气候变化导致的物种灭绝风险

地球在过去4.5亿年中，物种灭绝与气候变化"强度"（包括气温的大幅升高与降低）之间的关系。绿：温度上升、蓝色：温度降低及红色：灭绝。
有几种可能的途径会助长气候变化导致的物种灭绝风险（extinction risk from climate change）。原因是每种植物和动物物种都已演化而存在于特定的生态栖位之内，气候变化代表的是气温和一般天气模式于长期中的变动，会把气候条件推往各物种所适应的生态栖位之外，而最终导致其灭绝。通常物种面对持续变化，可经由微演化就地适应，或是迁移到另一条件合适的栖息地。但全球最近气候变化的速度为前所未有，即使在未来变暖的“中等”情景下，到本世纪末能让当前外温动物（包括两栖动物、爬行动物和所有无脊椎动物）在移动50公里的距离即可找到合适栖息的地点仅剩下5%。
气候变化还会增加极端天气事件的频率和强度，而有机会直接消灭区域内的物种种群。那些居住于沿海和低洼岛屿栖息地的物种也会因海平面上升而灭绝（栖息于澳大利亚荆棘礁（Bramble Cay）的珊瑚裸尾鼠即遭逢这种下场）。此外，气候变化与影响野生动物的某些疾病的流行和大型蔓延有关，例如蛙壶菌（一种真菌）就被认为是全球两栖动物种群减少的主要驱动因素之一。
三种气候变化情景对当地生物多样性与脊椎动物物种灭绝风险的影响。
气候变化并非导致全新世灭绝事件的主因，迄今为止几乎所有不可逆转的生物多样性丧失均由其他人为压力所造成，例如栖息地破坏或是引入入侵物种的结果。 但气候变化影响在未来肯定会变得更为普遍。截至2021年，IUCN红色名录所包含的物种中有19%已受到气候变化的影响。在联合国IPCC第六次评估报告分析过的4,000个物种中，已有有一半为应对气候变化而将其栖息地转移到纬度更高，或是海拔更高地区。根据 IUCN的说法，一旦某个物种失去其活动范围的一半以上，就会被归类为“濒危”，这相当于其在未来10-100年内有>20%的灭绝可能性。如果这类物种失去80%或更多的活动范围，则被视为“极度濒危”，且在未来10-100年内灭绝的可能性非常高（超过50%）。
第六次评估报告预计未来全球气温较工业化前水平升高1.5°C（2.7°F）时，物种中有9%-14%将面临”甚高（very high）”的灭绝风险，而更高的升温表示更大的风险，升温3°C (5.4°F) 时，有12%-29%将面临甚高的风险，升温5°C (9.0°F) 时，则增至15%-48%。特别是在3.2°C (5.8°F) 的升温情景下，15%的无脊椎动物（包括12%的pollinator物种）、11%的两栖动物和10%的被子植物（开花植物）将面临“ 甚高”的灭绝风险，而约49%的昆虫、44%的植物和26%的脊椎动物将面临灭绝的“ 高（high）”风险。相较之下，根据《巴黎协定》将气温升高控制在较为温和的2°C (3.6°F) 目标，面临甚高灭绝风险的无脊椎动物、两栖动物和开花植物的比例可减少到3%以下。而雄心勃勃的把升温控制在1.5°C (2.7°F) 的目标将灭绝风险高的昆虫、植物和脊椎动物的比例大幅削减至各为6%、4%和8%，而较不雄心勃勃的目标则会提高昆虫的风险成为三倍（升至18%）。植物和脊椎动物的风险均加倍（升至各为8％和16％）。

**成因**
在不同气候变化情景下，每十年会发生极端天气事件频率的预测。
气候变化已对海洋和陆地生态区（包括冻原、红树林、珊瑚礁和洞穴）产生不利影响，。因此在过去几十年来的全球气温升高已将一些物种驱离其原有的栖息地。
当IPCC第四次评估报告于2007年发布时，专家的结论是在过去三十年中，人类引起的变暖已对许多物理和生物系统产生明显的影响，并且全球各地的温度趋势已影响到当地的物种以及生态系统。到第六次评估报告发布时，发现具有长期记录的所有物种中，其中一半已将其活动范围往极地（和/或高海拔山区）迁移，而三分之二的物种已将其春季活动的时间提前。
面临风险的物种中有许多是位于北极和南极的动物群，例如北极熊和皇帝企鹅。位于北极哈德逊湾水域的无冰的时间比三十年前多出三周，这对习惯于在海冰上捕猎的北极熊产生影响。已适应寒冷天气条件的鸟类，如海东清和捕食旅鼠的雪鸮会受到负面影响。气候变化正在导致白靴兔等北极动物的Snow camouflage与周遭日渐无雪的景观无法匹配。
许多淡水和咸水植物和动物物种都依赖冰河融化供水，来维持它们已适应的冷水栖息地。某些淡水鱼须在冰水或冷水中才能生存和繁殖，鲑鱼和割喉鳟尤为如此。冰河径流减少会导致溪河流量不足，无法让这些物种繁衍生息。海洋磷虾是关键物种，适于冰水中生存，是蓝鲸等水生哺乳动物的主要食物来源。海洋无脊椎动物会在已适应的温度下达到生长高峰，而在高纬度和高海拔地区生存的poikilotherm通常生长得更快（以应对较短的生长季节）。这类动物会增加觅食，但较高的温度会导致代谢加快，结果是体型变小，被捕食的风险会随之增加。对发育期间的鳟鱼而言，即使温度略有上升也会损害其生长效率和存活率。
位于美国阿拉斯加州安克拉治的Eagle River (Cook Inlet)（40公里长）中生长有多种当地特有淡水物种。
根据大多数气候变化模型，生活在美国大部分淡水溪流冷水中的鱼类种群数量可能会减少，幅度高达50%。水温升高导致代谢需求增加，再加上食物来源减少，是造成其数量下降的主要原因。此外，许多鱼类（例如鲑鱼）会利用溪流的季节性水位进行繁殖，通常在水流高时产卵，并在孵化后迁移进入海洋。由于气候变化，预计降雪量将减少，径流随之减少，溪流流量因而也减少，而影响鲑鱼的繁殖。此外，海平面上升将开始淹没沿海河流系统，将它们从淡水栖息地转变为咸水环境，本地物种可能会因而消失。在美国阿拉斯加州东南部，海平面每年上升3.96厘米，导致沉积物再沉降在各河道，并将咸水带入内陆。 海平面上升不仅会让海水污染溪流，也污染溪流所连接红钩吻鲑等物种居住的水库。虽然这种鲑鱼可在咸水和淡水中生存，因为产卵过程中需要淡水，受海水影响后让它们无法在春季繁殖。 此情况会对阿拉斯加州原本丰富的鲑鱼种群造成严重影响。
此外，气候变化可能经由行为和物候的变化或气候生态栖位的不匹配，把相互作用物种之间的生态伙伴关系破坏。物种间关联受到破坏是受气候驱动的每个物种朝相反方向移动的后果。因此气候变化有导致另一次灭绝的可能，这种灭绝更为悄无声息，而且大多数受到忽视：物种相互作用的灭绝。由于物种之间关联的空间脱钩，生物相互作用产生的生态系统服务也面临气候生态栖位不匹配的风险。在更剧烈的气候变化下，整个生态系统的破坏会更早发生：在高排放RCP8.5情景下，热带海洋的生态系统将在2030年之前就遭到突然的破坏，对热带森林和极地环境的破坏将随之在在2050年发生。 如果升温最终达到4°C (7.2°F)，在15%的生态组合中有超过20%的物种将突然受到破坏。相较之下，如果升温控制在2°C (3.6°F) 以下，这种情况的发生率会低于2%。

**气候变化导致的灭绝**
除珊瑚裸尾鼠事件之外，少有记录将物种灭绝归咎为由气候变化所引起，因此气候变化并非全新世灭绝事件的主要驱动因素。例如IUCN认为在864个物种灭绝中，只有20个可能全部或部分是气候变化所造成，而将物种灭绝与气候变化联系起来的证据通常被认为是薄弱，或不够充分。 这些物种的灭绝如下表所示。
但有足够的证据显示物种所存在的温暖区域边缘，由于数量缩减而导致局部地区灭绝。 记录中有数百种动物物种已改变其活动范围（通常为往极地方向和海拔较高的区域迁移），成为气候变暖而导致的生物迁徙。温暖区域边缘（通常为低纬度、低海拔地区）种群通常是寻找与气候相关灭绝原因的最合理对象，因为此类物种往往已经达到其气候耐受性的极限。这种温暖区域边缘物种数量缩减模式显示许多局部地区灭绝已因气候变化而发生。 此外，于澳大利亚有项对过去74年所发表的519项观察性研究报告所做的审查，发现因极端天气事件让动物物种丰度减少达到25%以上的案例超过100个，其中包含有31件局部地区灭绝案例。其中60%的研究对生态系统进行长达一年以上的跟踪，而有38%的案例是这类种群数量并未恢复到干扰前的水平。

**灭绝风险估计**

**早期估计**
在预测升温2°C（3.6°F）与升温4.5°C（8.1°F）两种情景下，导致野生动物多样性低于当前的比较，升温越高，差异越大。
《自然》杂志于2004年发表首篇估计气候变化对广义物种灭绝风险影响的重大尝试。研究显示世界各地1,103种特有或近似特有的已知动植物物种中，有15%至37%将于2050年“注定灭绝”，因为那时它们的栖息地将无法支持其生存。然而当时对于此类物种透过分布或以其他方式适应气候变化的能力以及其持续存在所需最小面积的了解有限，而让科学界认为这种估计的可靠性受到限制。另一篇于2004年发表的回应论文认为，对这些因素加上不同但仍然合理的假设会导致这1,103个物种中发生少至5.6%，或是多至78.6%的灭绝，但最初的论文撰写者对此提出反驳。
于2005年至2011年期间，有关气候变化对各种物种灭绝风险的影响分析所发表的研究报告共有74篇。于2011年有项对这些研究的审查，预计物种到2100年平均将消失11.2%。但根据观察到的外推预测平均数为14.7%，而基于电脑模型的估计则为6.7% 。此外，当使用IUCN标准做模型预测，有7.6%的物种会受到威胁，而根据外推预测，有31.7%的物种会受到威胁。次年，发现模型与观测结果之间的不匹配，主要归因于模型未能将物种迁移的不同速率，以及物种之间新兴的竞争列入考虑，而导致它们把灭绝风险低估。
英国东英吉利亚大学团队于2018年所做的一项研究，分析气温在升高2°C（3.6°F）和4.5°C（8.1°F）的情景下对世界35个生物多样性热点地区中80,000种动植物物种的影响。研究发现这些地区的物种分别可能会丧失25%和50%：它们可能可以，或是无法在以外的地区生存。仅马达加斯加一地在升温4.5°C (8.1°F) 情景下就会丧失60%的物种，而南非西开普省的弗因博斯将会失去三分之一的物种。 

**所有物种**
2019年，联合国生物多样性和生态系统服务政府间科学政策平台（IPBES）发布《Global Assessment Report on Biodiversity and Ecosystem Services》摘要。报告估计全球动植物种类有800万种，其中昆虫种类550万种。研究发现由于五种主要压力源，有一百万个物种（包括40%的两栖动物、近三分之一的造礁珊瑚、超过三分之一的海洋哺乳动物和10%的昆虫）将面临灭绝的威胁。土地利用变化和海洋利用变化被认为是最重要的压力源，其次是生物的直接利用（即过度捕捞）所导致。气候变化的影响排名第三，其后是污染和入侵物种。该报告的结论是即使没有前述四个因素，全球升温比工业化前水平高出2°C (3.6°F) 也会有把地球上估计5%的物种灭绝的可能，而如果升温达到4.3°C (7.7°F)，地球上有16%的物种会面临灭绝的威胁。最后，即使升温水平较低，仅为1.5–2°C (2.7–3.6°F)，也会“极大”地将世界上大多数物种的地理分布范围缩减，而让它们较在其他情况下更加脆弱。
一篇于2020年发表的论文，针对世界各地的538种植物和动物物种以及它们对气温上升的反应作研究。研究人员估计在“温和”气候变化情景（RCP4.5）下，所有物种在2070年可能有16%会灭绝，但会较在RCP8.5（排放量持续增加的情景）下少三分之一。这一发现后来被IPCC第六次评估报告引用。
于2021年8月发表的一篇论文认为发生于显生宙的“第五大”巨大规模灭绝与约5.2°C (9.4°F) 的全球变暖有关，并估计今日较工业化前升温的水平也会导致同样规模的大规模灭绝（约75%的海洋动物遭到消灭）。次年，日本东北大学地球科学名誉教授海保邦夫（Kunio Kaiho）对此提出质疑。根据他对沉积岩的重新分析，他估计超过60%的海洋物种和超过35%的海洋属的丧失与 >7°C (13°F) 的全球降温和7-9°C ( 13–16°F) 的全球变暖有关。而对于陆地四足类来说，在全球变冷或变暖约7°C (13°F) 的情况下也会发生同样的丧失。
史前大灭绝与预测将来（自公元2000年起）可能发生的物种灭绝比较（图右部分，框内无色部分代表因核战而增加的额外灭绝。蓝色代表海洋动物，红色代表陆上四足类动物）。
海保邦夫之后在他发表的论文中认为到2100年，最有可能发生的气候变化情景是气温将升高3°C (5.4°F)，到2500年气温将升高3.8°C (6.8°F) （依代表性浓度路径 RCP4.5与6.0两者平均计算），将导致8%的海洋物种灭绝、16-20%的陆地动物物种灭绝以及平均12-14%的动物物种灭绝。论文将其定义为一次小型的大规模灭绝，与瓜达洛普世末期（古生代）和侏罗纪-白垩纪交界（古近季）的事件相当。论文还警告说升温需控制在在2.5°C (4.5°F) 以下，以防止超过10%的动物物种灭绝。论文最后估计一场小型核战争（定义为印度和巴基斯坦之间的核战争或同等规模的事件）会导致10-20%的物种灭绝，而一场重大核战争（定义为美国和俄罗斯之间的交火）将导致40-50%的物种灭绝。
在2022年7月曾有一次对3,331名生物多样性专家的调查，估计自1500年以来，所有物种中约30%（16%至50%）面临灭绝威胁（包括已灭绝的）。关于气候变化，专家估计升温2°C (3.6°F) 会威胁或导致约25%的物种灭绝，置信度范围在15%到40%之间。当被问及升温达5°C (9.0°F) 时，专家认为这将威胁或导致50%的物种灭绝，置信度范围在32%到70%之间。 IPCC第六次评估报告（2022年2月）中包括有对每个变暖程度的物种高灭绝风险百分比的中位和最大估计值，最大估计值的增长远超过中位值的。例如在升温1.5°C (2.7°F)情景下，中位数为9%，最大值为14%、在升温2°C (3.6°F)情景下，中位数为10%，最大值为18%、在升温3°C (5.4°F)情景下，中位数为12%，最大值为29%、在升温4°C (7.2°F)情景下，中位数为13%，最大值为39%，而在升温5°C (9.0°F)情景下，中位数为15%，最大值则达到48%。

**脊椎动物**
根据三种共享社会经济路径假设，对于脊椎动物附加的Coextinction额外影响。
有篇于2013年发表的论文，针对太平洋和东南亚的12,900个岛屿作研究，这些岛屿栖息有3,000多种脊椎动物，当海平面各上升1、3和6米时，这些岛屿会受到影响的程度（最后两类海平面上升程度要到本世纪之后才会出现 ）。根据海平面上升的程度，所研究的岛屿中有15-62%将会完全淹没在水下，有19-24%将失去50-99%的面积。海平面上升1米以下有37个物种，和上升3米以下有118个物种的总栖息地将会丧失。随后发表的论文表示在RCP8.5情景（温室气体排放持续增加）下，生活在太平洋低洼岛屿上的众多脆弱和濒危脊椎动物物种将在本世纪末受到巨浪的威胁，在较温和的RCP4.5情景下，风险会大幅降低。
一篇刊载在2018年《科学》杂志的论文估计在升温1.5°C (2.7°F)、2°C (3.6°F) 和3.2°C (5.8°F) 情景下，一半以上由气候决定的地理区域将丧失4%、8%和26%的脊椎动物物种。随后的IPCC第六次评估报告将此估计直接引用。根据IUCN红色名录的标准，这样的分布损失足以将此类物种归类为“濒危”物种，且相当于在10-100年内有>20%的灭绝可能性。
一篇于2022年刊载在《