡胶纯林的鸟类减少了70%以上，哺乳类动物减少80%以上，这种损失无法进行经济估算。
对鸟类种群的影响
气候变暖将直接影响种鸟种群。鸟类学家认为由于气温升高，导致一系列恶劣气候频繁出现，将影响候鸟迁徙时间、迁徙路线、群落分布和组成。此外，气候变化导致各种生态群落结构改变，将间接影响鸟类的种群。
人类瘦身已经司空见惯，但鸟类瘦身难道也是为了追求漂亮吗？
那自然不是了，在环境的影响之下，有些鸟类不得不改变自身而去适应周围的环境。
鸟类“瘦身”全球变暖已经导致了澳大利亚的一些鸟类“瘦身”。
澳大利亚国立大学的一位生物学家带领的科研小组在测量博物馆中8种澳大利亚鸟类标本后发现，过去一个世纪，栖息在澳大利亚东南部的鸟类体型缩小2％~4％。同一时期，澳大利亚的日平均温度上升0.7℃。研究人员认为，全球变暖可能促使鸟类向更小体型进化，因为瘦身后的体型更有助于散热。
墨尔本大学的动物学家认为，这项研究揭示了全球变暖的恶果，地球温度不断升高威胁到体型较大鸟类的生存。
此前的类似研究显示，英国、丹麦、以色列、新西兰的一些鸟类和哺乳动物也出现了“瘦身”趋势。
全球气候变暖将严重威胁生物多样性，因为生命体无法承受这种快速相加的巨大变化。
薄冰上的北极熊
北极熊是那个茫茫无边的冰雪世界里无可争议的主宰者。它是北极的代表，在那里逛来逛去。作为“北极圈霸王”，北极熊在北极地区生活了几千年，然而随着全球变暖，它们的生活也不可避免地受到了影响。
北极熊是声名远扬的超强游泳高手，它们是整天在浮冰上来往穿梭的行者。有谁会想到溺死事件会发生在它们身上，这简直是对北极熊的“嘲弄”。但这样的事实确实发生了。
2004年，美国科学家在波弗特湾发现了4只被溺死的北极熊。
北极熊北极熊是天生的游泳健将，它体形呈流线型，善游泳，熊掌宽大犹如双桨，因此在北冰洋那冰冷的海水里，它可以用两条前腿奋力前划，后腿并在一起，掌握着前进的方向，起着舵的作用，一口气可以畅游四五十千米。北极熊经常跋涉上千千米觅食，累了就在浮冰上休息。
北极熊溺水事件在当时是令人难以置信的，然而，无独有偶，2006年，英国斯哥特北极研究所负责人称又发现了两只溺水的北极熊。她说：“我在斯瓦尔巴群岛以东的海面看到两只北极熊，一只看起来已经死了，另一只也奄奄一息。”北极熊通常在冰盖边缘处利用浮冰捕食，负责人说，这两只北极熊先前站在一块浮冰上，但冰块融化使它们溺水。亲历者的一面之词可能还不足以带来震撼的效果，2008年，科学家在美国阿拉斯加西北海岸发现了9只正在海水中奋力挣扎的北极熊，并拍下了照片。
这9只北极熊是由美国矿产管理局的科学家发现的，当时他们正在阿拉斯加西北方的楚克奇海乘坐直升飞机进行海洋调查。科学家们发现这9只北极熊当时正在一处开阔的海域游泳，最远的一只离海岸已经有60英里了。科学家分析，北极熊可能是在一块浮冰上漂流过来的，现在正在游向陆地或者另一处海冰。而卫星影像显示，这附近海域的海冰几乎都已消失了。这意味着这些北极熊同样面临溺毙的威胁。
科学家将北极熊溺水事件归咎于北极冰盖的退缩——阿拉斯加海岸的海冰已向北撤退了260千米，这就意味着北极熊必须游过相当长的一段距离才能找到结实的冰层。
北极熊不是水生动物，它们的家在海冰上。在正常情况下，北极熊游四五十千米是可能的，但是要游50~100千米，它们恐怕就难以安全登岸了，还会有溺毙的危险。所以，善游泳的北极熊也是因为海中冰块分离开的长度超过了它们的游泳能力而被溺死的。而且，漫长的海上寻食路导致它们精疲力竭、体温降低、抵抗力相当虚弱，如果碰到海里的大风浪，就很容易被淹死在海里。
科学家认为，在北极，类似这样的北极熊被淹死的情况很普遍，因为近20多年来，随着北极冰层不断融化，被迫长途寻找食物的北极熊数目已经明显增多。如果未来北极的冰层进一步融化，北极熊死亡的事件或许还会增加。
珊瑚白化
从月球上看地球，唯一可见的生物活体就是大堡礁，它是现存最大的珊瑚礁，位于澳大利亚昆士兰州东部海域，全长2011千米，最宽处161千米。南端最远离海岸241千米，北端离海岸仅16千米。在礁群与海岸之间是一条极方便的交通海路。风平浪静时，游船在此间通过，船下连绵不断的多彩、多形的珊瑚景色，构成令人叹为观止的海底奇观。