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气候变化对生物多样性的影响是加速物种灭绝、改变了物种分布范围、影响物种基因多样性、影响物种相互关系。
1、加速物种灭绝
这是气候变化对地球生物多样性造成的最大危害。目前正式被官方确认因气候变化而灭绝的哺乳动物是珊瑚裸尾鼠，不断上升的海平面和汹涌的风暴潮侵蚀了它们的家园，这种很多人并未听闻的生物永远停留在了2019年2月。
2、改变了物种分布范围
气候变暖，导致部分物种的栖息环境发生改变，这将最终影响物种的分布范围。北美埃迪斯斑蝶每年在美国加利福尼亚北部和加拿大之间度过夏季，而后向南迁徙至墨西哥越冬。
但随着气候变暖，目前这种蝴蝶的分布区域已经向北移动了约200千米。同样由于温度上升，原本喜欢温凉气候的洛基山蝾螈已经沿山体向高处迁徙了100～200米。
3、影响物种基因多样性
在气候变暖趋势下，一些物种虽未消失，但其适应寒冷或特定环境的特征种群可能会遭受生存危机，使部分遗传基因无法延续，最终导致物种遗传多样性丧失。
早在2006年，美国《科学》杂志就曾发表文章称气候变化会将对动物习性的影响进一步反映到遗传基因上，进而改变他们的进化方向。
美国密歇根大学的研究人员对北美52种候鸟标本的体型进行了40年的对比分析，发现40年间鸟类的平均体重下降了2.6%，跗趾长度缩短了2.4%。翅膀长度也有明显增加。
4、影响物种相互关系
在漫长的生物进化史上，不少物种与其他物种建立起了复杂的互利、共生关系。一旦气候变化对其中一个物种造成影响，就可能使原本稳定的物种关系走向破裂。上文中提到的珊瑚虫与虫黄藻的共生关系破裂就是气候变化对物种相互关系影响的一个典型案例。
气候变暖还会导致一些植物提前开花，生长期变长或生长加速，使得它们与传粉昆虫物候脱钩，打乱和破坏它们间的物种关系。
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