Efectul de seră poate afecta negativ biodiversitatea prin schimbările de temperatură și de umiditate, astfel încât speciile vegetale și animale pot fi afectate. Fondul genofondului natural poate suporta modificări, adaptarea speciilor devine mai lentă, iar răspândirea bolilor poate fi mai rapidă. La fel, încălzirea globală conduce la modificări fenologice în ciclurile vieții plantelor și animalelor, ceea ce poate perturba rețelele trofice și alte interacțiuni dintre organismele din ecosisteme.