保持生态平衡的重要举措之一，是保护生物多样性，这也是人类实现可持续发展的基本保障。 气候变化影响到生态系统结构与功能、生态系统完整性、物种物候、物种分布以及种群大小与种间关系，对生物多样性构成严重威胁，甚至加速物种灭绝。 物种分布是一个区域内生态因子长期作用达到平衡的结果，但气候变化打破了这种平衡。气候变暖会导致部分植物生长季延长、开花提前、生长加速，扰乱原有的种间关系等。 一些共生、寄生以及食物链上的物种，由于对温度的敏感性不同，可能会致使长期进化形成的种间关系紊乱。气候变化还会使物种向低温方向移动，蝴蝶、部分鸟类和哺乳动物都呈现北移趋势，欧洲候鸟和留鸟丰富度也会因气温升高而发生改变。 小丑鱼和海葵存在共生关系 气候变化会导致生态系统结构、功能以及多样性发生改变。气温升高使高纬度陆地生态系统植物生产力增加、生态系统碳氮循环过程改变。气候变化还会造成极端气候事件发生频率增加，使得动植物受损、生态系统破坏。 反过来，生物多样性同样也影响着气候。生物基因与物种水平的改变会导致生态系统的结构、功能发生改变，以及与水、碳、氮等生物地球化学循环相互作用改变，进而影响到区域或全球气候。另外，全球土壤中的碳将近三分之一储存在沼泽和泥炭地里。每当沼泽或泥炭地退化或排干变为农业用地时，温室气体就会释放到大气中。 森林的蒸腾作用和热反射率会影响一个地区的水循环，因此植被覆盖率的减少会导致局地干旱发生频率增加、持续时间延长。 生物多样性和气候变化之间的作用也存在反馈机制。例如，某些海藻向大气释放硫酸二甲酯等化学物质，而硫酸二甲酯与云的形成有关。全球气候变暖引起海洋温度升高，某些海藻种群迅速扩张，释放更多的硫酸二甲酯，形成大量的云层覆盖，减少了到达地表的总热量，反而有助于降低温度。 总之，生物多样性发挥着巨大的生态功能，在病虫害防治、水源净化、气候调节等方面具有重要作用。需要警醒的是，生物多样性丧失和气候变化是人类面临的“不可分割”的威胁，共同应对时要考虑“结合性”。
