南硫黄島原生自然環境保全地域
2007年の調査では1936年、1982年に続き3回目となる山頂までの総合調査が実施され、南硫黄島の自然環境について貴重な知見を得ることができた。また2007年の調査時は、人間からの影響が最小限に抑えられている南硫黄島への外来種の持ち込みを避けるために、島内に持ち込む荷物をクリーンルーム内で殺虫剤の燻蒸を行い、調査隊員の排泄物やゴミもすべて持ち帰るなど、調査によって南硫黄島の自然環境に影響を与えぬよう万全の体制を取った。
2017年(平成29年)6月、東京都、首都大学東京、日本放送協会の合同による南硫黄島学術調査が実施された。立ち入り困難な場所も多いため、科学者らはロッククライミングの専門家から事前に指導を受け(調査にも同行)、マルチコプターによる空撮も使用された。この記録は2018年のNHKスペシャルで放送された。
南硫黄島でこれまで行われた本格的な学術調査は、1936年、1982年、2007年、2017年の4回にすぎず、4回とも山頂部までの調査が実施されたものの、すべて島の南西部からほぼ同一コースを取って山頂を目指したため、海岸部を除くと島の南西部から山頂への登頂ルート周辺という島内のほぼ同一地域の調査に限られている。また戦後の1982年、2007年、2017年の調査とも、天候が比較的安定していて台風も少なく波が一番穏やかな季節とされる6月に実施されており、冬季に南硫黄島で繁殖活動を行っている可能性があるとされるアホウドリ類の調査が進んでいないなど、まだ南硫黄島の自然環境については調査が進んでいない部分が残されている。
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。
南硫黄島には23種の絶滅危惧種、準絶滅危惧種が記録されている。2007年の調査ではうち18種が確認されており、ナガバコウラボシ、ホソバチケシダ、オオトキイヌビワ、ムニンカラスウリ、ムニンホオズキ、ナンカイシダの6種は南硫黄島の個体数が日本全国の個体数の5割を越えると見られている。特にホソバチケシシダは東ヒマラヤ、フィリピン、台湾に分布しているが、日本国内では屋久島と南硫黄島しか分布しておらず、しかも屋久島ではヤクシカの食害によって絶滅の危機に瀕しており、南硫黄島の群落はきわめて貴重である。これら絶滅危惧種、準絶滅危惧種の大半が標高750メートル以上の山頂近くで確認されている。うち800メートル以上の地域では1982年、2007年の調査で比較的安定した個体数を保っている種が多かったが、700メートルから800メートルにかけては2007年の調査では個体数が減少、消滅した絶滅危惧種、準絶滅危惧種が多いことが判明した。
また航空写真の比較や調査に参加した人への聞き取りなどから、1982年に比べて2007年は雲霧林が減少した可能性が指摘されている。雲霧林に多く生育する南硫黄島の絶滅危惧種、準絶滅危惧種は、地球温暖化などによる環境の変化によって発生する気候の変動などによって大きな打撃を受ける可能性がある。
オガサワラオオコウモリは父島列島、母島列島、火山列島に生息する、翼を広げると約1メートルになる大型の翼手類で、かつては父島や母島で多数のオガサワラオオコウモリが生息していたが、戦後のアメリカ統治時代に食用としてグアム島に売られたり、農作物に被害を与えるために駆除されてしまったりしたため数が激減し、天然記念物と種の保存法により国内希少野生動植物種に指定されている。現在の生息数は南硫黄島以外では父島に100 - 160頭、北硫黄島に数十頭、母島、硫黄島に少数の生息が確認されている。
南硫黄島では戦前にオガサワラオオコウモリの生息が確認されていたが、1982年の調査によって約100頭から数百頭の生息が推定され、ほかの島に生息する個体よりも全体の色彩が明るいこと、そして昼間に活動するという特徴が報告された。また南硫黄島のオガサワラオオコウモリはおもにタコノキやコブガシの果実を食用としていることが確認されたが、アナドリの頭部を食べている場面も目撃されており、状況によっては肉食も行っている可能性が指摘された。
2007年の調査時も100 - 300頭程度のオガサワラオオコウモリの生息が確認された。1982年の調査時と同じく昼間の活動が確認されたが、昼間の活動は食物探索の合間に休息をしている可能性があり、また夜間も活動していることが確認された。これまでオガサワラオオコウモリの生態について調査が行われた父島、母島、北硫黄島ではいずれも昼間の活動は確認されず、夜間の活動のみであった。
1982年の調査時、南硫黄島ではオナガミズナギドリ、アナドリ、カツオドリ、アカオネッタイチョウ、シロハラミズナギドリ、クロウミツバメの6種の海鳥、そしてアカガシラカラスバト、ハシブトヒヨドリ、イソヒヨドリ、ハシナガウグイス、イオウジマメジロ、オガサワラカワラヒワの6種の陸鳥が繁殖ないし繁殖している可能性が高いとされた。2007年の調査ではセグロミズナギドリも繁殖している可能性が高いとされ、2017年の調査ではアカアシカツオドリの営巣が確認された。現在のところ海鳥8種、陸鳥6種が繁殖ないし繁殖を行っている可能性が高いとされている。うち海鳥であるセグロミズナギドリ、シロハラミズナギドリ、クロウミツバメ、アカオネッタイチョウ、陸鳥のアカガシラカラスバト、オガサワラカワラヒワは、2006年に改定されたレッドリストに記載されている。特にクロウミツバメは南硫黄島が現在確認されている全世界で唯一の繁殖地である。このように希少な海鳥、陸鳥が繁殖する南硫黄島を含む火山列島は重要野鳥生息地(IBA)に指定されている。
南硫黄島の海岸部には、オナガミズナギドリ、アナドリ、カツオドリ、アカオネッタイチョウの営巣が確認されている。うちアカオネッタイチョウは日本国内ではこれまで北硫黄島、南鳥島、西之島で繁殖が確認されているが、いずれも10つがい程度の営巣で、数十つがい以上が営巣していると見られる南硫黄島は日本国内最大の繁殖地であると考えられる。
地面に穴を掘って営巣するシロハラミズナギドリ、クロウミツバメ、セグロミズナギドリは南硫黄島の標高400メートル以上の、土壌の発達が良い場所を選んで営巣をしている。