气候变化是引起海洋生态系统的重要因素，在海洋生态系统中，物种丰富度的时空分布与环境特征息息相关。人类活动造成的气候变化影响着全球的海洋系统，海洋的生态系统往往随着气候变化而发生快速改变。
影响海洋病原生物的传播
研究表明，在低于临界温度时死亡或无法生长的节肢动物所携带的细菌和寄生虫，在温度上升时，其生长速度加快，传染期延长，促进包括珊瑚虫病、牡蛎病原体、里夫特裂谷热和人类霍乱等的传播。随着气候变暖，温带的冬季更短、气温更加暖和，从而增加了疾病的传播率；热带夏季更加炎热，使寄主在热压力下更容易受到影响。
影响海洋浮游生物群落结构
气候变化对海洋浮游生物群落结构最基本影响之一是表面风力的变化，影响海流表层的水平、垂直流动和混合流动以及表层的深度，引起浮游生物种类组成、丰度及其分布大范围的`变化。
影响海洋鱼类群落结构
捕捞是引起海洋鱼类死亡的主要原因，但气候变化也是引起鱼类种类分布和地区生物多样性变化的重要原因。我国的一些研究表明，气候变化引起的厄尔尼诺南方涛动现象，影响海洋浮游生物的丰度与分布，进而影响海洋鱼类的摄食和渔业产量，厄尔尼诺现象还引起长江径流量的变化和海洋环境的改变，导致浙江近海鲐鲹类的产卵场的时空错位并对鲐鲹类幼鱼的生长发育造成影响。