El calentamiento global y el cambio climático tienen el potencial de alterar los sistemas biológicos.
Más específicamente, los cambios en las temperaturas del aire cerca de la superficie probablemente influirán en el funcionamiento del ecosistema y, por lo tanto, en la biodiversidad de plantas, animales y otras formas de vida.
Los rangos geográficos actuales de especies de plantas y animales se han establecido mediante la adaptación a patrones climáticos estacionales a largo plazo.
A medida que el calentamiento global altera estos patrones en escalas de tiempo considerablemente más cortas que las que surgieron en el pasado debido a la variabilidad climática natural, los cambios climáticos relativamente repentinos pueden desafiar la capacidad de adaptación natural de muchas especies.
Es probable que una gran fracción de especies de plantas y animales corra un mayor riesgo de extinción si las temperaturas de la superficie promedio mundial aumentan entre 1.5 y 2.5 ° C para el año 2100.
Las estimaciones de pérdida de especies aumentan tanto como 40 por ciento para un calentamiento superior a 4.5 ° C, un nivel que podría alcanzarse en los escenarios de emisiones más altas del IPCC.
Una tasa de extinción del 40 por ciento probablemente conduciría a cambios importantes en las redes alimentarias dentro de los ecosistemas y tendría un impacto destructivo en la función del ecosistema.
Es probable que el calentamiento de la superficie en las regiones templadas provoque cambios en varios procesos estacionales, por ejemplo, una producción más temprana de hojas por parte de los árboles, un enverdecimiento más temprano de la vegetación, una alteración del tiempo de puesta y eclosión de los huevos y cambios en los patrones de migración estacional de las aves, los peces y otros animales migratorios.
En los ecosistemas de latitudes altas, los cambios en los patrones estacionales del hielo marino amenazan a los depredadores como los osos polares y las morsas; ambas especies dependen del hielo marino roto para sus actividades de caza.
También en las altas latitudes, una combinación de calentamiento de aguas, disminución del hielo marino y cambios en la salinidad y circulación de los océanos puede conducir a reducciones o redistribuciones en las poblaciones de algas y plancton.
Como resultado, los peces y otros organismos que se alimentan de algas y plancton pueden verse amenazados.
En tierra, es probable que el aumento de las temperaturas y los cambios en los patrones de precipitación y las frecuencias de sequía alteren los patrones de perturbación por incendios y plagas.
Numerosos ecólogos, biólogos conservacionistas y otros científicos que estudian el clima advierten que el aumento de las temperaturas de la superficie provocará un mayor riesgo de extinción.
En 2015, un estudio que examinó 130 modelos de extinción desarrollados en estudios anteriores predijo que el 5.2 por ciento de las especies se perderían con un aumento en las temperaturas promedio de 2 ° C por encima de los puntos de referencia de temperatura antes del inicio de la Revolución Industrial.
El estudio también predijo que el 16 por ciento de las especies de la Tierra se perderían si el calentamiento de la superficie aumentara a aproximadamente 4.3 ° C por encima de los puntos de referencia de la temperatura preindustrial.
Otros posibles impactos en el medio ambiente incluyen la destrucción de muchos humedales costeros, marismas y manglares como resultado del aumento del nivel del mar y la pérdida de ciertos hábitats raros y frágiles que a menudo albergan especies especializadas que no pueden prosperar en otros ambientes.
Por ejemplo, ciertos anfibios limitados a bosques nubosos tropicales aislados ya se han extinguido o están en grave peligro de extinción. Los bosques nubosos (bosques tropicales que dependen de la condensación persistente de humedad en el aire) están desapareciendo a medida que los niveles óptimos de condensación se mueven a elevaciones más altas en respuesta al calentamiento de las temperaturas en la atmósfera inferior.
En muchos casos, una combinación de tensiones causadas por el cambio climático y la actividad humana representa una amenaza considerablemente mayor que las tensiones climáticas o las tensiones no climáticas solas.
Un ejemplo particularmente importante son los arrecifes de coral, que contienen gran parte de la biodiversidad del océano.
El aumento de la temperatura del océano aumenta la tendencia a la decoloración de los corales (una condición en la que las zooxantelas o algas de color verde amarillo que viven en simbiosis con el coral pierden sus pigmentos o abandonan por completo los pólipos de coral), y también aumentan la probabilidad de un mayor daño físico progresivamente ciclones tropicales más destructivos.
En muchas áreas, el coral también está bajo estrés debido al aumento de la acidificación de los océanos, la contaminación marina, la escorrentía de los fertilizantes agrícolas y el daño físico provocado por los anclajes y dragados de los botes.
Otro ejemplo de cómo se combinan las tensiones climáticas y no climáticas se ilustra con la amenaza a los animales migratorios. A medida que estos animales intentan reubicarse en regiones con condiciones climáticas más favorables, es probable que encuentren impedimentos tales como carreteras, paredes, canales artificiales y otras estructuras hechas por el hombre.
También es probable que las temperaturas más cálidas afecten la propagación de enfermedades infecciosas, ya que los rangos geográficos de los portadores, como los insectos y los roedores, a menudo están limitados por las condiciones climáticas.
Las condiciones más cálidas del invierno en Nueva York en 1999, por ejemplo, parecen haber facilitado un brote del virus del Nilo Occidental, mientras que la falta de heladas en Nueva Orleans a principios de la década de 1990 provocó una explosión de mosquitos y cucarachas portadores de enfermedades.
Los inviernos más cálidos en la península coreana y el sur de Europa han permitido la propagación del mosquito Anopheles, que porta el parásito de la malaria, mientras que las condiciones más cálidas en Escandinavia en los últimos años han permitido el avance hacia el norte de la encefalitis.
En el suroeste de los Estados Unidos, las alternancias entre sequías e inundaciones relacionadas en parte con el fenómeno ENSO han creado condiciones favorables para la propagación de hantavirus por los roedores.
La propagación de la fiebre del Valle del Rif transmitida por mosquitos en África oriental ecuatorial también se ha relacionado con condiciones húmedas en la región asociadas con ENSO.
Las condiciones climáticas severas propicias para roedores o insectos se han visto implicadas en brotes de enfermedades infecciosas, por ejemplo, los brotes de cólera y leptospirosis que ocurrieron después de que el huracán Mitch azotara América Central en 1998.
El calentamiento global podría afectar la propagación de enfermedades infecciosas a través de su influencia en ENSO o en condiciones climáticas severas.