自然界中物種形成的方式有多種，經過長期的地理隔離而達到生殖隔離是比較常見的一種方式。隔離加上自然環境的選擇使各小種群向不同方向發展，這也可能形成新種。之前，人們一直認為形成一個新的物種可能需要上百萬年的時間。後來發現，也不盡如此，像非洲維多利亞湖中成百上千的麗魚物種就是在不到1.5萬年的時間中形成的；差不多也是在1.5萬年的時間中，北半球出現了數不勝數的魚類和鳥類物種。
也有人認為，生殖隔離在幾十代之後就可以實現較高水平的隔離，但要達到不可逆的程度卻要花上更多時間。當然這一說法也頗具爭議。一個例外就是當種群的基因組加倍，但彼此倍數不同因而不能成功雜交時，往往就會發生瞬時物種形成。例如英國的一種常見植物大米草就是當地大米草與引進的大米草物種雜交導致染色體加倍產生的新物種。
一般認為物種的形成有以下幾種方式：繼承式物種形成和分化式物種形成。後者又可根據成種的區域的不同，大致分為異域型、同域型和鄰域型物種形成。
（1）異域型的物種形成
通常我們本能地認為非洲的象屬於同一物種，但是聖迭戈加利福尼亞大學的研究員則認為，非洲西部的象和非洲中部、東部和南部的草原上的象，或非洲中部森林的象，形態和DNA都出現了差異，並不屬於同一物種。這就是目前廣為學者們所接受的，由於地理隔離而進化形成新種的異域物種形成理論。然而，不是哪裏都可以形成異域物種的，一般最易發生在很容易被忽略的極端邊緣的小種群中。
通過造山運動、海嘯和冰川運動等大範圍的地理分割等地理隔離，原本完整的家庭破碎，骨肉被迫分離，不得已到一個陌生的環境裏獨立繁育自己的後代，形成新的生殖隔離機製，變異大的則能形成新種，變異不大的就成為亞種。一旦生殖隔離完成，即使地理隔離屏障消失，兩個種群的個體可以再次相遇和接觸，也不會再交配，基因交流已不可能，這時，這兩個擁有不同基因的群落便成為不同的物種，一個新物種的形成過程大功告成了。
就以鬆鼠來說，美國紐約中央公園的鬆鼠之所以不會與附近新澤西州的鬆鼠發生種間雜交，很可能隻是因為兩地之間水土遼闊，對它們而言，交通不發達，沒法走親戚。通常可繞過這一難題的解決方案是人為地（比如在實驗室中）讓這些種群得以彼此接觸。不過這樣還是存在不確定性，因為實驗中所觀察到的交配模式不一定能反映出自然條件下的真實狀態。對於現在應如何處理這個問題，爭議很大。
（2）鄰域型的物種形成
俗話說遠親不如近鄰，兩種群的地理分布區離得很近，走動多了感情也深了，就可能存在一定程度的基因交流，這也就是所謂的鄰地域物種形成。
有些物種的性格比較孤僻，分布區很廣但擴散能力較差，在分布區的邊緣地帶的一些種群，由於邊緣棲息地環境上的區別，使種群內的次群分化、獨立，雖然沒有出現地理隔離屏障，也能成為基因流動的障礙，逐漸建立起自己獨特的基因庫，在自然選擇的作用下，逐漸形成生殖隔離，最終形成了新的物種。
（3）同域型的物種形成
同域型的物種形成可能發生在沒有地理隔離，但具有宿主選擇差異、食物選擇差異或生存環境選擇差異的種群。生活在同一區域內的物種，由於資源的限製和種群內部的激烈競爭，導致生態位出現分化。在母種群分布區內部，由於生態位的分離，逐漸建立若幹子群，占據不同生態位的群體出現基因交流的障礙，通過生殖隔離而形成新的物種。
在自然界中同域型物種形成的可能性很小，一般認為寄生生物中最有可能出現同域型物種形成。因為寄生物常具有宿主的特異性，又多在宿主體內交配，所以比較容易形成與母群的生殖隔離。
植物物種形成的一個重要特點是比動物易於產生雜種後代，即雜交能育性高。例如原來由生態或地理隔離產生的兩個亞種或種，當屏障打開後由雜交而產生雜種後代，此時常出現一大批各式表現型的雜種個體，可稱為雜種群。
7.3生物多樣性
地球上存在著多種多樣的生物類型，它們既互相依賴又互相製約，使自然生態和食物鏈保持動態平衡和穩定，各種生物得以在不斷變化的環境中生存和發展，是地球上各種生物賴以長期存在、繁衍、昌盛的基礎和源泉。這就是我們所說的生物多樣性。生物多樣性是地球生命的基礎，生命幾乎無處不在，因此生物多樣性同樣也無處不在。
自然界中各個物種之間、生物與周圍環境之間都存在著十分密切的聯係，構成形形色色的生態係統。自然保護僅僅著眼於對物種本身進行保護是遠遠不夠的，往往也難於取得理想的效果。要拯救珍稀瀕危物種，不僅要對所涉及的物種的野生種群進行重點保護，而且還要保護好它們的棲息地。或者說，需要對物種所在的整個生態係統進行有效的保護。在這樣的背景下，保護生物多樣性便應運而生了。
1968年，生物多樣性這一概念出現在美國野生生物學家和保育學家雷蒙德的《一個不同類型的國度》一書中。但此後的十多年，這個詞並沒有得到廣泛的認可和傳播，直到20世紀80年代，“生物多樣性”的縮寫形式由羅森在1985年第一次使用，並於1986年第一次出現在公開出版物上，由此“生物多樣性”才在環境和科學領域得到廣泛傳播和使用。
1992年，聯合國環境與發展會議簽署的《生物多樣性公約》將生物多樣性定義為：“所有來源的活的生物體中的變異性，這些來源包括陸地、海洋和其他水生生態係統及其所構成的生態綜合體；這包括基因、物種之間和生態係統的多樣性。”
7.3.1奇妙的基因
每一個物種或生物個體都保存著大量的遺傳基因，可被看作一個基因庫。一個物種所包含的基因越豐富，它對環境的適應能力就越強。遺傳多樣性作為生物多樣性的重要組成部分，可以表現在多個層次上，如分子、細胞、個體等。
在自然界中，對於絕大多數有性生殖的物種而言，種群內的個體之間往往沒有完全一致的基因型，而遺傳物質突變是產生遺傳多樣性的根本原因。遺傳物質的突變主要有兩種類型，即染色體的畸變和基因突變。此外，基因重組也可以導致生物產生遺傳變異。
遺傳多樣性越高，可供種群選擇的基因就越多，對環境的適應能力就越強，更有利於族群的生存和發展。例如，人類有不同的膚色，這就是同種個體間性狀的差異，而性狀所表現的差異就是由基因的差異引起的。
我們通常認為家雞和野雞屬於同一物種，但野雞體重較輕，翅膀有橫條花紋，尾巴較長，善於飛行、躲避強敵、隱藏自身，能夠很好地在大自然中生存；而家雞則在產卵和長肉等方麵特別擅長，飛翔能力逐漸退化。這是什麼原因呢？實際上，家雞的祖先也是野雞，它們的基因根本上是沒有差異的，它們能夠相互交配並能夠產生可以再次繁殖的小雞，且家雞的品種還有很多，如來航雞、白洛克、九斤黃、澳洲黑等，這些家雞的功能、形態也有明顯的差異，但是這些雞都屬於同一物種。還有像歐洲野豬與台灣野豬，這種形態、生理、行為、個性的差異就是源自遺傳多樣性。
遺傳多樣性是增加生產量及改善生物品質的源泉，人類利用野生動植物遺傳基因進行育種的曆史由來已久。以“雜交水稻之父”袁隆平為首的中國雜交水稻專家用野生水稻與普通水稻雜交，培育出了高產雜交水稻，這一成果在世界上被稱為中國的“第五大發明”。
7.3.2豐富的物種
從藻類到藍鯨，地球的物種紛繁複雜，地球上到底生活著多少物種？隨著人類科技的進步，我們可以探索銀河、宇宙，可以下到深海研究，但卻沒有人知道我們生存的地球上到底有多少物種。有人估計全球的物種有3000萬種，也有人估計為1000萬種，比較保守的說法是500萬種。
我們可以知道的是，世界上最具多樣性的生物就是動物了，除了無脊椎動物，還有我們熟知的魚類、兩棲類、爬行類、鳥類、哺乳類等脊椎動物。在動物之中物種最多的當屬昆蟲。
最近的研究表明，全世界的昆蟲估計現存種類實際在200萬～500萬種，約占地球所有生物物種的一半。但目前有名有姓的昆蟲種類僅100萬種，占動物界已知種類的2/3～3/4。在已定名的昆蟲中，鞘翅目（甲蟲）就有35萬種之多次之，有約20萬種。
據說當年進化生物學家霍爾丹接受神學者詢問關於他對創世者的看法時，他這樣表示：“創世者一定是對那些小昆蟲格外寵愛。”目前有名字的哺乳類有4710種，鳥類有8000多種，兩棲、爬行類合起來有8000多種，魚類有2萬多種，昆蟲與無脊椎類有130萬種，維管束與非維管束植物加起來有40萬種，總計有170多萬種。即使全球隻有500萬種，我們迄今認識的物種也不到2/5，人類也不過是這萬千物種中的滄海一粟。
7.3.3多彩的空間
生態係統是各種生物與其周圍環境所構成的統一整體。生態係統的範圍可大可小，小到一滴水及水中的所有生物也看作一個生態係統，大到整個生物圈也可看作一個生態係統。在生態係統之中，各個物種之間相互依賴，彼此製約，而且生物與其周圍的各種環境因子也是相互作用的。生態係統中生產者、消費者、分解者，有能量的流動、物質的循環。
最為複雜的生態係統是熱帶雨林生態係統。熱帶雨林分布在赤道附近，降水量很大，是地球上麵積最大、對人類生存環境影響最大的森林生態係統。熱帶雨林生態係統物種組成極為豐富，絕大部分是木本植物，高等植物有45000種以上。在熱帶雨林中，通常有三到五層的植被，上麵還有高達45米到54米的樹木像帳篷一樣支蓋著。世界熱帶雨林分為三大群係類型，即印度馬來雨林群係、非洲雨林群係、美洲雨林群係。中國的熱帶雨林主要分布在台灣省南部、海南島、雲南南部河口和西雙版納地區。此外，在西藏自治區墨脫縣境內也有熱帶雨林的分布，這是世界熱帶雨林分布的最北邊界。
在熱帶雨林中，馬來西亞的塔豆最高的可長到80多米，西雙版納的望天樹亦高達70米。熱帶雨林的種類組成極為豐富，盡管熱帶雨林僅占世界陸地麵積的7%，但它所包含的植物總數卻占了世界總數的一半。雨林中的動物極為繁多，但以小型、樹棲動物為主。另一特點就是種類多而單種個體較少。尤其是雨林中的昆蟲，找到100種昆蟲比找到同種昆蟲100隻容易得多。科學家們相信，至今有很多雨林昆蟲未被我們認知。
從熱帶雨林往北走到溫帶的日本、美國，這裏的降水量沒有赤道多，溫濕度不同，日照也不同，因此，在這裏你會看到不同的生態係統——闊葉林生態係統。這個生態係統與前麵提到的雨林生態係統結構不同，功能也不同。再往北就到加拿大、俄羅斯，降水、土壤條件的差異，塑造成另一種所謂的寒帶針葉林生態係統。
寒帶針葉林、熱帶雨林、溫帶闊葉林都屬於森林生態係統，對陸地生態環境有決定性作用。與陸地其他生態係統相比，森林生態係統有著最複雜的組成、最完整的結構，能量轉換和物質循環最旺盛，因而生物生產力最高，生態效應最強。
此外，地球上還有許多其他的陸生生態係統，例如草原生態係統、沙漠生態係統、苔原生態係統等，沒有一種可以取代另一種。沙漠中的生物無法在熱帶雨林中生活，而熱帶雨林中生活的種類，也沒有一個能夠在沙漠中苟活。有些生物也許可做短距離的遷移，但絕沒有辦法從一個生態係統搬家到另一個生態係統，因此我們可以做的最好的事，就是保持整個生態係統的穩定，並維持其多樣性。破壞了生態係統，其中的物種、基因都會跟著消失。
眾所周知，地球表麵海洋麵積占2/3以上，陸地上還到處有江、河、湖、沼等水體。不論鹹水或淡水，麵積或大或小，其中都生活著大量的生物有機體，不停息地進行著物質和能量的轉換，形成各種不同的水生生態係統。一個水生生態係統中生物的種類多樣，數量巨大，但都可按其在生態係統中的作用，分為生產者、消費者和分解者。
濕地是位於陸生生態係統和水生生態係統之間的過渡性地帶，擁有眾多野生動植物資源，是重要的生態係統。很多珍稀水禽的繁殖和遷徙離不開濕地，因此濕地被稱為“鳥類的樂園”。濕地有強大的生態淨化作用，又有“地球之腎”的美名。世界上最大的濕地是巴西中部馬托格羅索州的潘塔納爾沼澤地，麵積達2500萬公頃，潘塔納爾也被認為是全球動植物最密集的生態係統。