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。