南硫黄島原生自然環境保全地域
また淡水系がないために蚊や水生昆虫などが見られないという点も特徴として挙げられる。そして大陸などから隔絶し、これまで一回も大陸と地続きとなったことがない大洋島である南硫黄島には、島に到達して分布を広げることが出来た昆虫に偏りがあったため、南硫黄島の昆虫相には一般的な昆虫相から見て非調和が見られる。これは大洋島の生態系では多かれ少なかれ見ることができる特徴のひとつである。非調和の例としては、通常花粉の媒介を担っている昆虫はハチやハナバチ類が中心となっているが、ハチやハナバチが少ないため南硫黄島に分布している花を咲かせる被子植物の受粉は、メイガなど蛾の仲間などがその役割を担っている可能性が指摘されている。そして南硫黄島では活動的なアリ類がほとんど生息しておらず、またミミズ類も見られない。これらも大陸などから隔絶された海洋島が本来持つ生態系の特徴のひとつとされる。
南硫黄島では肉食の哺乳類、爬虫類や大型の食肉昆虫、猛禽類が生息していないが、島内では数十万羽以上の海鳥が繁殖している。これら海鳥の排泄物や死骸などはハエ類やトビカツオブシムシによって分解され、直接の捕食者ではないもののハエ類やトビカツオブシムシが水鳥の捕食者の代行のような位置を占めていると考えられる。そのためハエ類やトビカツオブシムシは南硫黄島内で大発生が見られる。
また南硫黄島の固有属とされるミナミイオウヒメカタゾウムシなど、南硫黄島では後ろ羽根が退化している昆虫も見られる。これもやはり大洋島に生息する昆虫の中に見られる特徴であるが、南硫黄島定着後に後ろ羽根が退化して飛翔能力が失われた可能性と、もともと後ろ羽根が退化して飛翔能力が失われた昆虫が南硫黄島にもたらされ、分布を広げた可能性が指摘されている。なおミナミイオウヒメカタゾウムシ属については、小笠原群島に近縁であるが別属のオガサワラヒメカタゾウムシ属が広く分布しており、その関係性が注目されている。
2007年の調査では、南硫黄島では8種のアリ類が確認された。うちミナミイオウムネボソアリとイオウヨツボシオオアリの2種が新種として確認された。イオウヨツボシオオアリは台湾から中国にかけて近縁種が見られるが、ミナミイオウムネボソアリは東アジア方面には近縁種が見られず、祖先が南硫黄島近隣から漂着した種ではない可能性がある。
南硫黄島の昆虫相は全体としては貧弱であるが、2007年の調査では父島と母島では絶滅したものとされていたオガサワラハラナガハナアブが再発見されたり、採集された昆虫の中でまだ分類が明らかになっていない種があるなどまだその全貌が解明されていない。また新種と考えられるクモ類、ササラダニ類が採集されたり、世界でこれまで確認されていない陸棲のミズムシ亜目の一種が採集されているなど、南硫黄島の生物相にはまだ明らかになっていない面が残っていると考えられる。
2007年の調査でその重要性が認識されたのが、カタツムリの仲間である南硫黄島の陸産貝類である。海洋島では陸産貝類が著しい適応放散を見せ、活発な種分化が生じることが判明している。しかし海洋島独自の陸産貝類は人為的な環境変化に脆弱で、これまで太平洋諸島では多くの陸産貝類が絶滅したことが知られている。小笠原群島でも豊かな陸産貝類が分布していることが知られているが、現在、人間による開発や外来種の影響によってその生育環境が危機に追いやられている。
これまで火山列島では北硫黄島と硫黄島で陸産貝類の調査が行われ、1982年の南硫黄島での調査結果とあわせて6種類の陸産貝類が確認されていた。6種のうち火山列島固有種は北硫黄島の1種のみで、歴史が浅い火山列島の陸産貝類は小笠原群島の影響下にあると見られていた。しかし2007年の調査では9種が新たに確認され、うち4種は南硫黄島固有種と考えられ、かつて父島に生息していたが絶滅したものと考えられていたタマゴナリエリマキガイも再発見された。特に山頂部の雲霧帯の陸産貝類には高い種の多様性が認められた。
南硫黄島で確認された13種の陸産貝類の特徴としては、まず分類群の構成に偏りが見られた。そして54%の種が小笠原群島と共通種であったが、伊豆諸島と共通種のものが23%、そして琉球列島との共通種も15%存在していた。小笠原群島には生息していないが伊豆諸島に同種ないし近縁種が生息している例も見られ、さらには比較的近隣にある北硫黄島との共通種は1種のみで、きわめて共通性が低いことも判明した。このように南硫黄島の陸産貝類は独自の生物多様性を持つ貴重な存在であることが明らかとなった。
2017年の調査では新たに3種の陸産貝類が確認された。うちリュウキュウノミガイ属の1種は新種であると見られている。
南硫黄島の生態系の特徴としては、まず人間の影響がこれまできわめて希薄であったことが挙げられる。このため外来種と見られる生物は、2007年の調査によれば維管束植物では7種で、これはこれまで南硫黄島で確認された全維管束植物の5.4%にあたり、小笠原諸島内で比較的よく自然環境が保全されていると考えられている北硫黄島でも35種、21.0%の植物が外来種とされ、南硫黄島の数値がきわめて低いことがわかる。また植物以外で外来種と考えられるのはワモンゴキブリとコワモンゴキブリの2種のゴキブリ類くらいであり、南硫黄島の自然環境がこれまで人間にほとんど撹乱されていないことがわかる。南硫黄島が人間によってほとんど撹乱を受けていないことは、1982年と2007年の調査時にネズミ類の生息がまったく確認されず、南硫黄島にはネズミ類が生息していないことからもわかる。これは現在、小笠原諸島内では、聟島諸島の北之島、そして西之島以外にはネズミ類の生息が見られるとされ、生態系に悪影響をもたらしているが、南硫黄島ではこれまでネズミ類が存在しない状態が保たれている。
南硫黄島には淡水系が存在しないため、湿生植物、そして両生類やわずかな水たまりでも繁殖が可能である蚊がまったくいないなど、水生動物が見られないという特徴が見られる。なお蚊の種類によっては海岸のタイドプールでも繁殖する種が存在するが、南硫黄島では海岸線は大小の礫で形成されており、タイドプールが存在しないことも蚊が生息しない原因となっている。
南硫黄島の生態系には、面積や標高の割に生態系を構成する種が少ない。島に到着する種は偶然に左右される面が大きいため、近隣の島に見られない種が存在したり、逆に近隣の島で見られる種が存在しなかったりする。また花粉媒介性の昆虫が少なく、肉食動物や大型の食肉昆虫などが見られないなど通常の生態系から見て非調和な現象が見られるなどといった特徴がある。これらは大洋島の生態系で見られる典型的な特徴であり、南硫黄島が典型的な大洋島であることを示している。
また1982年から2007年までの25年間の間に外来植物のシンクリノイガが分布を広げたり、島の雲霧林が減少した可能性があり、700メートルから800メートルにかけては植生が変化した可能性が指摘されるなど、人の手が加わらない中でも生態系に変化が生じていることもわかる。
人間や外来種による撹乱にきわめて脆弱である大洋島の中で、これまで人間の影響を受けることがきわめて少なく、典型的な大洋島の環境がそのまま残されている南硫黄島は、多くの希少植物が生育する熱帯・亜熱帯性の雲霧林が存在し、クロウミツバメに代表される世界的に見ても希少な海鳥の繁殖地でもあり、今後とも人間の影響が加わらない状態で保護することを目的として、1975年5月には、自然環境保全法に基づき原生自然環境保全地域に指定され、さらに1983年6月、南硫黄島全体が原生自然環境保護地域の立入制限地区に指定されている。また、南硫黄島の自然保護体制は国際自然保護連合(IUCN)の自然保護地域カテゴリーの厳正保護地域(Ia)ならびに原生自然地域(Ib)に分類されており、国際基準的にも厳格な保護体制が認められている。