La composición y distribución geográfica de los ecosistemas ha de cambiar a medida de que cada alguna de las especies responda a las nuevas condiciones creadas por el cambio climático. Al mismo tiempo, los hábitats podrían degradarse y fragmentarse en respuesta a otras presiones humanas.Las especies que no puedan adaptarse con suficiente rapidez podrían extinguirse, lo que representaría una perdida irreversible.
Las especies y los ecosistemas ya han comenzado a responder al calentamiento mundial.
Los científicos han observado cambios inducidos por el clima por lo menos en 420 procesos físicos y especies o comunidades biológicas. Entre los cambios pueden mencionarse la llegada mas temprano de las aves migratorias en la primavera, y su partida mas tarde en el otoño, una prolongación de la temporada de cultivo europea, de 10,8 días, para los huertos de especies combinadas controlados desde 1959 a 1993, un periodo de reproducción mas temprano en primavera para muchas aves y anfibios, y el movimiento hacia el Norte de mariposas, grilles y moscas dragones que son sensibles al frío.
Los bosques se adaptan lentamente a la evolución de las condiciones. Las observaciones, los experimentos y los modelos demuestran que el funcionamiento y la composición de los bosques se verían afectada por un aumento sostenido de solo 1°C en la temperatura media mundial. La composición de las especies en los bosques actuales cambiara, y podría establecerse una nueva combinación de especies, y por ende, nuevos ecosistemas. Entre otras tensiones causadas por el calentamiento figuraran mas plagas, patógenos e incendios. Como se prevé que las latitudes mas elevadas han de calentarse mas que las latitudes ecuatoriales, los bosques boreales estarán mas afectados que los bosques templados y tropicales; los bosques boreales de Alaska ya se están expandiendo hacia el Norte a una velocidad de 100 kilometres por grado centígrado.
Los bosques desempeñan una importante función en el sistema climático. Son los principales depósitos de carbono, y contienen un 80% de todo el carbono almacenado en toda la vegetación terrestre, y cerca del 40% del carbono que reside en el suelo. Durante la transición de un tipo de bosque a otro, pueden emitirse grandes cantidades de carbono en la atmosfera si la mortalidad libera el carbono mas fácilmente de lo que puede absorberse mediante la regeneración y el crecimiento. Los bosques también afectan directamente el clima a escala local, regional y continental, al influir en la temperatura del suelo, la evapotranspiración, la topografía irregular, el albedo (o reflectividad), la formación de nubes y las precipitaciones.
