氣候變化導致的物種滅絕風險

地球在過去4.5億年中，物種滅絕與氣候變化"強度"（包括氣溫的大幅升高與降低）之間的關係。綠：溫度上升、藍色：溫度降低及紅色：滅絕。
有幾種可能的途徑會助長氣候變化導致的物種滅絕風險（extinction risk from climate change）。原因是每種植物和動物物種都已演化而存在於特定的生態棲位之內，氣候變化代表的是氣溫和一般天氣模式於長期中的變動，會把氣候條件推往各物種所適應的生態棲位之外，而最終導致其滅絕。通常物種面對持續變化，可經由微演化就地適應，或是遷移到另一條件合適的棲息地。但全球最近氣候變化的速度為前所未有，即使在未來變暖的“中等”情景下，到本世紀末能讓當前外溫動物（包括兩棲動物、爬行動物和所有無脊椎動物）在移動50公里的距離即可找到合適棲息的地點僅剩下5%。
氣候變化還會增加極端天氣事件的頻率和強度，而有機會直接消滅區域內的物種種群。那些居住於沿海和低窪島嶼棲息地的物種也會因海平面上升而滅絕（棲息於澳大利亞荊棘礁（Bramble Cay）的珊瑚裸尾鼠即遭逢這種下場）。此外，氣候變化與影響野生動物的某些疾病的流行和大型蔓延有關，例如蛙壺菌（一種真菌）就被認為是全球兩棲動物種群減少的主要驅動因素之一。
三種氣候變化情景對當地生物多樣性與脊椎動物物種滅絕風險的影響。
氣候變化並非導致全新世滅絕事件的主因，迄今為止幾乎所有不可逆轉的生物多樣性喪失均由其他人為壓力所造成，例如棲息地破壞或是引入入侵物種的結果。 但氣候變化影響在未來肯定會變得更為普遍。截至2021年，IUCN紅色名錄所包含的物種中有19%已受到氣候變化的影響。在聯合國IPCC第六次評估報告分析過的4,000個物種中，已有有一半為應對氣候變化而將其棲息地轉移到緯度更高，或是海拔更高地區。根據 IUCN的說法，一旦某個物種失去其活動範圍的一半以上，就會被歸類為“瀕危”，這相當於其在未來10-100年內有>20%的滅絕可能性。如果這類物種失去80%或更多的活動範圍，則被視為“極度瀕危”，且在未來10-100年內滅絕的可能性非常高（超過50%）。
第六次評估報告預計未來全球氣溫較工業化前水平升高1.5°C（2.7°F）時，物種中有9%-14%將面臨”甚高（very high）”的滅絕風險，而更高的升溫表示更大的風險，升溫3°C (5.4°F) 時，有12%-29%將面臨甚高的風險，升溫5°C (9.0°F) 時，則增至15%-48%。特別是在3.2°C (5.8°F) 的升溫情景下，15%的無脊椎動物（包括12%的pollinator物種）、11%的兩棲動物和10%的被子植物（開花植物）將面臨“ 甚高”的滅絕風險，而約49%的昆蟲、44%的植物和26%的脊椎動物將面臨滅絕的“ 高（high）”風險。相較之下，根據《巴黎協定》將氣溫升高控制在較為溫和的2°C (3.6°F) 目標，面臨甚高滅絕風險的無脊椎動物、兩棲動物和開花植物的比例可減少到3%以下。而雄心勃勃的把升溫控制在1.5°C (2.7°F) 的目標將滅絕風險高的昆蟲、植物和脊椎動物的比例大幅削減至各為6%、4%和8%，而較不雄心勃勃的目標則會提高昆蟲的風險成為三倍（升至18%）。植物和脊椎動物的風險均加倍（升至各為8％和16％）。

**成因**
在不同氣候變化情景下，每十年會發生極端天氣事件頻率的預測。
氣候變化已對海洋和陸地生態區（包括凍原、紅樹林、珊瑚礁和洞穴）產生不利影響，。因此在過去幾十年來的全球氣溫升高已將一些物種驅離其原有的棲息地。
當IPCC第四次評估報告於2007年發佈時，專家的結論是在過去三十年中，人類引起的變暖已對許多物理和生物系統產生明顯的影響，並且全球各地的溫度趨勢已影響到當地的物種以及生態系統。到第六次評估報告發佈時，發現具有長期記錄的所有物種中，其中一半已將其活動範圍往極地（和/或高海拔山區）遷移，而三分之二的物種已將其春季活動的時間提前。
面臨風險的物種中有許多是位於北極和南極的動物群，例如北極熊和皇帝企鵝。位於北極哈德遜灣水域的無冰的時間比三十年前多出三週，這對習慣於在海冰上捕獵的北極熊產生影響。已適應寒冷天氣條件的鳥類，如海東清和捕食旅鼠的雪鴞會受到負面影響。氣候變化正在導致白靴兔等北極動物的Snow camouflage與周遭日漸無雪的景觀無法匹配。
許多淡水和鹹水植物和動物物種都依賴冰河融化供水，來維持它們已適應的冷水棲息地。某些淡水魚須在冰水或冷水中才能生存和繁殖，鮭魚和割喉鱒尤為如此。冰河徑流減少會導致溪河流量不足，無法讓這些物種繁衍生息。海洋磷蝦是關鍵物種，適於冰水中生存，是藍鯨等水生哺乳動物的主要食物來源。海洋無脊椎動物會在已適應的溫度下達到生長高峰，而在高緯度和高海拔地區生存的poikilotherm通常生長得更快（以應對較短的生長季節）。這類動物會增加覓食，但較高的溫度會導致代謝加快，結果是體型變小，被捕食的風險會隨之增加。對發育期間的鱒魚而言，即使溫度略有上升也會損害其生長效率和存活率。
位於美國阿拉斯加州安克拉治的Eagle River (Cook Inlet)（40公里長）中生長有多種當地特有淡水物種。
根據大多數氣候變化模型，生活在美國大部分淡水溪流冷水中的魚類種群數量可能會減少，幅度高達50%。水溫升高導致代謝需求增加，再加上食物來源減少，是造成其數量下降的主要原因。此外，許多魚類（例如鮭魚）會利用溪流的季節性水位進行繁殖，通常在水流高時產卵，並在孵化後遷移進入海洋。由於氣候變化，預計降雪量將減少，徑流隨之減少，溪流流量因而也減少，而影響鮭魚的繁殖。此外，海平面上升將開始淹沒沿海河流系統，將它們從淡水棲息地轉變為鹹水環境，本地物種可能會因而消失。在美國阿拉斯加州東南部，海平面每年上升3.96釐米，導致沉積物再沉降在各河道，並將鹹水帶入內陸。 海平面上升不僅會讓海水汙染溪流，也汙染溪流所連接紅鉤吻鮭等物種居住的水庫。雖然這種鮭魚可在鹹水和淡水中生存，因為產卵過程中需要淡水，受海水影響後讓它們無法在春季繁殖。 此情況會對阿拉斯加州原本豐富的鮭魚種群造成嚴重影響。
此外，氣候變化可能經由行為和物候的變化或氣候生態棲位的不匹配，把相互作用物種之間的生態夥伴關係破壞。物種間關聯受到破壞是受氣候驅動的每個物種朝相反方向移動的後果。因此氣候變化有導致另一次滅絕的可能，這種滅絕更為悄無聲息，而且大多數受到忽視：物種相互作用的滅絕。由於物種之間關聯的空間脫鉤，生物相互作用產生的生態系統服務也面臨氣候生態棲位不匹配的風險。在更劇烈的氣候變化下，整個生態系統的破壞會更早發生：在高排放RCP8.5情景下，熱帶海洋的生態系統將在2030年之前就遭到突然的破壞，對熱帶森林和極地環境的破壞將隨之在在2050年發生。 如果升溫最終達到4°C (7.2°F)，在15%的生態組閤中有超過20%的物種將突然受到破壞。相較之下，如果升溫控制在2°C (3.6°F) 以下，這種情況的發生率會低於2%。

**氣候變化導致的滅絕**
除珊瑚裸尾鼠事件之外，少有記錄將物種滅絕歸咎為由氣候變化所引起，因此氣候變化並非全新世滅絕事件的主要驅動因素。例如IUCN認為在864個物種滅絕中，只有20個可能全部或部分是氣候變化所造成，而將物種滅絕與氣候變化聯繫起來的證據通常被認為是薄弱，或不夠充分。 這些物種的滅絕如下表所示。
但有足夠的證據顯示物種所存在的溫暖區域邊緣，由於數量縮減而導致局部地區滅絕。 記錄中有數百種動物物種已改變其活動範圍（通常為往極地方向和海拔較高的區域遷移），成為氣候變暖而導致的生物遷徙。溫暖區域邊緣（通常為低緯度、低海拔地區）種群通常是尋找與氣候相關滅絕原因的最合理對象，因為此類物種往往已經達到其氣候耐受性的極限。這種溫暖區域邊緣物種數量縮減模式顯示許多局部地區滅絕已因氣候變化而發生。 此外，於澳大利亞有項對過去74年所發表的519項觀察性研究報告所做的審查，發現因極端天氣事件讓動物物種豐度減少達到25%以上的案例超過100個，其中包含有31件局部地區滅絕案例。其中60%的研究對生態系統進行長達一年以上的跟蹤，而有38%的案例是這類種群數量並未恢復到幹擾前的水平。

**滅絕風險估計**

**早期估計**
在預測升溫2°C（3.6°F）與升溫4.5°C（8.1°F）兩種情景下，導致野生動物多樣性低於當前的比較，升溫越高，差異越大。
《自然》雜誌於2004年發表首篇估計氣候變化對廣義物種滅絕風險影響的重大嘗試。研究顯示世界各地1,103種特有或近似特有的已知動植物物種中，有15%至37%將於2050年“註定滅絕”，因為那時它們的棲息地將無法支持其生存。然而當時對於此類物種透過分佈或以其他方式適應氣候變化的能力以及其持續存在所需最小面積的瞭解有限，而讓科學界認為這種估計的可靠性受到限制。另一篇於2004年發表的回應論文認為，對這些因素加上不同但仍然合理的假設會導致這1,103個物種中發生少至5.6%，或是多至78.6%的滅絕，但最初的論文撰寫者對此提出反駁。
於2005年至2011年期間，有關氣候變化對各種物種滅絕風險的影響分析所發表的研究報告共有74篇。於2011年有項對這些研究的審查，預計物種到2100年平均將消失11.2%。但根據觀察到的外推預測平均數為14.7%，而基於電腦模型的估計則為6.7% 。此外，當使用IUCN標準做模型預測，有7.6%的物種會受到威脅，而根據外推預測，有31.7%的物種會受到威脅。次年，發現模型與觀測結果之間的不匹配，主要歸因於模型未能將物種遷移的不同速率，以及物種之間新興的競爭列入考慮，而導致它們把滅絕風險低估。
英國東英吉利亞大學團隊於2018年所做的一項研究，分析氣溫在升高2°C（3.6°F）和4.5°C（8.1°F）的情景下對世界35個生物多樣性熱點地區中80,000種動植物物種的影響。研究發現這些地區的物種分別可能會喪失25%和50%：它們可能可以，或是無法在以外的地區生存。僅馬達加斯加一地在升溫4.5°C (8.1°F) 情景下就會喪失60%的物種，而南非西開普省的弗因博斯將會失去三分之一的物種。 

**所有物種**
2019年，聯合國生物多樣性和生態系統服務政府間科學政策平臺（IPBES）發布《Global Assessment Report on Biodiversity and Ecosystem Services》摘要。報告估計全球動植物種類有800萬種，其中昆蟲種類550萬種。研究發現由於五種主要壓力源，有一百萬個物種（包括40%的兩棲動物、近三分之一的造礁珊瑚、超過三分之一的海洋哺乳動物和10%的昆蟲）將面臨滅絕的威脅。土地利用變化和海洋利用變化被認為是最重要的壓力源，其次是生物的直接利用（即過度捕撈）所導致。氣候變化的影響排名第三，其後是汙染和入侵物種。該報告的結論是即使沒有前述四個因素，全球升溫比工業化前水平高出2°C (3.6°F) 也會有把地球上估計5%的物種滅絕的可能，而如果升溫達到4.3°C (7.7°F)，地球上有16%的物種會面臨滅絕的威脅。最後，即使升溫水平較低，僅為1.5–2°C (2.7–3.6°F)，也會“極大”地將世界上大多數物種的地理分佈範圍縮減，而讓它們較在其他情況下更加脆弱。
一篇於2020年發表的論文，針對世界各地的538種植物和動物物種以及它們對氣溫上升的反應作研究。研究人員估計在“溫和”氣候變化情景（RCP4.5）下，所有物種在2070年可能有16%會滅絕，但會較在RCP8.5（排放量持續增加的情景）下少三分之一。這一發現後來被IPCC第六次評估報告引用。
於2021年8月發表的一篇論文認為發生於顯生宙的“第五大”巨大規模滅絕與約5.2°C (9.4°F) 的全球變暖有關，並估計今日較工業化前升溫的水平也會導致同樣規模的大規模滅絕（約75%的海洋動物遭到消滅）。次年，日本東北大學地球科學名譽教授海保邦夫（Kunio Kaiho）對此提出質疑。根據他對沉積巖的重新分析，他估計超過60%的海洋物種和超過35%的海洋屬的喪失與 >7°C (13°F) 的全球降溫和7-9°C ( 13–16°F) 的全球變暖有關。而對於陸地四足類來說，在全球變冷或變暖約7°C (13°F) 的情況下也會發生同樣的喪失。
史前大滅絕與預測將來（自公元2000年起）可能發生的物種滅絕比較（圖右部分，框內無色部分代表因核戰而增加的額外滅絕。藍色代表海洋動物，紅色代表陸上四足類動物）。
海保邦夫之後在他發表的論文中認為到2100年，最有可能發生的氣候變化情景是氣溫將升高3°C (5.4°F)，到2500年氣溫將升高3.8°C (6.8°F) （依代表性濃度路徑 RCP4.5與6.0兩者平均計算），將導致8%的海洋物種滅絕、16-20%的陸地動物物種滅絕以及平均12-14%的動物物種滅絕。論文將其定義為一次小型的大規模滅絕，與瓜達洛普世末期（古生代）和侏羅紀-白堊紀交界（古近季）的事件相當。論文還警告說升溫需控制在在2.5°C (4.5°F) 以下，以防止超過10%的動物物種滅絕。論文最後估計一場小型核戰爭（定義為印度和巴基斯坦之間的核戰爭或同等規模的事件）會導致10-20%的物種滅絕，而一場重大核戰爭（定義為美國和俄羅斯之間的交火）將導致40-50%的物種滅絕。
在2022年7月曾有一次對3,331名生物多樣性專家的調查，估計自1500年以來，所有物種中約30%（16%至50%）面臨滅絕威脅（包括已滅絕的）。關於氣候變化，專家估計升溫2°C (3.6°F) 會威脅或導致約25%的物種滅絕，置信度範圍在15%到40%之間。當被問及升溫達5°C (9.0°F) 時，專家認為這將威脅或導致50%的物種滅絕，置信度範圍在32%到70%之間。 IPCC第六次評估報告（2022年2月）中包括有對每個變暖程度的物種高滅絕風險百分比的中位和最大估計值，最大估計值的增長遠超過中位值的。例如在升溫1.5°C (2.7°F)情景下，中位數為9%，最大值為14%、在升溫2°C (3.6°F)情景下，中位數為10%，最大值為18%、在升溫3°C (5.4°F)情景下，中位數為12%，最大值為29%、在升溫4°C (7.2°F)情景下，中位數為13%，最大值為39%，而在升溫5°C (9.0°F)情景下，中位數為15%，最大值則達到48%。

**脊椎動物**
根據三種共享社會經濟路徑假設，對於脊椎動物附加的Coextinction額外影響。
有篇於2013年發表的論文，針對太平洋和東南亞的12,900個島嶼作研究，這些島嶼棲息有3,000多種脊椎動物，當海平面各上升1、3和6米時，這些島嶼會受到影響的程度（最後兩類海平面上升程度要到本世紀之後才會出現 ）。根據海平面上升的程度，所研究的島嶼中有15-62%將會完全淹沒在水下，有19-24%將失去50-99%的面積。海平面上升1米以下有37個物種，和上升3米以下有118個物種的總棲息地將會喪失。隨後發表的論文表示在RCP8.5情景（溫室氣體排放持續增加）下，生活在太平洋低窪島嶼上的眾多脆弱和瀕危脊椎動物物種將在本世紀末受到巨浪的威脅，在較溫和的RCP4.5情景下，風險會大幅降低。
一篇刊載在2018年《科學》雜誌的論文估計在升溫1.5°C (2.7°F)、2°C (3.6°F) 和3.2°C (5.8°F) 情景下，一半以上由氣候決定的地理區域將喪失4%、8%和26%的脊椎動物物種。隨後的IPCC第六次評估報告將此估計直接引用。根據IUCN紅色名錄的標準，這樣的分佈損失足以將此類物種歸類為“瀕危”物種，且相當於在10-100年內有>20%的滅絕可能性。
一篇於2022年刊載在《