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L’écosystème a été fortement perturbé par l’activité humaine depuis la découverte de l’île (chasse, déboisement), et par l’introduction volontaire ou accidentelle d’espèces exogènes. La végétation naturelle est de type herbeux, plus ou moins dense. L’île d’Amsterdam est la seule île des TAAF où l’on trouve une espèce d’arbre, le Phylica arborea, plus présent sur le versant Est de l’île.

Au milieu des années 1980, il ne restait que quelques arbres résiduels, à 250 m d’altitude, là où la pression de pâturage est restée moindre. Un programme de restauration a permis la plantation de 7 000 arbres, issus de graines produits par les phylicas restants.

On y trouve la faune habituelle des îles subantarctiques de l’océan Indien. De nombreux oiseaux marins (l’albatros à bec jaune, l’albatros fuligineux à dos sombre, le gorfou sauteur subtropical, le skua subantarctique, la sterne subantarctique) viennent nicher dont en particulier une espèce endémique d’albatros, l’albatros d’Amsterdam (Diomedea amsterdamensis) qui ne niche que sur cette île.

On trouve des mammifères marins, avec une population importante d’otaries (Arctocephalus tropicalis) et d’éléphants de mer qui viennent sur les côtes de l’île pour s’y reproduire. L’hiver, les eaux peuvent être fréquentées par des léopards de mer, une espèce de phoques que l’on trouve davantage en Antarctique et dans les îles plus australes. L’été, il est possible d’observer des orques.