Изменение климата может повысить риск резких и нелинейных изменений во многих экосистемах, которые окажут отрицательное воздействие на их биоразнообразие, продуктивность и функционирование. Например, стабильное повышение температуры воды всего лишь на 1°С как само по себе, так и в сочетании с любым из нескольких стрессов (например чрезмерное загрязнение и заиливание), может привести к тому, что кораллы начнут выбрасывать находящиеся в них водоросли (обесцвечивание кораллов; см. рисунок 4-3 и вопрос 2), и в конечном итоге к гибели кораллов и возможной утрате биоразнообразия. Изменение климата приведет также к перемещению сред обитания, подходящих для жизни многих земных и морских организмов, в направлении полюсов, а земных организмов в более высокие горные районы. Рост нарушений, наряду с перемещением сред обитания и возросшей ограниченностью условий, необходимых для укоренения видов, может привести к резкому и быстрому разрушению земных и морских экосистем, в результате чего возникнут новые популяции растений и животных, которые будут характеризоваться меньшим разнообразием и наличием “сорных” видов, что повысит риск вымирания (см. вопрос 3).

В экологических системах происходят многочисленные взаимодействующие нелинейные процессы, в результате чего они подвержены резким изменениям и “пороговым” воздействиям, возникающим при сравнительно небольших изменениях в определяющих переменных факторах, таких, как климат.
Например:

• повышение температуры выше порогового значения, которое меняется в зависимости от сельскохозяйственной культуры и сорта, может повлиять на основные этапы развития некоторых культур и привести к крупным потерям урожая. К примерам основных этапов развития и их критических пороговых значений относится стерильность вторичных колосков риса (например, температура более 35°С в течение более одного часа во время цветения и опыления резко ухудшает образование цветка и в конечном итоге образование зерна), утрата жизнеспособности пыльцы у кукурузы (>35°С), снижение морозостойкости пшеницы (>30°С в течение более восьми часов), и ухудшение клубнеобразования и роста клубней картофеля (>20°С). Потери урожая этих культур могут быть весьма значительными даже в тех случаях, когда температура превышает критические пределы даже в течение коротких периодов времени;
• мангровые заросли занимают переходную зону между морем и сушей, которая возникла в результате установления равновесия между процессами эрозии со стороны моря и процессами заиливания со стороны суши. Процессы эрозии со стороны моря будут, как можно предположить, усиливаться при подъеме уровня моря, а процессы заиливания усиливаться в результате изменения климата и влияния деятельности человека (например освоение прибрежных зон). Таким образом, воздействие на мангровые заросли будет определяться сбалансированностью этих двух процессов, которые и определят, будут ли мангровые заросли перемещаться в направлении суши или в направлении моря.
  
  

Крупномасштабные изменения в растительном покрове могут отрицательно повлиять на региональный климат. Изменения в характеристиках поверхности суши, связанные, например, с изменением покрова суши, могут изменить потоки энергии, воды и газа и повлиять на состав атмосферы, что вызовет изменения локального/регионального климата и соответственно изменение режима возмущения (например в Арктике). В районах, в которых отсутствуют поверхностные воды (обычно полузасушливые или засушливые земли), эвапотранспирация и альбедо отрицательно повлияют на локальный гидрологический цикл, и вследствие этого произойдет уменьшение растительного покрова, что приведет к уменьшению количества атмосферных осадков в локальном/региональном масштабе и изменению частоты и интенсивности засух.